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摘要：本文讲述了车辆段出入段线钢轨设置绝缘节的的重要性。介绍了国内目前通常采用的出入段线钢轨电分段的设置方式，同时介绍了一种新的方式减少出入段线处钢轨绝缘节的打火情况及杂散电流的腐蚀。
关键词：城市轨道交通;出入段线;绝缘节;电分段
1、地铁车辆段出入段线钢轨电分段设置的重要性
目前，我国绝大部分城市轨道交通地铁行业的车辆供电基本采用直流供电方式，由牵引变电所给接触网（接触轨）供电，经过机车后通过钢轨回流。为保证牵引网的供电可靠性，通常会冗余设计。采用单个供电区由两个牵引所同时供电，或者是在故障情况下，通过越区隔离开关由相邻的牵引变电所向故障供电区支援供电，以此来保障故障情况下的地铁正常运行。当正线某供电区故障时，邻区供电区越区供电时，由于正线钢轨均为无缝连续钢轨，只需闭合越区隔离开关，即可实现越区供电，负回流回路畅通。但是对于车辆段来说，由于车辆段内股道众多，且多为有砟道床，露天场段，钢轨对地绝缘相对正线要低。为了降低杂散电流，通常在不存在正线和车辆段无越区送电时，会在出入段线的钢轨上设置绝缘节，做电气隔离。当车辆段和正线在故障情况下需要越区送电时，由于需要确保负回流的畅通，两端必须有可靠连接。这关系到杂散电流的防护，且影响到供电的可靠性。
2、出入段线钢轨电分段的设置方式
我国地铁行业在出入段线的钢轨电分段上有多种不同的设置方式。各方式各有特点，适用于不同的工作环境。选用错误的方案不仅会提高成本，反而起不到良好的杂散电流控制效果，目前国内出入段线的主要钢轨电分段方式主要有：单单导分段方式、绝缘节分段方式和双单导分段方式。单单导分段方式又分为正向和反向两种，在国内一般采用反向导通的方式。
2.1、单单导分段方式。
单单导分段方式又分为正向和反向两种，正向型单导设置原则将二极管向正线单项导通，只允许电流从正线流向车辆段，车辆段由于各种原因一般对地过渡电阻较小，所以正向导通电流是的电流进入车辆段会增加杂散电流的产生，故在国内一般采用反向导通的方式。在这里我们只讲反向二极管导通的单单导分段方式
2.1.1、反向单单导分段方式
反向型单导设置原则将二极管向正线单项导通，只允许电流从车辆段流向正线如图 1所示。
在出入段线钢轨设置绝缘节，在绝缘节两端安装一处单导，单导的结构简化为一个二极管和一个隔离开关刀闸。此时需要注意的是，绝缘节可以安装在架空接触网上分段绝缘器同一垂直面正下方，或者如图 1所示必须安装在分段绝缘器的正线侧。如果布置在分段绝缘器的车辆段，当列车进入正线时，首先列车先通过钢轨绝缘节，反向的二极管电路会阻止电流的通过，导致在绝缘节处产生打火，甚至烧毁绝缘节，造成二极管损伤。当正线和车辆段之间存在越区送电时，闭合单导的刀闸，即可保证负回流的畅通。
2.1.2、反向单单导分段方式下的杂散电流分析
反向单单导分段方式的简化示意图如图 3所示，由于单导仍保持单向单通，所以钢轨在车辆段至出入段方向是保持电气连通的，由于二极管的存在，车辆段与出入段钢轨间的压降为最大为 0.7 V，而出入段线钢轨对车辆段的钢轨是电气绝缘的，因此，出入段线钢轨对车辆段钢轨的压差可以很大。
由于出入段线与正线的钢轨间是没有绝缘节的，所以在正线的列车运行时产生的轨电位变化同样影响出入段线。下面我们就从列车的两个状态来分析绝缘节处的轨电位与单导的电流之间的影响，图 2表示当列车加速启动时，绝缘节处轨电位与电流的情况。
当列车加速启动时，列车向接触轨取流并注入钢轨中，此时，列车所处位置钢轨对地压差为证，由于出入段线与正线的钢轨间是没有绝缘节的，则出入段线钢轨对地电位 U1為正， U2也为正，由于二极管反向导通存在，电流不能流入车辆段内，此时，单导内电流为 0，出入段线钢轨对地电位为正，杂散电流较少。
当列车处在再生制动状态时，绝缘节处的轨电位与单导电流情况如图 3所示。
当靠近车辆段的正线附近存在机车再生制动时，列车向接触网反送电，电流从钢轨经列车流向接触网，因此，出入段线的对地电压也为负值。此时，车辆段的电流可以通过反向二极管流入出入段线。由于出入段线轨道电位为负，由于车辆段与出入段线钢轨为电气连通状态，因此车辆段轨轨电位也为负值。由于车辆段多为碎石道床，对地过度电阻较小，此时大地中的大量杂散电流经由车辆段钢轨通过单导流向再生制动的列车，此时的列车相当于一个电流吸收源，杂散电流通过绝缘薄弱的车厂钢轨流向列车，造成电化学腐蚀。
从上可知，在列车运行时，与出人段线相连接处的轨电位可能低于也可能高于车辆段，车辆段和正线钢轨上的电流可以互相向电位低的一方流动，这一部分电流在系统中形成杂散电流。在出人段线钢轨上安装反向二极管的单导，也只能够限制正向的杂散电流产生。因此，单单导的分段方式还是不可避免让杂散电流增大。针对这种情况，有人提出了使用双单导分段方式。
2.2、双单导分段方式
双单导分段相当于同时串联安装一个正向单二极管单导和一个反向单二极管单导，两台单导之间的距离必须大于列车长度。正常工作时单导的两个电动隔离开关刀闸处于常开状态，车辆段和出入段线钢轨在电气上分开，且双向截止。当发生故障时需要越区供电时，只需要将两台单导隔离开关刀闸合上即可实现负回路的畅通。
采用双单导的钢轨分段方式，由于两台单导间的距离大于车长，所以无论列车运行在两个绝缘节的什么位置都不会将正线和车辆段之间的钢轨短接。所以，相对于绝缘节分段方式，双二极管分段可以进一步减少杂散电流。
3、总结
单单导分段和双单导分段方式分别采用了 1台单导和 2台单导。安装的设备越多，则施工成本越高，施工难度也较高。单单导分段方式的工程成本相对较低，但缺点是只能限制单向的杂散电流，且钢轨分段的位置必须要安装在接触网分段的正下方或者是一侧，安装位置不够灵活。双单导分段方式在工程成本上增加了一倍，但是钢轨绝缘分段安装灵活，且可以双向阻断杂散电流，大大减少了系统中的杂散电流，减轻了杂散电流带来的困扰。
参考文献
[1]中华人民共和国建设部 . CJJ 49-1992 地铁杂散电流腐蚀防护技术规程 [S]. 北京：建设部标准定额研究所组织出版，1992.
[2]杨建国.客运专线电气化区段电力供电方式的探讨 [J].电气化铁道，2005.
[3]刘达民.分段绝缘器和分相绝缘器的性能分析 [J].电气化铁道，2005.
作者简介：彭伟明（1995.10），男，广东省广州市，广州地铁集团有限公司，城市轨道交通供电助理工程师。研究方向：接触网运维
关键词：城市轨道交通;出入段线;绝缘节;电分段
1、地铁车辆段出入段线钢轨电分段设置的重要性
目前，我国绝大部分城市轨道交通地铁行业的车辆供电基本采用直流供电方式，由牵引变电所给接触网（接触轨）供电，经过机车后通过钢轨回流。为保证牵引网的供电可靠性，通常会冗余设计。采用单个供电区由两个牵引所同时供电，或者是在故障情况下，通过越区隔离开关由相邻的牵引变电所向故障供电区支援供电，以此来保障故障情况下的地铁正常运行。当正线某供电区故障时，邻区供电区越区供电时，由于正线钢轨均为无缝连续钢轨，只需闭合越区隔离开关，即可实现越区供电，负回流回路畅通。但是对于车辆段来说，由于车辆段内股道众多，且多为有砟道床，露天场段，钢轨对地绝缘相对正线要低。为了降低杂散电流，通常在不存在正线和车辆段无越区送电时，会在出入段线的钢轨上设置绝缘节，做电气隔离。当车辆段和正线在故障情况下需要越区送电时，由于需要确保负回流的畅通，两端必须有可靠连接。这关系到杂散电流的防护，且影响到供电的可靠性。
2、出入段线钢轨电分段的设置方式
我国地铁行业在出入段线的钢轨电分段上有多种不同的设置方式。各方式各有特点，适用于不同的工作环境。选用错误的方案不仅会提高成本，反而起不到良好的杂散电流控制效果，目前国内出入段线的主要钢轨电分段方式主要有：单单导分段方式、绝缘节分段方式和双单导分段方式。单单导分段方式又分为正向和反向两种，在国内一般采用反向导通的方式。
2.1、单单导分段方式。
单单导分段方式又分为正向和反向两种，正向型单导设置原则将二极管向正线单项导通，只允许电流从正线流向车辆段，车辆段由于各种原因一般对地过渡电阻较小，所以正向导通电流是的电流进入车辆段会增加杂散电流的产生，故在国内一般采用反向导通的方式。在这里我们只讲反向二极管导通的单单导分段方式
2.1.1、反向单单导分段方式
反向型单导设置原则将二极管向正线单项导通，只允许电流从车辆段流向正线如图 1所示。
在出入段线钢轨设置绝缘节，在绝缘节两端安装一处单导，单导的结构简化为一个二极管和一个隔离开关刀闸。此时需要注意的是，绝缘节可以安装在架空接触网上分段绝缘器同一垂直面正下方，或者如图 1所示必须安装在分段绝缘器的正线侧。如果布置在分段绝缘器的车辆段，当列车进入正线时，首先列车先通过钢轨绝缘节，反向的二极管电路会阻止电流的通过，导致在绝缘节处产生打火，甚至烧毁绝缘节，造成二极管损伤。当正线和车辆段之间存在越区送电时，闭合单导的刀闸，即可保证负回流的畅通。
2.1.2、反向单单导分段方式下的杂散电流分析
反向单单导分段方式的简化示意图如图 3所示，由于单导仍保持单向单通，所以钢轨在车辆段至出入段方向是保持电气连通的，由于二极管的存在，车辆段与出入段钢轨间的压降为最大为 0.7 V，而出入段线钢轨对车辆段的钢轨是电气绝缘的，因此，出入段线钢轨对车辆段钢轨的压差可以很大。
由于出入段线与正线的钢轨间是没有绝缘节的，所以在正线的列车运行时产生的轨电位变化同样影响出入段线。下面我们就从列车的两个状态来分析绝缘节处的轨电位与单导的电流之间的影响，图 2表示当列车加速启动时，绝缘节处轨电位与电流的情况。
当列车加速启动时，列车向接触轨取流并注入钢轨中，此时，列车所处位置钢轨对地压差为证，由于出入段线与正线的钢轨间是没有绝缘节的，则出入段线钢轨对地电位 U1為正， U2也为正，由于二极管反向导通存在，电流不能流入车辆段内，此时，单导内电流为 0，出入段线钢轨对地电位为正，杂散电流较少。
当列车处在再生制动状态时，绝缘节处的轨电位与单导电流情况如图 3所示。
当靠近车辆段的正线附近存在机车再生制动时，列车向接触网反送电，电流从钢轨经列车流向接触网，因此，出入段线的对地电压也为负值。此时，车辆段的电流可以通过反向二极管流入出入段线。由于出入段线轨道电位为负，由于车辆段与出入段线钢轨为电气连通状态，因此车辆段轨轨电位也为负值。由于车辆段多为碎石道床，对地过度电阻较小，此时大地中的大量杂散电流经由车辆段钢轨通过单导流向再生制动的列车，此时的列车相当于一个电流吸收源，杂散电流通过绝缘薄弱的车厂钢轨流向列车，造成电化学腐蚀。
从上可知，在列车运行时，与出人段线相连接处的轨电位可能低于也可能高于车辆段，车辆段和正线钢轨上的电流可以互相向电位低的一方流动，这一部分电流在系统中形成杂散电流。在出人段线钢轨上安装反向二极管的单导，也只能够限制正向的杂散电流产生。因此，单单导的分段方式还是不可避免让杂散电流增大。针对这种情况，有人提出了使用双单导分段方式。
2.2、双单导分段方式
双单导分段相当于同时串联安装一个正向单二极管单导和一个反向单二极管单导，两台单导之间的距离必须大于列车长度。正常工作时单导的两个电动隔离开关刀闸处于常开状态，车辆段和出入段线钢轨在电气上分开，且双向截止。当发生故障时需要越区供电时，只需要将两台单导隔离开关刀闸合上即可实现负回路的畅通。
采用双单导的钢轨分段方式，由于两台单导间的距离大于车长，所以无论列车运行在两个绝缘节的什么位置都不会将正线和车辆段之间的钢轨短接。所以，相对于绝缘节分段方式，双二极管分段可以进一步减少杂散电流。
3、总结
单单导分段和双单导分段方式分别采用了 1台单导和 2台单导。安装的设备越多，则施工成本越高，施工难度也较高。单单导分段方式的工程成本相对较低，但缺点是只能限制单向的杂散电流，且钢轨分段的位置必须要安装在接触网分段的正下方或者是一侧，安装位置不够灵活。双单导分段方式在工程成本上增加了一倍，但是钢轨绝缘分段安装灵活，且可以双向阻断杂散电流，大大减少了系统中的杂散电流，减轻了杂散电流带来的困扰。
参考文献
[1]中华人民共和国建设部 . CJJ 49-1992 地铁杂散电流腐蚀防护技术规程 [S]. 北京：建设部标准定额研究所组织出版，1992.
[2]杨建国.客运专线电气化区段电力供电方式的探讨 [J].电气化铁道，2005.
[3]刘达民.分段绝缘器和分相绝缘器的性能分析 [J].电气化铁道，2005.
作者简介：彭伟明（1995.10），男，广东省广州市，广州地铁集团有限公司，城市轨道交通供电助理工程师。研究方向：接触网运维