單軌車輛試驗線牽引變電所設計特點分析

謝慶華

摘要：文章介紹了車輛廠建設城市單軌車輛試驗線的牽引變電所的組成及設計特點，分析了試驗線的試驗規律及建設要求，研究了牽引變電所的供電系統。

關鍵詞：軌道交通車輛廠;跨坐式單軌車輛;牽引變電所;;供電系統;設計

中圖分類號：U224 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.045

文章編號：1673—4874（2020）11-0162—03

0引言

我國已進入了城市軌道交通運營的高速發展時期。“十三五”規劃提出，我國2020年城市軌道交通規劃線路里程達到10000km。目前，重慶已經建成和運營的兩條單軌線路總計98.5km。安徽蕪湖采用龐巴迪技術平臺，是繼重慶之后，中國第二個建設跨座式單軌的城市，將在2020年通車。另外，有許多城市正在規劃建設城市軌道交通網，如廣西柳州意向以龐巴迪的技術平臺擬建設2條單軌線路。在建和意向建設單軌的城市越來越多使得單軌產業在國內興起。目前，形成了主要以日立、龐巴迪和比亞迪為代表的三大技術平臺的單軌體系。同時，生產城市軌道交通單軌車輛的工廠逐漸增多，規模擴大，技術成熟，產量大增，呈現蓬勃發展之勢。長春客車廠是我國最早生產單軌車輛的廠家，青島四方車輛廠完成了對已有其他車輛生產線的升級改造，實現了單軌車輛的生產。

1調試線及牽引變電所的組成及特點

車輛調試線由試驗線路、牽引變電所兩大部分構成。根據車輛的調試需要，調試線需同時配備靜調線和動調線。車輛的輔助逆變器輔助回路的電氣系統的調試在靜調線完成，即對照明、廣播、空調等的調試;而在車輛生產組裝完成后對整車的調試則在動調線實現，需要進行熱滑試驗。車輛廠的靜調線根據需要可設置在車間內，如靜調廠房或整備廠房，軌道交通車輛鋼軌在線上鋪設，還有建設接觸網受流系統。調試單軌車輛時，一般利用假臺車將單軌車推入靜調線調試，試驗線數量由所需同時試驗的車輛來定。

1.1動、靜調線的組成及特點

靜調線雖然是對車輛輔助回路的電氣進行調試，但調試使用頻繁，而由廠區工藝要求決定，僅能同時完成一兩列車調試，容量小;而動調線僅在城市軌道交通車輛出廠前進行一兩天的熱滑試驗，故使用頻率較小。動調線根據車型牽引電機配置及最大編組情況決定列車調試容量，容量一般要求很大，所以，動、靜調試線的建設特點是需要分開設置（如表1所示）。

車輛試驗線路的軌道可選擇自建鐵路線或租用，有場地、資金條件的車輛廠一般自建軌道進行試驗，而無條件的則可選擇租用已有線路。架設數量匹配的接觸網，接觸導線高度為5300～5400m，引入750～3000V直流電源，完成對出廠車輛的電氣性能的動態和靜態測試。接觸網一般選用雙接觸線雙承力索全補償簡單鏈式懸掛，承力索采用硬銅絞線，采用DC3000V瓷質絕緣子，接觸網線用銀銅線，饋線用硬銅絞線。靜、動調試線可設接觸軌，動調試線可采用鋼鋁復合軌。

1.2動、靜調線與牽引變電所

靜調試和動調線都需要設置直流調試電源，而調試電源變電所的電源設計需滿足在700～3000V直流電壓范圍內不同電壓值下調試車輛的要求。同時保證動、靜調試線單獨調試時互不影響。在動、靜調試線上，需滿足單軌車輛對電源系統的匹配。

2牽引變電所供電系統

調試線牽引變電所的用電負荷其實質是城軌車輛試驗運行所必需的牽引負荷。調試線牽引變電所設計可采用集中式供電，根據用電容量和線路，建設專用主變電所，進線的電壓經降壓后供給牽引變電所。牽引負荷電源可取于總變線路高壓柜，由高壓電纜引至牽引所內高壓柜。車輛試驗時，電能從牽引變電所經饋電線、接觸網輸送給試驗車輛，然后經鋼軌、回流線回流到牽引變電所（如圖1所示）。

牽引變電所牽引電源供電方式高壓負荷電源接入牽引所內以后，由高壓受電柜饋出至整流變壓器，整流器饋出DC750V和DC1500V的電壓。地鐵車輛試驗用一般為直流750V，并采用第三軌750V受流方式;跨座式單軌車輛試驗用DC1500v供電，靜調試時可不設接觸軌，而采用架空DC1500V接觸網受流。多數車輛廠整流設備采用DC1500V電壓等級，以增強試驗可靠性。整流器將電源饋出后，經過整流柜后通過電動隔離開關直接供給車輛試驗的牽引電源。

2.1主牽引變電所

主牽引變電所應同時規劃設計直流和交流牽引變電部分。主要設計的安裝設備有交流變壓器（整流變壓作用）、整流器柜、交流開關柜、饋線柜和回饋制動電流回流吸收裝置。此外，還應設有提供電源、通信和安裝電纜的相關裝置。系統管理采用設備管理層、網絡通信層和其他層分層分布式管理。

2.2直流牽引變電所

直流牽引變電所主要設置于動調試驗線，由于不同車輛廠根據場地條件和設計參數選擇建立復式環形軌道試驗或不同軌距試驗線。但不論是哪種形式的軌道線，都只需建一座直流牽引變電所。直流牽引變電所規劃有整流變壓器，容量為AC2500kVA，DC3000V，可輸出DC1500v供給動調試驗線電網使用，這種結構可用于跨座式單軌車輛動調試驗。另外，很多車輛廠動調線同時用于地鐵車輛試驗，此類情況，車輛廠都有另外的整流器設備，如DC750V、AC3500kVA可輸出750V直流電，滿足試驗要求。

此外，有些車輛廠試驗線電源系統將工業電網380V三相交流電源經過整流、濾波，轉換成直流電壓輸出，通過調壓器調節輸出電壓大小，為車輛輔助變流器提供不同的直流輸入電源，能較好地實現靜調線的試驗，這種方式采用不可控整流的主電路形式，器件少，控制簡單。

2.3交流牽引電源

在靜調線整備廠房中，由于車輛廠試驗存在需要用到交流牽引電源的情況，故有的車輛廠試驗線建設時裝有接地轉換裝置。當需要交流電源時，由靜調線中的DC750V～DC3000V電源進行轉換，此時接地裝置閉合，軌道接地良好，這個時候調試線可用于動車組的試驗。而當試驗城市軌道交通車輛時，只需直流電源，此時接地裝置需要斷開，軌道處于對地絕緣狀態。這種設置可同時滿足交直流電源混用，滿足車輛廠適用于不同車輛的試驗。

3結語

本文主要介紹車輛廠建設城市單軌車輛試驗線的調試電源變電所的設計特點，以及各種車輛運行前的綜合試驗要求，并根據現有建成的車輛調試試驗線分析了試驗線的試驗規律及建設要求。在未來發展趨勢中，DC1500V可能會取代Dc750V供電制式。