張春雨 黃寶亮

摘 要： 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展迅速，我國的各行各業(yè)的發(fā)展也有了相應(yīng)的改善。傳統(tǒng)有軌電車牽引供電普遍采用架空接觸網(wǎng)或接觸軌供電，鋼軌回流的方式，該方式結(jié)構(gòu)簡單，投資成本及維護(hù)成本低，但接觸式供電方式不可避免存在磨損、火花、絕緣等問題，且對城市景觀和安全問題也有不容忽視的影響。與接觸式供電方式相比，無線電能傳輸技術(shù)克服了導(dǎo)線裸露、器件磨損、接觸電火花等一系列問題，具有便捷、靈活、安全及環(huán)境友好等優(yōu)點，并可有效化解供電安全可靠性與城市景觀之間的矛盾。

關(guān)鍵詞： 有軌電車;非接觸牽引供電系統(tǒng);供電計算研究

【中圖分類號】U482.1 ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? 【文章編號】1674-3733（2020）11-0179-01

引言：有軌電車作為一種歷史悠久的交通工具，在我國的城市公共交通體系中曾經(jīng)占有一席之地，后來，隨著社會的發(fā)展，傳統(tǒng)的有軌電車因為軌道和線路鋪設(shè)等問題，影響了城市的發(fā)展而一度銷聲匿跡?，F(xiàn)在，隨著有軌電車技術(shù)的不斷提高和城市交通壓力的進(jìn)一步加大，這種運載量大，高效便捷，節(jié)能環(huán)保的交通工具有一次出現(xiàn)在了人們的視野中，開始成為城市公共交通的解決方案之一。

1 牽引供電方式的分類

從靜止的供電設(shè)備中給移動列車提供持續(xù)的電力就是牽引供電的作用，有軌電車牽引供電的最基本方式就是實時授流和非實時授流兩種。實時授流方式是在沿線敷設(shè)供電設(shè)備，和車載受電器進(jìn)行實時接觸，做到在電網(wǎng)中把持續(xù)大容量的電力供應(yīng)給移動列車。這種供電方法已經(jīng)被積極應(yīng)用于國鐵AC25kV和地鐵DC750V、DC1500V的牽引供電方案中。非實時授流方案是用車載儲能進(jìn)行牽引，在指定的地方為列車進(jìn)行快速充電，在指定區(qū)域以外的路段是沒有充電設(shè)施的。這種供電方法通常被積極應(yīng)用于現(xiàn)代電動汽車市場中。實時授流方式根據(jù)其傳送方式又被分為了接觸式供電方式和非接觸式供電方式。接觸式供電方式通常采取滑動接觸和滾動接觸，滑動接觸供電應(yīng)用于普通車輛的正極，滾動接觸供電被應(yīng)用于普通車輛的負(fù)極?；陔姶鸥袘?yīng)原理的電能傳輸形成了大容量的非接觸式供電，因為不一樣的回流方式又被分為鋼軌回流和專用軌回流兩類。完成無架空接觸網(wǎng)供電有兩項技術(shù)方案：第一項是采取實時授流供電，順著行駛線路安置供電設(shè)備，例如在封閉式專用路段的城市軌道交通中使用第三軌供電方法;第二項是用車載儲能式牽引供電，取消在行駛線路中裝置供電設(shè)備。但還是有兩個問題需要引起重視，第一是供電軌不能安裝在路面外，因為會影響其他車輛行駛;第二是要重視道路中車輛和人民安全，除了在正常行駛時間外，供電軌不能帶電。技術(shù)人員可以把沿線供電設(shè)備進(jìn)行區(qū)域劃分，劃分出的每個區(qū)域路長不能超過列車長度;根據(jù)列車運行情況靈活調(diào)控各區(qū)域是否可以帶電。目前處于迎合現(xiàn)代有軌電車無架空接觸網(wǎng)需求的目的，我國和國外其他國家一些有技術(shù)實力的有軌電車公司，都制定出了獨具特色、優(yōu)勢的無架空接觸網(wǎng)解決措施。像西門子、中國南車株洲電力機(jī)車有限公司以及卡佛等研發(fā)的現(xiàn)代有軌電車系統(tǒng)都是采用車載儲能式牽引供電。

2 有軌電車非接觸牽引供電系統(tǒng)供電計算

2.1 Tramwave系統(tǒng)

該系統(tǒng)也是一種接觸試的地面供電系統(tǒng)。安裝在地面的供電導(dǎo)軌是柔性永磁材質(zhì)，預(yù)制配套的車輛受電靴也是磁性材質(zhì)，因此，在車輛經(jīng)過供電導(dǎo)軌上方時，會吸引柔性導(dǎo)軌產(chǎn)生形變上升，從而與受電靴產(chǎn)生接觸實現(xiàn)供電。當(dāng)受電靴離開該段供電導(dǎo)軌后，導(dǎo)軌受重力作用，自然落回地面，導(dǎo)軌表面斷電，保證周圍人員的安全。該系統(tǒng)相對于PRIMOVE系統(tǒng)，其供電控制更加簡單，能夠做到更加安全的防觸電保護(hù)，但是目前，該項技術(shù)還處在研發(fā)階段，某些問題尚待解決，相信不就得將來這項技術(shù)就能夠投入使用，為有軌電車這一交通方式提供更加安全的供電方式。

2.2 APS系統(tǒng)

APS系統(tǒng)屬于無架空接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)，采用地面接觸軌供電，鋼軌回流的方式。APS系統(tǒng)主要分為接觸軌、支架、直流配電單元、直流監(jiān)控系統(tǒng)幾大部分。APS系統(tǒng)的供電軌布設(shè)于兩條平行的行走軌道之間，供電軌并非連續(xù)鋪設(shè)，而是根據(jù)一定的長度分段鋪設(shè)，兩端供電軌之間保持絕緣，從而防止出現(xiàn)觸電意外。電車上安裝專用的受電靴，用于車輛從供電軌上取電。在軌道沿線每個一段距離設(shè)置一個控制箱，當(dāng)檢測到車輛行經(jīng)每個區(qū)段后，負(fù)責(zé)控制該段的控制箱接收到車輛的信號，想該段接觸軌供電，其余部分的接觸軌保持絕緣，從而保證用電安全，防止發(fā)生觸電事故。APS系統(tǒng)采用了新型的地面接觸軌供電技術(shù)，從而避免了傳統(tǒng)牽引供電系統(tǒng)所使用的架空線路對于城市景觀的破壞，對于在城市特殊景觀地區(qū)采用有軌電車作為公共交通解決方案提供了可能性。除此之外，APS系統(tǒng)還具有較高的靈活性，可以與多種方案進(jìn)行結(jié)合，例如與傳統(tǒng)架空線路結(jié)合使用，在特殊景觀保護(hù)區(qū)域使用地面供電軌，在普通地區(qū)采用架空線路供電。APS系統(tǒng)雖然能夠有效的減少對于城市市容市貌的影響，但是由于地面供電的特殊性，因此對于供電線路附近的安全性、排水性、可靠性等具有很高的要求，另外，該系統(tǒng)需要在沿線埋設(shè)大量的信號接收控制設(shè)備，對于施工要求較高，也需要大量的成本。[5]目前，APS系統(tǒng)的造價約合4000至5000萬每公里，如果大量投入使用，會對于城市財政造成一定影響。

2.3 儲能式供電系統(tǒng)

儲能式供電是現(xiàn)代電動汽車的設(shè)計理念在有軌電車上的延伸應(yīng)用。隨著電動車輛技術(shù)的發(fā)展，鋰電池、氫燃料電池、超級電容等儲電技術(shù)及其控制技術(shù)得到了空前的發(fā)展?，F(xiàn)代有軌電車通常采用的是交流傳動技術(shù)，車載儲能裝置能夠?qū)④囕v制動、車輛下坡時產(chǎn)生的摩擦和重力勢能等能量轉(zhuǎn)化為電能儲存起來，作為電車的形式能源進(jìn)行使用。儲能式有對電車能夠徹底解決車輛供電基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)問題，能夠在不方面進(jìn)行供電設(shè)施施工的區(qū)域采用儲能式供電車輛進(jìn)行運營。儲能式供電技術(shù)采用的是車輛本身的攜帶的能源作為動力，與依靠線路進(jìn)行實時供電的方式有著本質(zhì)的區(qū)別。儲能式供電系統(tǒng)，徹底消除了電車的架空線路對于城市環(huán)境的影響，避免了大量供電線路的潛在安全問題，適應(yīng)于各種地形環(huán)境，是現(xiàn)代有軌電車牽引供電的一個重要發(fā)展方向。但是這種方式也有著一些現(xiàn)階段難以克服的弊端。

結(jié)語：能量傳輸機(jī)構(gòu)即逆變器、初級發(fā)射線圈和次級拾取線圈所引起的壓降大于線路所引起的壓降，可以在非接觸供電系統(tǒng)電壓輸出端設(shè)置DC-DC裝置升壓。線圈的參數(shù)對功率傳輸效率具有很大影響，線圈設(shè)計時應(yīng)對參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以提高傳輸效率，減少能量的損失。

參考文獻(xiàn)

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[4] 霍長龍.基于車載超級電容的現(xiàn)代有軌電車牽引供電方案研究[J].電氣應(yīng)用，2016（7）：90-92.