小議城市軌道交通電氣技術(shù)

陳 萍

（南京耀華水電安裝有限公司 江蘇 南京 210000）

小議城市軌道交通電氣技術(shù)

陳 萍

（南京耀華水電安裝有限公司 江蘇 南京 210000）

當(dāng)前，我國很多城市面臨交通問題，軌道交通是一個有效手段。電氣技術(shù)是軌道交通建設(shè)過程中的重要技術(shù)問題，本文針對這一問題進行了詳細闡述。

城市；軌道交通；電氣技術(shù)

對于我國城市軌道交通來說，電氣技術(shù)在其中發(fā)揮著重要的作用，對于軌道交通的建設(shè)質(zhì)量意義重大，需要對其進行深入研究，本文對其進行重點分析。

1　關(guān)于直線電機

對于城市軌道交通來說，車輛一般采用的徑向轉(zhuǎn)向架屬于自導(dǎo)式，不但簡化結(jié)構(gòu)，同時還能使得車輛比較容易通過半徑比較小的曲線，確保其在這樣的線路上運行時比較平穩(wěn)。在地鐵工程中，直線電機車輛主要采用的是直線感應(yīng)電機進行牽引，它的主要構(gòu)成包括轉(zhuǎn)向架上面的定子以及在鋼軌中進行鋪設(shè)的感應(yīng)板，圖1是直線感應(yīng)電機的轉(zhuǎn)變過程。

圖1　

在利用這種電機進行工作的時候，不但會產(chǎn)生推力，同時還會有垂向力以及側(cè)向力產(chǎn)生。因此，在對推力工作點進行選擇的時候，需要考慮到垂向力和側(cè)向力這兩種力量對于支承裝置造成的影響。車輛利用這種電機進行制動的時候，主要采用兩種電動方式：①再生制動；②反接制動。在緊急制動的時候，主要采用的是空氣制動和再生制動結(jié)合的方式，利用車輛非粘著制動這一特點。在地鐵系統(tǒng)中采用直線電機，具有一定的優(yōu)勢，對于直線電機牽引來說，它是非粘著驅(qū)動，不會被輪軌之間造成的粘著所限制，其爬坡能力比較好。對于常規(guī)鐵路來說，其坡度要小于3～4%，而在地鐵系統(tǒng)中采用直線電機，其坡度能夠保持在6～8%之間，在轉(zhuǎn)到地下或者是在地面進行爬升的時候具有良好的靈活性。利用這種電機進行牽引不需要利用減速齒輪，而且在對轉(zhuǎn)向架進行設(shè)計的時候具有一定的自由度，能夠利用徑向轉(zhuǎn)向架，能夠降低輪緣力以及輪軌磨耗。能夠在半徑比較小的曲線線路上通過車輛。設(shè)置半徑比較小的曲線線路，能夠減少線路建設(shè)的具體長度，也能夠在設(shè)計線路的時候具有一定的自由度。斷面比較小的車輪只能對車體進行支撐，其輪徑比較小，降低了車輛整體高度，使得行走區(qū)間具體的斷面面積減小。

采用直線電機，輪對沖角與自導(dǎo)向轉(zhuǎn)向架相比，降低了80%，具有良好的導(dǎo)向效果。利用半徑比較小的曲線線路，這樣在困難的地段，能夠降低拆遷量，使得工程造價得以減少。直線電機和旋轉(zhuǎn)電機比起來，會使得車輛地板面的具體高度下降，減少車輛的尺寸，也不會對內(nèi)部空間造成影響。比如，某地地鐵車輛的寬度基本上為2.8m，最寬的地方為2.9m，再如，某國的地鐵隧道直徑一般在5.8m左右，在利用了直線電機的隧道中，其直徑保持在4～4.3m之間，其橫截面要比普通隧道少1/2，其開鑿量要少1/3，大大減少了建設(shè)成本。對于直線電機來說，在曲線較小且坡度比較大的城市中，能夠廣泛應(yīng)用，可是這種地鐵牽引的能耗與旋轉(zhuǎn)電機相比，增加20～30%，制約了直線電機的應(yīng)用和發(fā)展。

2　關(guān)于雙向變流器

對于城市軌道交通來說，雙向變流器也是其中一個重要的電氣技術(shù)。這項技術(shù)的應(yīng)用主要有幾個方式：

（1）完全采用這種技術(shù)。主要就是在軌道交通之中利用雙向變流器，而不再使用二級管整流器，這樣就能夠使當(dāng)前的牽引供電設(shè)備的具體模式得以改變。

在這種方式中，所有的電路都屬于PWM整流電路，優(yōu)點比較明顯。①對于輸出的直流電壓來說，其紋波系數(shù)比較小，電流諧波含量在3%以內(nèi)。②可以對直流電壓特性進行控制。③回饋吸收制動能量，其轉(zhuǎn)換效率超過96%，具有良好的節(jié)能效果。④對于交流側(cè)來說，其功率因數(shù)為0.99，能夠進行控制。可是，利用這種方式具有一定的限制。對于雙向變流器來說，其核心設(shè)備主要利用的是全控型電子器件，其容量要比二極管小，因此，單臺變流器功率最大值要比二極管整流器低，所需設(shè)備數(shù)量比較多，投資多，占用面積也比較大，無法在實際中進行廣泛應(yīng)用。

（2）對二極管整流器和雙向變流器進行結(jié)合使用。通過試驗發(fā)現(xiàn)，對二極管整流器以及雙向變流器兩者進行結(jié)合使用，具有較好的可行性，同時各項技術(shù)指標(biāo)，比如，諧波等都與相關(guān)要求相符。對二極管直流器進行保留，其優(yōu)點是容量比較大，造價比較低。雙向變流器構(gòu)成的機組能夠承擔(dān)整流負(fù)荷，減少二極管整流器構(gòu)成的機組的設(shè)計容量。將兩者結(jié)合起來，不但能夠確保良好供電能力，同時還能保證能量回饋，這種方式比上面僅僅利用雙向變流器的投資要低。

（3）關(guān)于無功補償。雙向變流器在全線各個牽引所之中分布，構(gòu)成模式與就地補償裝置相似。在夜晚停運的時候也正好是供電系統(tǒng)需要進行無功補償?shù)臅r候，可以采用無功補償?shù)男问竭\行變流器。轉(zhuǎn)換過程比較方便，且效果好。

3　結(jié)語

總之，當(dāng)前，軌道交通處于快速發(fā)展之中，電氣技術(shù)是其中的重要技術(shù)，在軌道交通中發(fā)揮著重要的作用，需要對其進行深入研究和分析，本文主要對直線電機以及雙向變流器的具體應(yīng)用進行了分析。

U239.5

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1673-0038（2015）18-0199-01

2015-4-15