地鐵車輛輔助供電系統結構優化方案闡述與解析

袁如玥

摘要：本文主要介紹了地鐵車輛的輔助供電設備系統結構相關內容，重點分析了在地鐵車輛輔助供電系統中常見的地鐵輔助供電模式、輔助布局設計方法以及如何對地鐵輔助供電系統結構進行優化設計。通過對地鐵車輛輔助供電結構進行分析，旨在幫助地鐵公司做好地鐵車輛輔助供電系統的優化工作。

關鍵詞：地鐵車輛;輔助供電系統;結構優化;方案設計

中圖分類號：U270.381?文獻標識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）10-0061-01

輔助系統是城市地鐵或輕軌交通運輸過程中必不可少的一個重要組成部分。輔助供電系統是輔助系統的一大類別，主要在電氣系統中發揮著對空調系統、通風系統、壓縮機、蓄電池及照明系統等設備進行供電的功能。輔助供電系統輸出的供電電壓一般有：三相AC380V交流電、DC110V、DC24V直流電。

1?輔助布局設計

地鐵車輛輔助供電設備布局需要考慮到多重因素，如設備安裝與其他基礎設施是否存在沖突，如何合理規劃設備安裝位置以提高設備使用效率等。在地鐵站建設時，基本財通分散供電和集中供電兩種設備布局形式。

分散供電是指每個地鐵車廂上都配備了一臺輔助供電設備。典型的應用案例有：廣州地鐵一號線。集中供電即整列車有兩套輔助供電裝置對車輛進行供電，典型應用案例為西安地鐵二號線。這兩種輔助供電布局設計方案各自有優缺點，第一種配置起來較為容易，集成度較高，但成本隨之增加，且集成系統容易出現故障;第二種故障較少，體量較輕，部分模塊集成度較高，成本較低。我國大多數地鐵輔助供電布局設計選用集中供電的設計布局。

2?地鐵輔助供電模式

地鐵車輛輔助供電模式主要分為交叉供電、擴展供電兩種。其中，交叉供電主要指利用兩路AC380V的交流電供電線路貫穿整輛地鐵，并通過兩個輔助逆變器進行連接。地鐵列車上，沒個車輛的交流負載需要根據其實際需求平均分為兩組，并由兩個輔助逆變器進行供電。除了需要向車廂動力系統進行供電之外，還需要保障地鐵車相中的各類設備的正常運行。例如：冷卻風機、壓縮機、逆變器等。這些均需要與輔助逆變器進行連接，才能發揮其正常功能。至于在每個車廂中都需要安裝兩個輔助逆變器的原因，主要在于降低一個輔助逆變器的工作壓力，同時確保某一輔助逆變器發生故障時另一個還能正常工作，從而使車輛正常運行。

擴展供電是指有一條AC380V交流電貫穿地鐵，通過兩個輔助逆變器連接線路，其中的一個輔助逆變器上應當接入接觸器，使用時需要將兩個逆變器分段，使其不會并網運行。在確保兩個輔助逆變器的能夠正常工作的情況下，將擴展接觸器調為斷開狀態。為降低逆變器的工作壓力，仍采用平分的方式，將地鐵的車輛供電工作平分為兩組，由兩個逆變器進行供電。當其中一個逆變器出現問題時，由另一個逆變器負責全車的供電工作，此時，為降低逆變器供電壓力，一定要降低車輛運行時的負載。

通過對兩種輔助供電系統工作模式進行細致的分析，不難發現兩種系統供電模式各自的供電優勢。其中，從控制效果出發，可以看出，利用交叉供電的方式來對地鐵列車供電，其工作難度更低。由于使用了兩條線路且每條線路都有逆變器工作，因此，其中一條線路出現問題，另一條線路無需進行調整，可直接工作，維持地鐵車輛的正常工作;從布線的難易程度出發，擴展供電模式布線難度顯然要更低，同時布線成本也要比交叉供電模式低很多;從舒適度角度出發，擴展供電模式具有明顯的優勢，其占用空間更少，且與交叉供電實現功能基本一致，在出現故障時，也不會對車廂運行造成太大影響。

3?供電系統結構優化方案設計

3.1輔助直流電源轉換。輔助直流轉換與高壓靜止逆變存在緊密的聯系。其中，輔助直流逆變的轉換方法有兩種：一是利用50Hz的隔離變壓器對直流電源進行轉換;第二種是利用獨立變換器直接接入電網，以獲取高頻變壓器隔離、轉換并濾波后得到的電源。兩種方案各有優劣，第一種對逆變器的依賴性較大，后者需要獨立的直流電源，成本較高。

3.2高壓靜止逆變處理。電子器件的不斷發展使靜止輔助供電系統有了很大的發展空間。三相交流電的靜止逆變（針對AC380V交流電）是現如今大多數新的地鐵車型輔助系統的采用形式。關于高壓靜止逆變處理的方案主要涉及到：首先對電壓進行穩壓處理，隨后進行逆變，加變壓器對電流進行降壓隔離處理，如果處理效果并不理想，也可采用變壓器加逆變器對電源進行降壓隔離;利用電容分壓加隔離變壓器的方式，將電源變為十二路脈沖。另外，也可采用直流——直流變換加高頻變壓器對電源進行靜止逆變的方案，來實現電源變換的目的。

4?結語

城市地鐵運輸是城市交通運輸的重要組成部分，在城市交通運行中發揮著重要作用。輔助供電系統是維持地鐵正常運行的基礎硬件結構，在輔助供電系統供電系統的建設過程中，需要尤其注意輔助供電系統的設備布局設計情況，要充分考慮到布局設計成本，運行效率等因素;另外，在選擇輔助系統方案時要根據實際性需要選擇不同的靜止逆變方案及電流轉換方案，以提高地鐵與供電設施的適配性，從而保障地鐵的正常運行。

參考文獻：

[1]俞瑋.地鐵車輛輔助供電系統結構優化方案相關思考[J].中國科技投資，2017，（31）：147.

[2]王崇陽.地鐵車輛輔助供電系統結構優化方案分析[J].百科論壇電子雜志，2018，（23）：577.