0 引言
城市地铁车辆采用1 500 V架空接触网受流方式虽然可以减少地铁沿线牵引变电所的数量，降低牵引供电线路的电阻损耗，但在高架区段线路上方的接触网对城市的景观将不容质疑地会产生一定的影响。近年来在广州和深圳部分地铁线路的地铁车辆采用了1 500 V第三轨受流的方式，如我国广州地铁的4、5 号线，深圳地铁龙岗线等。这些地铁线路采用1500 V第三轨受流的方式除了对地铁沿线城市景观起到一定改善作用外，与采用架空接触网的方式相比，第三轨方式还有日常维护的工作量远小于架空接触网、作业简单等诸多优点，但与采用架空接触网的方式相比，采用第三轨受流方式的地铁车辆在车辆段内如何保证段内作业人员的安全，并提高作业效率值得探讨。
1 接触轨和车辆受流器
城市轨道交通的第三轨系统又称钢铝复合接触轨系统，是将电能传输到城市轨道交通系统电力牵引车辆上的装置。第三轨系统通过车辆的受流器将电能传
送给电力牵引车辆。第三轨一般是刚性、无偏转地固定安装在轨旁车辆限界之外的支架上。根据车辆受流器从接触轨的取流方式不同，接触轨的安装方式可分为：上接触、下接触、侧接触3种方式。目前广州地铁 4 、5 号线和深圳地铁龙岗线的1500 V接触轨采用了带防护罩的下接触方式（如图1所示），同时以走行轨为回流通路。
下部受流的接触轨系统安装结构主要由导电轨、绝缘支架、防护罩、支撑垫块和电缆组成，而导电轨则采用钢铝复合导轨结构，由高导电性的铝和一层耐磨
的不锈钢带机械复合而成。
上接触式第三轨如图2所示，部件组成与下接触式相比一般无防护罩，北京、天津等城市地铁一般采用这种受流方式。图3 为侧接触式第三轨示意图，我国尚无 城 市采 用 。与 上 接触、侧接触方式相比，采用下接触方式的第三轨有以下的优点：
①防护罩对带电接触轨的防护性能好，带电接触轨不容易被触碰到，能确保人身安全；
②下部受流方式的遮挡雨雪条件也优于上部受流方式，能确保牵引网系统的安全可靠运行；
③安装精度要求比侧接触方式低，便于施工。
与接触网受流方式不同的是，采用第三轨受流的地铁车辆每节车的两侧均配置有车辆受流器。从图4 可以看出，车辆受流器主要由风管、动作弹簧、机械止挡、碳滑板及支撑臂、熔断器等部件组成。图4中的受流器状态为落下脱离第三轨的状态。当需要受流器升起使车辆受流时，通过风管供风使受流器向上动作，当动作点通过动作弹簧的拐点后，弹簧的拉力使受流器处于保持升起的状态，此时不再需要风压，风管中剩余的气体排放到大气中；反之当需要
受流器落下脱离第三轨时，另一管路提供风压并使受流器向下动作，过程同上。
各车的控制柜上设置有本车的受流器控制电路，当本车受流器有故障时可控制本车的受流器落下不受流，但不能对本车的单个受流器进行控制。
2 广州地铁4号线新造车辆段内地铁车辆的受
广州地铁4 号线目前已开通运营从车陂南到金洲区段，在新造设车辆段1座。为满足全线66‰的*大坡度，广州地铁4 号线采用了直线电机L型地铁车辆，列车采用全动车编组，每节车左右两侧设置车辆受流器各 1 只，全列车 8 只。列车的编组方式：+ M c p*M -M*Mcp+，其中：+为全自动车钩；- 为半自动车钩；*为半长久牵引杆；Mcp 为带司机室和受电弓的动车；M为动车。
为保证列车在车辆段内车辆检修作业人员的安全，在Mcp车的II位端各设置受电弓1台，因此地铁车辆在车辆段内采用了架空接触网受流的方式，如图5 所示。广州地铁4 号线车辆的司机驾驶台上的“受电弓/集电靴转换开关”共有3 个挡位，分别为“0”、“升弓”、“合靴”。当挡位在“0”位时，车辆的受电弓处于降弓位置，车辆受流器离开第三轨处于落下状态。地铁车辆在正线运行时，开关挡位选择在“合靴”挡，全车通过车辆受流器向列车的牵引及辅助电源系统提供电能，此时图5电路中与车辆受流器相关的接触器触点K11、K12、K21和K22处于得电闭合状态，同时受电弓回路的接触器触点KA和KB失电断开。
在车辆段内，司机通过操作挡位处于“升弓”的位置，图5中的接触器触点KA和KB闭合，同时K11、K12、K21和K22失电断开，保证车辆受流器处于无电状态，此时地铁车辆采用受电弓接触受流的方式在车辆段内运行。
广州地铁4 号线的新造车辆段在出入段线的隧道口位置为接触网和受电弓的双模方式。在地铁车辆回段时，司机通过操作司机台上的受流方式转换开关让
地铁车辆选择升起受电弓并收起车辆受流器返回车辆段；同样在车辆出段时，则在此位置降下受电弓升起车辆受流器通过第三轨受流的方式进入正线载客运行。
3 深圳地铁龙岗线横岗车辆段内地铁车辆的深圳地铁龙岗线正线全长41.7 km，连接福田、落户和龙岗3个行政区，计划于2011年6月30日全线开通运营，是国内**在地下、地面、高架及车辆段内全部采用第三轨直流1 500 V下部接触受流的方式线路。深圳地铁龙岗线的地铁车辆采用标准的B1 型不锈钢车体，并采用 4 动 2 拖的编组方式，编组方式为：-Tc*M*M-M*M*Tc-，其中：Tc为带司机室拖车，M为动车，- 为半自动车钩，* 为半长久牵引杆。与广州地铁4号线不同是，深圳地铁龙岗线的车辆没有配置受电弓系统，全列车共有2 0 只车辆受流器（其中每节Tc车2只，每节M车4只）。
列车两端的Tc车在II 位转向架两侧各有1 组车辆受流器CS，但每节M车则有4组受流器安装在本车2组转向架的两侧。列车在运营的正线或进入车辆段运用
库的停车线时均通过车辆单侧的10 只受流器同时受流，以提供列车的VVVF牵引逆变器或SIV辅助电源系统的1 500 V电源。
为保证地铁车辆检修作业人员的安全，横岗车辆段运用库的10条列检/检查线采用滑触线供电。在运用库的停车线，地铁车辆采用第三轨受流的方式直接进
行出入段作业，段内第三轨的区域为完全封闭式，人员无法进入，只留有司机上下车的通道。根据图6 的原理图，每列地铁车辆的两端的Tc 车均设置有模式开关箱（MSB BOX），并在Tc车两侧引出车间电源插座VPD1和VPD2。模式开关的闸刀MS有互锁的功能。当列车采用车辆受流器受流时，图4中模式开关的MS闸刀的1位闭合，2、3位分断；当地铁车辆需要进入列检线或检查线时，则要将滑触线小车的插头接入列车的车间电源插座VPD1或VPD2，此时模式开关MS闸刀的1位分断，2、3位闭合，这样保证了整列车的20只受流器不再有1 500 V的高压，同时安全地将直流1 500 V的电源引入到靠近该Tc车的M车VVVF牵引逆变器中，此时列车变更为1 动5 拖的方式被引入库内的列检线或检查线。
如图7所示，在线路的咽喉区设长度长于一列车的接触轨区段（中性段）作为发车区，其供电分段采用隔离开关，以使其供电独立于其他轨行区线路的接触轨，避免出现接触轨和滑触线同时给车辆供电的情况。列检线和停车线的滑触线系统主要包括支撑构件、滑触线导体、集电小车、供电电缆、耦合接头以及相应的控制系统，如图8 所示，所采用的滑触线系统具有完备的安全保护功能。滑触线插头与开关柜具备安全联锁功能，当插头未插好或意外脱离时，滑触线自动断电。另外滑触线控制柜与中性轨段供电隔离开关具备安全联锁，排除滑触线和中性轨同时带电的可能性。
由于地铁车辆的牵引逆变器和辅助逆变器回路中支撑电容器（如图9中的FC）的存在，尽管逆变器中有放电电阻，但该电阻的阻值很大，在接触轨断电后无法将列车上受流器和车间电源插座的电位快速回零，等待电位回落需要时间。为了防止滑触线操作人员带电拔插滑触线插头，需要等待列车受流器和车间电源插座的电压下降到安全电位，这就造成列车在库前等待时间较长，夜间收车时会使得回段列检的车辆排队并积压在正线。同样的问题也会出现在早间出车时在列检库的排队现象。
深圳地铁龙岗线的地铁车辆牵引逆变器回路采用了在受流器或滑触线供电回路断电时制动电阻斩波回路IGBT（图9中的BCH）延时导通的方式，可在2 min内将逆变器支撑电容的残余电压通过制动电阻快速放电至安全电压，以减少列车出入段的等待时间。
4 结语
广州地铁4 号线和深圳地铁龙岗线的地铁车辆在车辆段内采用了不同的受流模式来解决段内车辆检修作业人员的安全问题。对于广州地铁4 号线的车辆，由于地铁车辆采用“车辆受流器+ 受电弓”的双模方式，增加1 套受电弓系统，使得车辆的主电路趋于复杂，接触器触电电路的存在增加了主电路故障的可能性，并增加了车辆的购置成本。同时由于司机在出入段线的位置需要进行受流模式的转换，车场的调度人员需要通过联锁在保证在此位置接触网和第三轨不能同时带电，这些转换过程将极大地影响地铁车辆的收发车效率。
而深圳地铁龙岗线横岗车辆段的运用库停车线采用第三轨直接引入的方式，提高了收发车效率。但是在列检/ 检查线所采用的滑触线系统同样存在作业复
杂、需要多人操作的缺点，同时深圳地铁龙岗线采用这种方式也是在基于地铁车辆双日检的基础上，如果采取日检的车辆检修模式，将极大地增加日检时的调车作业工作量。
目前国内某城市的城轨车辆则采用了北京、武汉等城市地铁车辆直接三轨入段的方式而非上述2 种方式，地铁车辆在车辆段的这种方式可简化车辆的设计，提高收发车的效率。但在车辆检修作业时需要分区域对第三轨断电，对车辆检修的效率及人员安全会产生一定的影响，需要在运营组织上加强管理。
对于国内采用1 500 V第三轨受流方式的地铁线路，在车辆段内采用上述的哪种模式，还需要根据自身的实际情况，权衡各自的利弊，合理选用。
