移動(dòng)供電技術(shù)在起重機(jī)械、自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)、自動(dòng)化生產(chǎn)線、港口等行業(yè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用［1］。出于安全考慮，采用接觸軌供電的軌道交通系統(tǒng)，其接觸軌一般不敷設(shè)在檢修區(qū)內(nèi)［2］。為保證軌旁維修人員的安全，提高列車檢修效率，降低接觸軌授流方式對(duì)工作人員帶來(lái)的電擊風(fēng)險(xiǎn)［3］，需要采用安

全而高效的方式輔助列車出入庫(kù)。隨著軌道交通技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)引進(jìn)了移動(dòng)供電技術(shù)，并在青島、昆明、武漢、深圳等地的城市軌道交通領(lǐng)域中得以應(yīng)用，效果良好［4］。

移動(dòng)供電技術(shù)在軌道交通車輛段維護(hù)車間的應(yīng)用主要有 2 種方式: 電纜拖令系統(tǒng)( 簡(jiǎn)稱“拖令系統(tǒng)”) 和滑接輸電裝置( 簡(jiǎn)稱“滑觸線”) 。前者是利用滾輪滑車、軌道和柔性電纜實(shí)現(xiàn)移動(dòng)供電; 后者是利用集電小車或集電器的電刷與滑接輸電導(dǎo)體滑動(dòng)接 觸，向移動(dòng)受電設(shè)備提供電能的饋電裝置［5］。目前，國(guó)內(nèi)在軌道交通領(lǐng)域?qū)@ 2 種技術(shù)的選擇研究較少，本文基于膠輪路軌自動(dòng)旅客運(yùn)輸( APM) 系統(tǒng)車輛的供電特點(diǎn)，對(duì)這 2 種移動(dòng)供電方式的適用性進(jìn)行研究。

1 APM 系統(tǒng)車輛的供電特點(diǎn)

APM 系統(tǒng)車輛供電采用側(cè)接觸式接觸軌供電方式，配電系統(tǒng)為 + 375 V 和 － 375 V 直流電壓組成的三軌系統(tǒng)配置，如圖 1 所示。因此，車間不具備供電

軌供電牽引的條件，需要設(shè)置移動(dòng)供電系統(tǒng)。相應(yīng)地，在車體外側(cè)地板面高度附近設(shè)置了車間電源插座。

與常規(guī)地鐵制式的接觸軌授流方式不同，APM列車編組形式靈活，存在單編組運(yùn)行的可能，其供電模式的轉(zhuǎn)換要綜合考慮移動(dòng)供電系統(tǒng)服務(wù)范圍、供電軌正負(fù)極方向、車輛集電靴間距、車間電源插座位置、供電電纜長(zhǎng)度、絕緣過(guò)渡軌、列車安全制動(dòng)距離的布置等因素，進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)。

2 移動(dòng)供電方式性能比較

2． 1 拖令系統(tǒng)

拖令系統(tǒng)主要由滑車、軌道、拖令電纜、供電電纜和插頭等組成。拖令電纜懸垂在滑車上，滑車通過(guò)滾輪在軌道上行走，將動(dòng)力電源經(jīng)匯流箱傳給供電電纜和專用插頭，*終傳輸給車輛，為車輛提供牽引和靜調(diào)用電，如圖 2 所示。

2． 2 滑觸線

滑觸線主要由集電小車、滑接輸電導(dǎo)線及附屬結(jié)構(gòu)單元等組成。集電小車上帶有集電器，通過(guò)與導(dǎo)電軌滑接進(jìn)行取電，將動(dòng)力電源經(jīng)供電電纜及專用插頭輸送到列車上，如圖 3 所示。

2． 3 拖令系統(tǒng)和滑觸線的性能對(duì)比

拖令系統(tǒng)和滑觸線這2種移動(dòng)供電型式針對(duì)APM 系統(tǒng)的適用性有一定的區(qū)別，二者在使用環(huán)境、導(dǎo)電方式、操作和維護(hù)等方面的綜合性能對(duì)比如表 1 所示。

3 拖令系統(tǒng)和滑觸線的應(yīng)用案例分析

3． 1 拖令系統(tǒng)的應(yīng)用案例分析

上海軌道交通浦江線采用固定的 4 節(jié)編組，列車總長(zhǎng)約 51 m，線路的重修庫(kù)布置如圖 4 所示。車間移動(dòng)供電布置在重修線的兩側(cè)，安裝高度 5 m 左

右，為列車出入庫(kù)提供牽引動(dòng)力。庫(kù)內(nèi)線路長(zhǎng)約 63m，股道兩邊設(shè)有墻柱。

深圳寶安機(jī)場(chǎng) APM 線采用了靈活的車輛編組，其土建規(guī)模按 4 節(jié)編組預(yù)留。檢修庫(kù)長(zhǎng) 65 m，布置如圖 5 所示。庫(kù)內(nèi)根據(jù)工藝需求采用移動(dòng)供電，安裝高度 5 m 左右，為列車出入庫(kù)提供動(dòng)力支持。股道兩邊設(shè)有墻柱，股道中間設(shè)有拖令系統(tǒng)安裝所需的鋼立柱。

浦江線和寶安機(jī)場(chǎng) APM 線的車輛段檢修線長(zhǎng)度均不超過(guò) 100 m，移動(dòng)供電系統(tǒng)服務(wù)范圍較小，拖令系統(tǒng)相比滑觸線安裝方便、成本較小、操作簡(jiǎn)單，因此選用了拖令系統(tǒng)。

3． 2 滑觸線的應(yīng)用案例分析

香港國(guó)際機(jī)場(chǎng) APM 系統(tǒng)的 TＲC 線( 第三跑道擴(kuò)建線) 采用固定的 6 節(jié)編組形式，列車總長(zhǎng) 76． 5m，車輛段內(nèi)設(shè)有 4 條檢修線，布置如圖 6 所示。車

間的移動(dòng)供電系統(tǒng)安裝在車輛段內(nèi)的吊柱和橫支撐上，安裝高度約 3． 8 m。檢修線*短 122 m，*長(zhǎng)204 m，存在彎弧區(qū)段。

拖令系統(tǒng)因自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)約束，TＲC 線庫(kù)內(nèi)檢修線的長(zhǎng)度超過(guò) 100 m，會(huì)帶來(lái)過(guò)多的電纜滑車組合，以及不同組合下的行駛阻力; 而滑觸線只有一個(gè)集電小車與導(dǎo)電軌滑接，其行駛阻力相比拖令系統(tǒng)較小。同時(shí)，TＲC 線車輛段內(nèi)移動(dòng)電源的安裝高度 3． 8 m，低于表 1 中建議的 5 m，不適合用拖令系統(tǒng)。因此，TＲC 線選用了滑觸線作為其移動(dòng)電源系統(tǒng)，可供其他類似工程參考借鑒。

3． 3 拖令系統(tǒng)和滑觸線的方案對(duì)比

針對(duì)長(zhǎng)度為 100 m 以上的車輛段檢修庫(kù)，本文從工藝操 作 上 對(duì) 這 2 種移動(dòng)供電型式進(jìn)行對(duì)比研究。

3． 3． 1 拖令系統(tǒng)

按通常的設(shè)計(jì)，拖令系統(tǒng)的行駛阻力主要來(lái)自于電纜滑車滾輪與走行軌鋼結(jié)構(gòu)間的摩擦阻力。以 100 m 為例，為保證懸垂深度和離地高度能滿足相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，電纜滑車須配備 30 個(gè)左右。

F1 = ( m1 + m2 ) gμ1 ( 1)

式中:

F1———摩擦阻力;

m1———滑車總質(zhì)量;

m2———電纜總質(zhì)量;

g———重力加速度;

μ1———摩擦系數(shù)。

按滑車質(zhì)量為 6 kg /個(gè)，電纜質(zhì)量為 2 kg /m，懸垂深度 2 m 進(jìn)行計(jì)算; 滑車滾輪采用鋼輪，不考慮匯流箱等部件的質(zhì)量，懸垂深度取 2 m，μ1 取 0． 15，可計(jì)算出理論的摩擦阻力 F1 約為 630 N 左右。

3． 3． 2 滑觸線

按常規(guī)設(shè)計(jì)，滑觸線的行駛阻力主要來(lái)自于集電小車走形輪與走形軌鋼結(jié)構(gòu)間的摩擦阻力。

F2 = mgμ2 ( 2)

式中:

F2———摩擦阻力;

m———集電小車質(zhì)量;

g———重力加速度;

μ2———摩擦系數(shù)。

集電小車質(zhì)量按 50 kg 計(jì)算; 滾輪采用合成樹脂材質(zhì)，μ2 取 0． 6 ～ 0． 8，則理論摩擦阻力 F2 約為300 ～ 400 N。

以上計(jì)算基于檢修線 100 m 的軌道長(zhǎng)度，拖令系統(tǒng)小車采用摩擦系數(shù)小的鋼輪，滑觸線小車采用摩擦系數(shù)較大的合成樹脂膠輪進(jìn)行對(duì)比的。結(jié)果表明，拖令系統(tǒng)的行駛阻力遠(yuǎn)大于滑觸線的行駛阻力。若軌道長(zhǎng)度加大，如香港機(jī)場(chǎng) TＲC 線車輛段的*長(zhǎng)股道長(zhǎng)達(dá) 204 m，拖令系統(tǒng)的阻力將隨之增加到近 1 300 N，遠(yuǎn)大于滑觸線的行駛阻力，這無(wú)疑給維修人員的操作帶來(lái)極大的困難。

4 移動(dòng)電源系統(tǒng)相關(guān)問題探討

針對(duì)不同的使用環(huán)境，可基于移動(dòng)電源系統(tǒng)的使用環(huán)境、空間需求、行駛阻力和成本等因素選用合適的型式。在項(xiàng)目執(zhí)行過(guò)程中，可結(jié)合具體工程條件，如列車編組形式、設(shè)備安裝空間、供電過(guò)渡段布置、潮濕有塵的環(huán)境等，從安裝位置、軌道設(shè)置、電纜長(zhǎng)度和插頭保護(hù)等方面進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)。

4． 1 安裝位置

上海軌道交通浦江線 APM 車輛采用固定編組形式，車輛插座采用車輛兩側(cè)間隔布置，第 1、第 3節(jié)車廂的車輛插座布置在一位側(cè)，第 2、第 4 節(jié)車廂插座布置在二位側(cè)，兩側(cè)均可接插頭。所以拖令系統(tǒng)布置時(shí)，可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，選擇有墻柱的一側(cè)安裝拖令系統(tǒng)軌道。

深圳寶安機(jī)場(chǎng) APM 線的車輛采用靈活編組，車間電源插座均布在同一側(cè)，所以拖令系統(tǒng)的安裝要考慮車輛插座的位置。因此，不能借鑒上海軌道交通浦江線拖令系統(tǒng)的布置方案，須在股道中間加裝拖令系統(tǒng)鋼立柱支撐，如圖 7 所示，以確保拖令系統(tǒng)安裝在 APM 列車插座一側(cè)，從而避免了拖令系統(tǒng)“異”側(cè)布置時(shí)供電電纜的“跨接”。

4． 2 移動(dòng)供電系統(tǒng)軌道設(shè)置

拖令系統(tǒng)和滑觸線作為車輛段人工作業(yè)區(qū)內(nèi)的移動(dòng)供電系統(tǒng)，其設(shè)備的安裝應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離人員的可觸碰范圍，以確保人員作業(yè)安全。因而，安裝高度建議在 5 m 左右。

同時(shí)，考慮列車移動(dòng)時(shí)滑車或集電小車的受力方向，軌道應(yīng)盡可能地靠近列車軌道中心線，與列車之間保持較小的間隔。如果移動(dòng)供電系統(tǒng)所服務(wù)的軌道兩旁設(shè)置有移動(dòng)式架車機(jī)，則應(yīng)考慮車輛在出入庫(kù)過(guò)程中供電電纜與架車機(jī)是否存在干涉的可能。

4． 3 供電電纜長(zhǎng)度設(shè)置

作為牽引 APM 列車用的移動(dòng)供電系統(tǒng)，其供電電纜一般較粗，過(guò)長(zhǎng)的電纜不僅會(huì)造成拖地磨損，過(guò)重的電纜也會(huì)對(duì)人員操作造成一定的影響。因此，供電電纜的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮移動(dòng)供電系統(tǒng)軌道的布置高度，以及與軌道中心的橫向間隔。

另外，針對(duì) APM 系統(tǒng)可單節(jié)編組運(yùn)營(yíng)的特殊情況，還應(yīng)考慮過(guò)渡軌位置、車輛集電靴間距以及人工駕駛狀態(tài)下制動(dòng)安全距離等因素，以綜合確定其供電

電纜的長(zhǎng)度。

4． 4 移動(dòng)供電系統(tǒng)的供電電纜插頭

接車插頭選型應(yīng)與列車車間電源插座型號(hào)相匹配。插頭與供電電纜間的連接可根據(jù)具體情況選擇在工廠內(nèi)壓接或現(xiàn)場(chǎng)壓接。此外，對(duì)于潮濕多塵的使用環(huán)境，插頭應(yīng)有防塵防水功能，建議可在移動(dòng)系統(tǒng)附近設(shè)置虛擬插座，以保護(hù)插頭。