摘要:目前,各城市地铁车辆厂段因占地面积大等原因,普遍设置在郊区或人口稀少、用地不紧张的偏远区域,偏远区域各类动物活动相对比较频繁;同时,考虑建设成本等问题基本采取露天建设,部分具有地理优势的厂段会建设上盖物业;长期以来,多个城市地铁露天段的接触网受到异物侵限等影响,其中因为动物的原因占多数。地铁运营出现故障对市民响较大,为保证供电行车安全,减少社会不良影响,很有必要进行分析研究。
关键词:接触网;异物侵限;车厂供电;行车安全;
中图分类号: U231.8
近年来,环境问题在越来越受到重视,许多城市都在大力推进森林城市、花园城市建设。除了绿意变多,城市里小鸟等动物也越来越多。对应地铁车辆供电接触网系统受鸟类筑巢影响也比较多,经调查某城市地铁1条线路的车厂近三年就处理了45处鸟类相关隐患,还发生过2起因异物侵限造成接触网跳闸影响供电行车的事件,本文以某城市地铁1条线路车厂为例,针对异物影响供电进行分析研究,基于现状提出改善方案,验证改进方案的有效性。
某城市地铁X线正线为全地下段长约35公里,设置1个刚性接触网和1个为柔性接触网车厂,两车厂均做了上盖物业,上盖物业到正线隧道间有长250m~500m不等的露天段。调查发现使用柔性接触网的车厂未曾发生异物引起的跳闸事件,但使用刚性接触网的车厂近2年发生2起异物搭接接触网引起跳闸;本文重点研究分析采用刚性接触网车厂。
图2-1 刚性接触网车厂出入厂线
刚性接触网车厂在上盖物业下方设分段绝缘器将车厂与出入厂线进行电分段,电分段对应位置设联络隔离开关(主要作用:在车厂变电所退出运行时,闭合该开关可由正线越区对车辆段进行供电);正线与出入厂线衔接处并未做电分段,故2次出入厂线故障均对正线运营造成影响。
图2-2 车厂与出入厂线衔接处设置电分段
图2-3出入线与正线衔接处未设置电分段
车厂位于海域附近,平时海风比较大,附近常有施工单位临时用房,车厂上盖物业至出入厂线隧道口的露天段上方无防护网栅。露天段接触网采用腕臂及门型硬横梁结构,露天段中间位置出、入厂线各设有一处非绝缘锚段关节,两次异物搭接造成跳闸位置均在关节处,调查分析原因均为鸟类筑巢所引起。
图2-4出厂线异物搭接造成跳闸现场
图2-5入厂线异物搭接造成跳闸现场
鸟类在柔性接触网露天段的筑巢一般选择在支柱上隔离开关等各类底座位置,与带电设备有一定距离,较少造成供电故障。在刚性接触网露天段除在支柱的各类底座上筑巢,也会在锚段关节和线岔处电连接线夹位置筑巢,在此筑巢时所用异物很容易碰到绝缘子上方的金属部件。统计近三年该线路接触网处理与鸟类相关情况,其中2018年共处理18起与鸟类相关隐患。
XX线接触网处理与鸟相关情况统计 | |||||
年度 | 刚性车厂 | 刚性出入厂线 | 柔性车厂 | 柔性出入厂线 | 合计 |
2016 | 6 | 1 | 2 | 1 | 10 |
2017 | 13 | 1 | 2 | 1 | 17 |
2018 | 6 | 6 | 4 | 2 | 18 |
合计 | 25 | 8 | 8 | 4 | 45 |
图2-6接触网处理与鸟类相关统计
研究分析减少影响的方案措施,主要从两个方面考虑,一是改变供电分区将露天段出入厂线的接触网供电与正线分开,以解决异物搭接出入厂线故障时不影响正线运营;二是采取措施减少异物搭接造成跳闸的可能性。
现场调查发现正线车站牵引变电所内空间有限,增加开关柜比较困难;车厂牵引变电所内空间较大,出入厂线单独供电适合从车厂牵引变电所引出。同时出入厂线与正线衔接处需设置电分段并安装联络隔离开关,以实现正线越区给车厂供电的功能。改成单独供电臂需增加4台隔离开关、2面开关柜及电缆等设备,可解决出入场线故障影响正线运营的问题。
将车厂与出入厂线衔接处电分段从库门口移至隧道内,露天段出入厂线由车厂供电。调查了解到出入厂线列车采用自动驾驶模式,改动后需要调整全线所有车的车载系统,修改列车自动驾驶区段,路基上对应设备也需调整位置;如将出入厂线改成人工驾驶将会降低收发车效率。露天段出入场线改由车厂供电,如不改信号系统就存在列车闯入无电区的安全隐患;改车载系统和信号系统工程量大且费用高。
3.2.1取消出入厂线露天段非绝缘锚段关节
锚段关节处两根汇流排重叠对比单根汇流排空间变大,更便于鸟类筑巢,2次故障均发生在锚段关节位置。将出入厂线露天段非绝缘锚段关节拆除,使用汇流排对接连通,对接后锚段总长度将达到435m;该锚段关节距车厂与出入厂线衔接处分段绝缘器约83m,取消该锚段关节后,可将分段绝缘器改为绝缘锚段关节,则锚段长度可降至约294m;现场分段绝缘器位置仅两个定位,改绝缘锚段关节需要增加两个定位,侧面的柱子已安装一个定位,现场净空比较高,再加装位置受到限制,需设计特殊形式定位。整改后露天段接触网无锚段关节可减少影响,但不能减少其它情况短路跳闸后对正线的影响。改至车厂内的锚段关节因为其检修和巡视的频次比正线密,车厂可安排多次白天巡视作业,出入厂线按正线管理仅可利用夜间非运营时间进行巡视作业;将锚段关节设置在车厂,鸟类筑巢等隐患比较容易发现,且发现后可在不影响运营的情况进行处理。
3.2.2出入厂线露天段非绝缘关节改膨胀接头
将出入厂线露天段非绝缘关节改成膨胀接头,不用增加定位即可实施,整改工程量和材料费用均较少,该方案实施起来比较简单,但膨胀接头顶部为比汇流排宽的金属板,且无此尺寸的防雨罩。此方案取消露天段接触网锚段关节,但不能减少其它情况短路后对正线运营影响。
该车厂靠近海域,受台风等影响大,各类异物容易吹到接触网上,将露天段封闭可减少此类影响。封闭不宜使用简易棚架或铁丝网,需采用混泥土结构,以避免恶劣天气造成更大影响。采用混泥土结构需要办理消防和报建报批手续,其流程和施工均比较麻烦,费用也比较高。
对露天段汇流排加装防雨罩,防雨罩顶面有倾斜角度,不便于鸟类筑巢;对绝缘子加装红色绝缘防护罩,对槽钢涂红色绝缘涂料,可从视觉上给予鸟类警示、惊吓,绝缘材料可增加绝缘面积,可减少异物入侵时造成接触网跳闸可能性。
减少地铁车厂异物影响供电,应在设计上提前考虑优化,将出入厂线设计成独立供电分区,涉及正线区域做全封闭,防止故障时影响正线运营。对于已建成线路需加大巡视力度和缩短检修周期,做到及时发现处理。车厂露天段的刚性接触网锚段关节和线岔等鸟害隐患大的位置,采取在汇流排上安装防雨罩、悬挂槽钢和金属部件涂红色绝缘涂料等针对性措施,能起到一定防范作用。满足环境保护等要求的,可安装驱鸟仪器预防鸟类筑巢隐患,机场等有配套成熟的实施方案,普遍反馈效果较好。
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