淺談城市軌道交通牽引供電系統的技術發展

張瑋

摘 要：隨著我國的城市化進程逐漸加快，表現出城市規模的擴大以及城市人口的增多，因此，城市軌道交通工程能確保運力最佳的前提下最小化成本解決城市擁堵問題由尤為重要。而本文就牽引供電系統以及不同的形式來進行介紹，以此實現我國城市軌道交通牽引供電系統相關技術的不斷完善。

關鍵詞：城市軌道;交通牽引;供電系統;技術發展

1 城市軌道交通牽引供電系統概述

1.1 城市軌道交通牽引直流供電系統

直流牽引供電系統在城市軌道交通牽引供電系統中運用的比較多，其重要性不言而喻。直流牽引供電系統一般是1500V/750V供電，采用雙邊供電的方式，這種供電方式能在一定程度上保證供電系統的穩定，如果一邊出現問題，單邊供電也能滿足運行要求。采用直流制牽引供電系統運行時，要注意對保護配置的選擇，確保保護能覆蓋線路近段和遠端，保證系統供電的安全。此外，城市軌道交通牽引供電系統采用直流牽引供電方式在一定程度上縮短了供電距離，這加大供電的投資成本。

1.2 城市軌道交通牽引交流供電系統

目前多數城市中采用的是交流牽引供電系統，此種供電系統采用的是單向連接的供電方式，就是在變電站中進行兩臺變壓器的同時安裝和使用，而且使用雙繞組的單項變壓的變壓器。通過將整個結構搭建為開口的三角形形狀，來確保供電系統運行的高效性。為了保證此交流牽引供電系統的正常和穩定運行，就需要在供電系統的終端以及線路的區間中進行降壓系統的設置，還可以保護線路中的照明系統。此外針對交流牽引供電系統中的設備，對其耐磨性也提出了較高的要求，需要保證其可以在動態取流的狀態下可以長時間的穩定運作，實現系統使用壽命的延長。

2 城市軌道交通供電系統應用要求

城市軌道供電系統主要是由三個部分組成，分別是外部供電系統、牽引供電系統和動力照明系統。城市軌道交通所使用的供電方法都是直流供電，是因為城市軌道交通車輛功率較小，供電時間短，所以對于供電電壓的要求并不高。根據城市的實際交通情況，采取相應的供電系統，在這過程中需要從經濟、運行維護等方面進行考慮。供電系統作為城市軌道交通的核心動力，為了能夠保證城市軌道列車在運行過程中不會受到影響，就要在選擇時保證供電系統安全可靠，而且要根據城市客流量進行考慮，如上海、廣州這樣的一線城市，就會使用DC1500v接觸網來提供電力，保證供電系統的穩定。

3 城市軌道交通牽引供電系統的技術發展

3.1 供電方法的選擇方法

城市軌道交通供電系統在建設時，安全性是關鍵之一，對于城市軌道交通供電系統建設的安全性來說，需要注意以下幾個方面：第一，需要確定供電系統的供電穩定性，供電穩定性對于城市軌道交通的運行有著非常大的影響，必須要引起人們的重視。如果供電系統的穩定性不高，容易出現跳閘現象，就會導致列車停車，會增加安全事故的出現，最終也會影響列車運行服務。第二，供電系統需要具有穩定的抗干擾能力，如果受到外界的影響較大，就可能會導致設備損壞，為了能夠保證設備的安全以及人身的安全，就需要提高供電系統的抗干擾能力，減少問題的出現。第三，選擇正確的功能的供電方法，能夠最大程度上減少城市軌道交通供電系統受到外界因素的影響，進而保證不會影響到人們的正常生活。

3.2 第三軌

這第三種就是第三軌。第三軌由接觸軌、膨脹接頭、魚尾板、端部彎頭、防爬器和安裝底座等部分組成。采用的是鋼鋁復合軌，這種復合型材料，耐磨損、重量輕，導電率高，材料質量很高。接觸軌有溫度伸縮頭和正常接頭，這樣能根據不同溫度調節，保證軌道的安全運行。安裝底座的材料是絕緣體，保證了底座的安全，整體軌道的質量是相當高的，就是技術要求比較高，這種軌道安裝需要采用高技術，豐富經驗的施工人員。第三軌的使用一定會提高城市軌道交通牽引供電系統的發展水平，保證軌道交通的發展。在未來發展中一定會全面推廣使用。

3.3 新型半導體器件的應用

近年來，常規硅材料的半導體在性能開發上也達到了極致，上升空間較為有限，而SiC材料被視作半導體領域革命性的創新，相較于硅材料有顯著優勢，不僅在開關速度上有所提升，而且器件自身損耗更低，對作業環境下高溫耐受能力更佳，也能較好解決常規器件的關斷拖尾電流問題，也就是說，通過應用SiC器件，能夠達到更高開關頻率，使電能轉換質量更高，而且整體結構更加簡單，減小對器件工作中冷卻的要求，使其具有輕量化的特點，當其與牽引供電系統結合，可對軌道交通帶來更高的供電可靠性與經濟性。

3.4 直流供電系統漏電保護技術

在城市軌道交通直流牽引供電系統當中，另一項關鍵技術就是漏電保護技術，而漏電保護技術的應用主要包括以下內容。在城市軌道車站中需要設置相應的接地軌，而橋體和接地軌連接之后就可以達到直流供電系統接地良好的目的，軌道交通駛進車站，就可以進行良好的接地，然后在運行過程中釋放大量電荷，最大程度上保證乘客生命安全和設備安全;在城市軌道交通的整個運行過程中架設接地軌，這樣就可以借助供電系統漏電保護技術使整個軌道交通處于接地狀態，從而保證軌道交通在運行過程中不容易有靜電電荷出現，能夠最大程度上保證軌道列車的安全可靠性;負極軌連接軌道車體，之后將負極軌設立在牽引變電所進行接地的位置。通過漏電保護技術可以避免列車在運行過程中積累靜電電荷，節約接地軌建設經費。

3.5 柔性接觸網

第一種，柔性接觸網。這種接觸網是城市軌道交通牽引供電系統中最常見的供電系統布置方法之一，通過鏈形懸掛和簡單懸掛進行工作，相較而言，這種方式更加便捷，在布置中不用承力線，只需要導線，結構比較簡單，支柱的高度低，這種簡單且便捷，成本適中的方法通常用于輕軌和無軌電車的供電系統中。雖然它便捷且簡單，但是也存在一些缺點，它的跨度小，在運行中容易出現震動問題。鏈形懸掛與簡單懸掛相比，其能進行有效連接，跨度大，它通常用在電氣化鐵路和城市內快速的地鐵中，能有效保證供電系統的平穩運行。

3.6 剛性接觸網

對剛性接觸網的應用在我國城市軌道交通牽引供電系統運行中的成效更加顯著。剛性接觸網通過對硬質金屬條的應用，取代傳統導線，確保懸掛效果。綜合實踐應用表明，對剛性接觸網的應用，優勢明顯，增加接觸面積，消除傳統城市軌道交通牽引供電系統存在的問題。我國大多數城市內部軌道交通系統多為從下到上，這種轉換對剛性接觸網的應用，使得其應用優勢更加明顯，實現無縫對接，無需更換操作。剛性接觸網的結構設置一般采用集電弓方式進行布置，傳統接觸網應用過程中出現脫落的問題被全面規避，接觸網的布置與應用更加穩定、可靠，通常比較適用于速度快的城市軌道交通系統。

4 結束語

綜上所述，針對目前我國大力發展的城市軌道交通方式來說，為了確保其供電系統的安全和穩定運行，針對目前較為常用的交流牽引供電系統以及部分城市中應用的直流牽引供電系統，需要在對接觸網供電網絡技術進行合理應用的同時，還要重點在確定變電站的位置之后，合理應用基于第三軌的供電技術、絕緣保護及時以及牽引網分段供電和保護技術等先進技術，在確保城市軌道交通牽引供電系統安全運行的同時。

參考文獻：

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