機(jī)車第三軌介紹.doc

3 / 3機(jī)車第三軌介紹一. 第三軌簡介第三軌又叫供電軌，是指安裝在城市軌道（地鐵、輕軌等）線路旁邊的，單獨(dú)的用來供電的一條軌道。由于機(jī)車列車的運(yùn)行和前進(jìn)需要兩條走行軌，就是我們通常看到的那種鐵軌，有平行的兩根；但實(shí)際上機(jī)車供電需要一條單獨(dú)的軌道來提供（區(qū)別于受電弓，通過高架接觸電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)供電），這種受電模式對應(yīng)采用三軌受流器、集電靴等設(shè)備加以實(shí)現(xiàn)。第三軌供電在全球許多國家很早就有運(yùn)用，目前在我國很多城市如北京、廣州、武漢等也均有采用。優(yōu)點(diǎn)是：不影響城市景觀，檢修便捷、架設(shè)成本較低等。缺點(diǎn)是：由于安裝在地面，相對較危險(xiǎn)、對安檢巡查要求較高，如有不慎可能造成人員傷亡。二. 第三軌牽引技術(shù)概述：德國的西門子公司于1879年的柏林博覽會展示了一列從第三軌取電的樣板列車。不久，很多鐵路和電車系統(tǒng)均應(yīng)用第三軌牽引供電技術(shù)。位于倫敦的第一條電氣化地鐵在1890年開通時(shí)亦是使用第三軌作為供電系統(tǒng)。顧名思義，第三軌供電的概念就是在列車行走的兩條路軌以外，再加上帶電的鋼軌。這條帶電鋼軌通常設(shè)于兩軌之間或其中一軌的外側(cè)。電動列車的集電裝置在帶電路軌上接觸并滑行，把電力傳到列車上。這種集電裝置在英語稱為 shoe，中譯為集電靴（取流靴）。第三軌早期使用的為低碳鋼軌，如北京、天津早期的地鐵，近些年逐步使用鋼鋁復(fù)合軌，國內(nèi)武漢輕軌首次采用，目前在北京、天津、廣州等地鐵已經(jīng)全面應(yīng)用。目前除廣州地鐵已經(jīng)使用國產(chǎn)化成功的鋼鋁復(fù)合軌。鋼鋁復(fù)合軌用做第三軌，改善了第三軌受流的技術(shù)性能，新建設(shè)的城市軌道交通項(xiàng)目采用鋼鋁復(fù)合軌已成為趨勢。第三軌式接觸網(wǎng)的電壓多采用IEC 標(biāo)準(zhǔn)，為直流600 V或750 V ，我國1969年開通的北京地鐵采用的第三軌受電電壓為直流 750 V ，但也有的國家采用較高的電壓，如西班牙巴塞羅那地鐵就采用了直流1500 V和1200 V。廣州地鐵是國內(nèi)首先采用DC1500V第三軌供電系統(tǒng)的城市軌道交通單位。 三. 第三軌絕緣支架及受流方式：第三軌受流方式有三種：上接觸式、下接觸式和側(cè)接觸式。美國地鐵大都采用上接觸式，取流靴從上壓向第三軌軌頭，第三軌頂面受流。取流靴的接觸力是由下作用的彈簧的壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)的，受流平穩(wěn)。施工作業(yè)簡便，可以在軌頭上部通過支架安裝不同類型的防護(hù)板，國內(nèi)北京地鐵也采用此受流方式。側(cè)接觸式就是第三軌軌頭端面朝向走行軌，取流靴從側(cè)面受流，跨座式獨(dú)軌車輛就采用側(cè)面接觸式取流，其取流靴裝在轉(zhuǎn)向架下部，國內(nèi)的重慶輕軌采用此受流方式。下接觸式的第三軌的軌頭朝下，通過絕緣肩架、橡膠墊、扣板收緊螺栓、支架等安裝在底座上，歐洲國家比較青睞此受流方式。下接觸式的優(yōu)點(diǎn)是防護(hù)罩從上部通過橡膠墊直接固定在第三軌周圍，對人員安全性好，利于防止下雪和冰凍造成的取流困難。但這種方式安裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費(fèi)用較高。廣州地鐵四號線亦采用此方式。第三軌軌絕緣支架由玻璃纖維增強(qiáng)樹脂（GRP 玻璃鋼）采用模壓工藝制造。第三軌安裝要點(diǎn)如下：（1）第三軌托架和絕緣支座通過各自接觸面的齒槽咬合，經(jīng)螺栓連接成為一體，齒槽咬合起到了垂直限位的作用，同時(shí)第三軌安裝時(shí)可進(jìn)行上下微調(diào)（2）第三軌托架與第三軌扣件經(jīng)螺栓連接成為一個(gè)整體； （3）第三軌扣件具有一定特殊結(jié)構(gòu)防止第三軌扣件沿第三軌敷設(shè)方向左右擺動；（4）絕緣支座的結(jié)構(gòu)應(yīng)具備使整體絕緣支架具有良好的受力性能，滿足各種可能負(fù)荷出現(xiàn)的受力要求。絕緣支座的長孔，可使整體絕緣支架在水平方向30mm的調(diào)整余量，在垂直方向有40mm的調(diào)整余量，從而保證第三軌的相關(guān)安裝距離整體絕緣支架高度分為458mm、528mm兩種規(guī)格，應(yīng)能承受氣溫變化及空氣污染，室外能夠承受紫外線，并且應(yīng)能承受由開關(guān)操作或短路引起的過電壓。同時(shí)整體絕緣支架表面自潔性好，并可用一般的清潔劑清洗，并對鹽溶液有抗腐蝕能力，不易溶入酒精、苯、碳?xì)浠衔锏扔袡C(jī)溶劑。第三軌防護(hù)罩，在地面段以及高架區(qū)段，因?yàn)閺V州地區(qū)常年多雨，環(huán)境污染比較嚴(yán)重，第三軌直接暴露在外，長久會對接觸軌造成腐蝕和損傷，降低接觸軌的使用壽命，所以在這些區(qū)段采用防護(hù)罩作為保護(hù)。防護(hù)罩分為普通防護(hù)罩、支架防護(hù)罩、電纜接線板防護(hù)罩、特殊中心錨結(jié)防護(hù)罩等幾類。防護(hù)罩厚度為2.8 0.2 mm，普通防護(hù)罩單位制造長度46005mm。防護(hù)罩的性能要求與絕緣支架的大致相同，具體要求如下：防護(hù)罩表面自潔性好，并可用一般的清潔劑清洗，并對鹽溶液有抗腐蝕能力，不易溶入酒精、苯、碳?xì)浠衔锏扔袡C(jī)溶劑，可以應(yīng)能承受氣溫變化及空氣污染，室外能夠承受紫外線。同時(shí)能夠承受由開關(guān)操作或短路引起的過電壓. 四. 第三軌優(yōu)勢以及存在問題：第三軌安裝在軌道梁上，電動車輛取流靴與第三軌接觸面大且對其磨損極小。采用第三軌式接觸網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)是工程易于安裝，檢修方便、維護(hù)簡單，壽命長。由于其單位電阻值低，因此可減少牽引變電所的數(shù)量和投資，降低能耗。據(jù)粗略調(diào)查，北京地鐵運(yùn)營30年，第三軌端面磨耗僅45mm，基本上可以做到無維修或少維修，因而也就相應(yīng)減少了維修費(fèi)用。對城市軌道交通而言，運(yùn)輸密度大，間隔小，在夜間停運(yùn)很短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行定期檢修比較困難。維修工作不均衡會造成勞動力組織的困難與浪費(fèi)，因此基礎(chǔ)設(shè)施的少維修化具有非常重要的意義。顯然第三軌受流在這方面具有優(yōu)勢。另外對于運(yùn)營維護(hù)來說，第三軌作業(yè)不需要專門的觸網(wǎng)作業(yè)車，這項(xiàng)也能夠節(jié)約很大的成本投入。第三軌存在問題：從技術(shù)角度來講,由于集電靴在高速之下難以準(zhǔn)確地抓緊帶電軌，故采用第三軌供電的線路速度不能太高。理論上來講，采用軌道供電系統(tǒng)的列車的時(shí)速上限是 160 公里。廣州地鐵四號線采用直線電機(jī)車輛，最高運(yùn)行速度為90km/h，旅行速度不小于53 km/h 。最高速度達(dá)128 km/h的第三軌牽引供電系統(tǒng)為美國舊金山的BART（灣區(qū)快軌），其供電電壓為直流1000 V。此外還存在第三軌的電流流失情況，由于帶電軌道接近地面，雖然安裝了整體絕緣支架，但是和架空接觸網(wǎng)供電相比較仍會有較多的電流流失到地面，造成雜散電流的增多。還有第三軌的縫隙問題，在道岔處，第三軌必須留下空隙以容許其他路軌穿越其間。一般來說，列車擁有多于一個(gè)取流靴，所以空隙不會構(gòu)成什么問題。但在某些情況下，列車仍有可能因?yàn)槿康娜×餮ザ荚诳障吨校瑹o法取得電力而不能行動。當(dāng)然這是在設(shè)計(jì)階段各專業(yè)需要溝通解決的。從運(yùn)營角度來看存在的安全隱患如下：在設(shè)備搶修時(shí)，因?yàn)榈谌壙拷鼡屝蕃F(xiàn)場，而停電進(jìn)行作業(yè)不太現(xiàn)實(shí)，若在施工過程中，工具如果誤碰第三軌，就可能造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失的惡性事件。總之采用第三軌供電后，在線路上進(jìn)行的設(shè)備維護(hù)、施工、保養(yǎng)等作業(yè)，必須在第三軌停電的情況下方可進(jìn)行。特別是運(yùn)營時(shí)間內(nèi)的設(shè)備搶修，對于行車組織非常麻煩，停電不合實(shí)際，不停電又存在一定的安全隱患。對于運(yùn)營其他部門來講，備用車司機(jī)、車輛檢修人員進(jìn)出折返線，因接觸軌就在旁邊，存在觸電的可能性；當(dāng)遠(yuǎn)動遙