地鐵車三軌供電方式優缺點

趙密強 王藝男

【摘要】隨著國民經濟快速發展，軌道交通成為城市交發展的最佳方案。地鐵牽引供電系統三軌供電，可以降低運維成本，我國使用三軌供電保護系統主要依賴于國外廠家，研究地鐵列車三軌供電方式優缺點對我國地鐵交通建設發展具有重要實際意義。

【關鍵詞】地鐵軌道交通;三軌供電方式;特點分析

在我國典型工業化進程背景下，社會經濟等各領域得到快發在，產業結構具備與發展大國匹配的規模，社會經濟飛速發展同時出現資源依賴等問題，要保證經濟社會良好發展，需要解決嚴重影響城市秩序的交通擁堵問題，不利于國家能源安全的石油對外依存問題，造成資源浪費的重工業等產能過剩問題。隨著我國經濟發展，軌道交通迅速發展，保護裝置為保證地鐵牽引供電系統安全車供電發揮重要作用，我國直流牽引供電系統研制起步較晚，研究牽引供電保護系統對軌道交通發展具有重要意義。

1.地鐵機車三軌供電系統的特點

隨著地面交通負荷增加，必須發展立體交通緩解交通擁堵問題。公共軌道交通系統是解決城市交通擁堵問題的有效手段。城市軌道交通站點間行車時間短，軌道交通適應于城市大規模出行需求【1】。

城市軌道交通形式有地鐵，快軌系統等。地鐵車輛由制動裝置等部分組成。地鐵牽引供電系統采用直流供電制式，車輛受流為接觸網與第三軌受流，受流裝置將電流引入動車，IE地鐵項目多用三軌供電方式，列車采用集電靴受流方式，將電能引入車主電路中，列車將接觸受流方式分為上下側面接觸【2】。牽引供電系統包括牽引變電站，牽引接觸網等構成供電網絡，鋪設牽引接觸網要求安裝順直平滑，保證車輛運行穩定供電，牽引供電系統應具有足夠耐磨性，接觸網沿運行軌道架設，易受到諸如天氣等外因條件影響。

國內三軌結構與安裝工藝，檢測試驗較為成熟，形成《軌道交通鋼鋁復合導電軌技術要求》等相關標準，但對三軌供電系統受流滑板性能參數等內容未建立相關標準，三軌供電系統受流質量評價是綜合性復雜問題，是三軌設計中優化技術參數的依據，標準缺失導致受流器設計中參數選取不確定，認識規范受流滑板與接觸軌作用關系，是完善城軌供電系統的必要條件。隨著軌道交通建設發展，行車密度提高對遷移供電接觸網提出更高的要求，要求高頻詞運行公安單系統穩定可靠，第三軌受流器與接觸軌壓力保持一定范圍內，接觸壓力過小導致受流器脫離第三軌，對車輛造成電弧損傷。接觸壓力過大導致接觸網磨耗嚴重，導致受流器損壞發生事故。

相比接觸網供電網上，第三軌供電具有便于維修管理，占用空間面積小等優點。三軌供電方式在軌道交通領域廣泛應用。三軌系統主要由供電接頭，防爬器，供電電纜等構成。第三軌是沿軌道線路敷設的附加接觸軌，東歐國家地鐵采用DC750V三軌供電方式，比DC1500V供電制式機車取流大，牽引供電系統采用直流供電方式，具有調速范圍廣等優點，各國修建地鐵多采用三軌供電制式。三軌供電方式牽引系統由于結構差異故障形式不同。

2.三軌供電直流保護系統的發展趨勢

直流供電保護系統有助于確保地鐵安全運行。供電系統發生故障時，選擇性切除故障，避免電氣參數變化引起保護裝置誤跳閘。確保地鐵機車提供可靠供電，地鐵交通發展初期，直流供電系統性能不完善，僅靠電流速斷保護切除短路故障。

保護裝置使用大量繼電器等元器件，由于使用使用元器件數量多，降低了系統安全可靠性。隨著計算機技術的發展，微處理器應用提高保護裝置可靠性。數字式保護裝置提高了自動化程度。未來發展趨勢是向計算機網絡化發展。微機保護硬件發展到32位微機保護，直流供電系統對微機保護要求提高，應具有與其他保護裝置共享全系統數據能力等。

要求保護裝置具有PC機的功能，目前地鐵直流保護裝置僅能作用于故障元件切除，要求使保護單元共享系統運行數據，保護單元分析故障確保系統運行安全性，是繼電器保護裝置發展趨勢。實現機電保護計算機化下，保護裝置可以獲取故障信息數據，將其獲得信息傳遞給網絡控制中心，每臺保護裝置可以完成機電保護功能，完成測量數據通信，測量一體化。人工智能技術在繼電保護領域得到應用，相關理論應用于直流供電系統保護中。

我國直流保護領域研究處于起步階段，地鐵領域采用三軌供電方式地鐵項目，采用國外引進保護裝置，如廣州地鐵采用SIMENS公司保護單元。保護產品主保護為di/dt+△I保護，定時限過流保護為后備保護。直流裝置尚未實現國產化，原因是缺乏實測數據對保護裝置可檢驗。

參考文獻：

[1] 楊莉莉.DC1500V三軌供電系統直流饋線保護研究[D].四川：西南交通大學，2008.

[2]尹洪權.地鐵車輛受流器與第三接觸軌穩定性研究[D].四川：西南交通大學，2016.