城市軌道交通牽引供電及電力技術的應用研究

梁 輝

(中鐵通軌道運營有限公司，浙江 溫州 325000)

當前社會人們對出行的需求增大，使得更多的交通工具不斷涌現，方便了人們的日常生活。目前出現的城市軌道交通工具存在著其獨特的特征和亮點，比如它的污染較小，同時在運行過程中能夠產生更少的噪音，還不容易造成交通堵塞的問題。這項技術對于一些國家的一線城市十分重要，可以適當地緩解城市交通擁堵的問題。從當前來看，城市軌道交通工具已經成為城市交通網運行必不可少的部分，對此，相關人員必須要對城市軌道交通牽引供電以及電力技術進行深入的研究分析，全面促進城市軌道交通的運行。

1 城市軌道交通的發展狀況

以前我們所說的城市軌道交通既包括地鐵、輕軌，同時也包括公交車等公共性交通。世界上的第一條軌道交通是在英國開始建設的第一條地鐵線路，在經歷了九年間的探索建設以后，終于正式投入運行。在其運行過程中，主要是利用蒸汽機來作為其牽引動力，從而促進軌道交通的運動和發展。后來隨著社會的快速發展以及城市人口的迅速增加，交通堵塞問題頻繁發生，一些發達國家開始在交通建設過程中獨辟蹊徑創造了城市軌道交通，且對城市軌道交通的重視力度逐漸增強。中國就是世界上3個軌道交通運營里程最長的國家之一。其中我國的北京和上海兩座城市的軌道交通發展尤其突出。

2 城市軌道交通牽引供電系統

在當前交通路線上的電車、輕軌、地鐵等都是由城市軌道交通的牽引供電系統來進行供電，其中都是采用經牽引網絡輸送電流的供電方式。最初在城市軌道交通供電過程中存在著交流、直流兩種牽引供電形式。但是隨著科學技術的發展，科學家們又發明了一種結合兩種形式的雙直流式供電方式。隨著社會的快速發展，城市人口的數量急劇增加，各國家的交通擁堵問題日益嚴重，人們的交通運行能否順暢將直接受到交通牽引供電系統的影響。下面將會對全市軌道交通牽引供電系統中存在的兩種不同供電形式進行深入的分析研究。

2.1 直流制式的牽引供電系統

直流制式的牽引供電系統是當前諸多城市中采用最為普遍的一種供電方式。在城市軌道交通牽引供電網中，通常是采用雙邊供電的模式。主要是因為它能夠在一方供電線路出現任何問題時，隨時變換相應的供電路線，從而能夠確保交通牽引供電的需求得到滿足。另外是在直流牽引供電系統中能夠采用零散的電流保護方式，從而確保能夠將電能更好地傳送到各個供電網絡當中，同時也能夠使得電流傳輸更遠的距離。但是，在實際的直流至牽引供電系統，它們存在著自己的變電模式，使得電流運輸的距離大大減少，從而加大了整個工程建設所需要的投資成本。而且在直流牽引供電系統中存在著自身的局限性，傳輸效率較低，不能夠很好地滿足實際的供電需求，因此，直流供電系統的獨有建設優勢不強。

2.2 交流制式牽引供電系統

在整個交流制式牽引供電系統中，最常用的連接方式就是單向連接，通常是需要在變電站內安放兩個變壓器。同時需要采用雙繞組的單相變壓將整個結構變成三角形的模式，結構內需要擁有兩個端口，同時也需要一個公共的端口。另外的端口與遷移母線相連接，低壓的端口處于接地側。在整個交流知識的牽引供電系統中，不僅需要在供電系統的終端安裝加壓系統，也是要將加壓系統安裝于整個完整線路的區間內，這樣才能夠確保線路上的照明系統得以正常運行。在交流制式牽引供電系統中需要長時間保持著動態取流狀態，因而就會有很大的可能性產生瞬間接觸壓力。因此對交流制式的牽引供電系統安裝相關設施時需要具備較大的耐磨能力。

3 城市軌道交通牽引供電電力技術的分析研究

整個城市軌道交通經營供電系統的穩定運行離不開電力技術的支撐。為此相關工作人員需要合理應用電力技術，將電力技術擁有的優勢充分發揮出來，從而確保整個供電網絡的穩定運行，提高工作效率。目前，在整個城市軌道交通牽引供電系統中，接觸網是不斷優化改善供電網絡的重要途徑，在接觸網的應用和部署中，最重要的是以下三種相關技術。

3.1 剛性接觸網

采用硬質的金屬條來代替之前較軟的導線的一種新興的懸掛方法就稱為剛性懸掛。隨著當今科學技術的深入研究，發展剛性懸掛能夠將第三軌供電的接觸面積大這一巨大優勢充分發揮出來，從而能夠將鋼軌過重不能懸掛的問題得到較好的處理。在城市軌道交通中能夠將地上線路轉移到地下線路的過程中，與高架懸掛線路產生完美的銜接，從而不會要求更換機車。另外，由于在剛性懸掛中應用集電弓的方式，因而集電靴脫落的這種問題基本不會在剛性接觸網中發生，從而能夠大大提升工作速度。

3.2 柔性接觸網

通常簡單懸掛的形式中并不包含承力線，只存在著導線，這樣的優勢是能夠支撐較高的高度，結構方面也相對簡單，在支撐點中并不需要承載過多的負荷。因此，簡單懸掛在很大程度上是應用在無軌電車以及城市輕軌中。即使在簡單懸掛中也存在著很大的不足，它的缺陷主要是懸掛點包含硬點，跨度比較小，而且在操作過程中可能會由于導線的問題出現搖晃擺動的現象。正是由于雙線接觸網的這種局限，所以，它基本不能夠在高速鐵路中應用。鏈型懸掛通過將懸索把承力線與導線直接聯系起來的方法巧妙地處理了簡單懸掛中出現的跨度小以及用點弱的問題，將鏈形懸掛應用在城市地鐵中，使得地鐵的工作速度得到了較大的提升。

3.3 第三軌技術

在城市軌道交通中，第三軌主要有接觸軌、接觸軌頭、防爬器、安裝底座以及端部彎頭六個部分組成。在接觸軌中主要是應用鋼鋁復合軌，這樣能夠減少器材的損耗，同時它的重量較輕、導電率比較高、在應用過程中損耗的電能較少。接觸軌頭分為溫度伸縮接頭以及正常接頭兩種不同模式，溫度伸縮接頭能夠克服因為接觸軌隨著環境溫度的變化而變化產生的伸縮狀況。正常接頭采用鋁制圍板材料，能夠對各個段的導電軌進行加固，同時也不會造成伸縮縫的現象。端部彎頭的采用能夠確保集電靴實現對接觸段的順利平滑通過。通過防爬器能夠對接觸軌自由伸縮段膨脹伸縮的程度加以限制。而安裝底座通常是采用絕緣式的材料，能夠安裝在軌枕或軌道整體的道床上。

由于在第三軌中采用鋼鋁復合材料的接觸軌，使得其具有較高的導電性，且單位的電阻比較小，因而能夠使得牽引網的電能損耗明顯降低。同時也并不需要在沿線外設定相應的電纜，使得城市軌道交通的運營成本極大地減少。同時由于接觸軌采用的是復合材料，因此也會有耐腐蝕、耐磨損等特點，在工程中所需要的維護比較少，使得維護的成本降低。

4 結 語

總體而言，當前我國城市交通的壓力在不斷增大，許多一線或者二線大型城市都開始采用動車、地鐵等交通運行方式，從而能夠方便市民的交通出行，滿足出行需求。對于一些城市軌道交通供電系統所面臨的壓力，尤其是在一些人口數量較多、車流量較大的大型城市，就亟需要城市軌道交通供電系統可以在車流量高峰時期保持持久穩定且高效能的供電。通過這種供電技術所具有的強大性能，為城市軌道交通帶來了良好的經濟效益，也為人們帶來了更大的出行壓力。因而當前城市軌道交通供電系統更加需要深入思考和探究，不斷加快城市交通運行的速度，從而減少城市交通的壓力。