張瑋

摘 要：隨著我國(guó)的城市化進(jìn)程逐漸加快，表現(xiàn)出城市規(guī)模的擴(kuò)大以及城市人口的增多，因此，城市軌道交通工程能確保運(yùn)力最佳的前提下最小化成本解決城市擁堵問(wèn)題由尤為重要。而本文就牽引供電系統(tǒng)以及不同的形式來(lái)進(jìn)行介紹，以此實(shí)現(xiàn)我國(guó)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)的不斷完善。

關(guān)鍵詞：城市軌道;交通牽引;供電系統(tǒng);技術(shù)發(fā)展

1 城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)概述

1.1 城市軌道交通牽引直流供電系統(tǒng)

直流牽引供電系統(tǒng)在城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)中運(yùn)用的比較多，其重要性不言而喻。直流牽引供電系統(tǒng)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(tǒng)的穩(wěn)定，如果一邊出現(xiàn)問(wèn)題，單邊供電也能滿足運(yùn)行要求。采用直流制牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，要注意對(duì)保護(hù)配置的選擇，確保保護(hù)能覆蓋線路近段和遠(yuǎn)端，保證系統(tǒng)供電的安全。此外，城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)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(tǒng)

目前多數(shù)城市中采用的是交流牽引供電系統(tǒng)，此種供電系統(tǒng)采用的是單向連接的供電方式，就是在變電站中進(jìn)行兩臺(tái)變壓器的同時(shí)安裝和使用，而且使用雙繞組的單項(xiàng)變壓的變壓器。通過(guò)將整個(gè)結(jié)構(gòu)搭建為開口的三角形形狀，來(lái)確保供電系統(tǒng)運(yùn)行的高效性。為了保證此交流牽引供電系統(tǒng)的正常和穩(wěn)定運(yùn)行，就需要在供電系統(tǒng)的終端以及線路的區(qū)間中進(jìn)行降壓系統(tǒng)的設(shè)置，還可以保護(hù)線路中的照明系統(tǒng)。此外針對(duì)交流牽引供電系統(tǒng)中的設(shè)備，對(duì)其耐磨性也提出了較高的要求，需要保證其可以在動(dòng)態(tài)取流的狀態(tài)下可以長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)使用壽命的延長(zhǎng)。

2 城市軌道交通供電系統(tǒng)應(yīng)用要求

城市軌道供電系統(tǒng)主要是由三個(gè)部分組成，分別是外部供電系統(tǒng)、牽引供電系統(tǒng)和動(dòng)力照明系統(tǒng)。城市軌道交通所使用的供電方法都是直流供電，是因?yàn)槌鞘熊壍澜煌ㄜ囕v功率較小，供電時(shí)間短，所以對(duì)于供電電壓的要求并不高。根據(jù)城市的實(shí)際交通情況，采取相應(yīng)的供電系統(tǒng)，在這過(guò)程中需要從經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行維護(hù)等方面進(jìn)行考慮。供電系統(tǒng)作為城市軌道交通的核心動(dòng)力，為了能夠保證城市軌道列車在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)受到影響，就要在選擇時(shí)保證供電系統(tǒng)安全可靠，而且要根據(jù)城市客流量進(jìn)行考慮，如上海、廣州這樣的一線城市，就會(huì)使用DC1500v接觸網(wǎng)來(lái)提供電力，保證供電系統(tǒng)的穩(wěn)定。

3 城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展

3.1 供電方法的選擇方法

城市軌道交通供電系統(tǒng)在建設(shè)時(shí)，安全性是關(guān)鍵之一，對(duì)于城市軌道交通供電系統(tǒng)建設(shè)的安全性來(lái)說(shuō)，需要注意以下幾個(gè)方面：第一，需要確定供電系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性，供電穩(wěn)定性對(duì)于城市軌道交通的運(yùn)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(tǒng)的穩(wěn)定性不高，容易出現(xiàn)跳閘現(xiàn)象，就會(huì)導(dǎo)致列車停車，會(huì)增加安全事故的出現(xiàn)，最終也會(huì)影響列車運(yùn)行服務(wù)。第二，供電系統(tǒng)需要具有穩(wěn)定的抗干擾能力，如果受到外界的影響較大，就可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞，為了能夠保證設(shè)備的安全以及人身的安全，就需要提高供電系統(tǒng)的抗干擾能力，減少問(wèn)題的出現(xiàn)。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(tǒng)受到外界因素的影響，進(jìn)而保證不會(huì)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(fù)合軌，這種復(fù)合型材料，耐磨損、重量輕，導(dǎo)電率高，材料質(zhì)量很高。接觸軌有溫度伸縮頭和正常接頭，這樣能根據(jù)不同溫度調(diào)節(jié)，保證軌道的安全運(yùn)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(zhì)量是相當(dāng)高的，就是技術(shù)要求比較高，這種軌道安裝需要采用高技術(shù)，豐富經(jīng)驗(yàn)的施工人員。第三軌的使用一定會(huì)提高城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的發(fā)展水平，保證軌道交通的發(fā)展。在未來(lái)發(fā)展中一定會(huì)全面推廣使用。

3.3 新型半導(dǎo)體器件的應(yīng)用

近年來(lái)，常規(guī)硅材料的半導(dǎo)體在性能開發(fā)上也達(dá)到了極致，上升空間較為有限，而SiC材料被視作半導(dǎo)體領(lǐng)域革命性的創(chuàng)新，相較于硅材料有顯著優(yōu)勢(shì)，不僅在開關(guān)速度上有所提升，而且器件自身?yè)p耗更低，對(duì)作業(yè)環(huán)境下高溫耐受能力更佳，也能較好解決常規(guī)器件的關(guān)斷拖尾電流問(wèn)題，也就是說(shuō)，通過(guò)應(yīng)用SiC器件，能夠達(dá)到更高開關(guān)頻率，使電能轉(zhuǎn)換質(zhì)量更高，而且整體結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，減小對(duì)器件工作中冷卻的要求，使其具有輕量化的特點(diǎn)，當(dāng)其與牽引供電系統(tǒng)結(jié)合，可對(duì)軌道交通帶來(lái)更高的供電可靠性與經(jīng)濟(jì)性。

3.4 直流供電系統(tǒng)漏電保護(hù)技術(shù)

在城市軌道交通直流牽引供電系統(tǒng)當(dāng)中，另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)就是漏電保護(hù)技術(shù)，而漏電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用主要包括以下內(nèi)容。在城市軌道車站中需要設(shè)置相應(yīng)的接地軌，而橋體和接地軌連接之后就可以達(dá)到直流供電系統(tǒng)接地良好的目的，軌道交通駛進(jìn)車站，就可以進(jìn)行良好的接地，然后在運(yùn)行過(guò)程中釋放大量電荷，最大程度上保證乘客生命安全和設(shè)備安全;在城市軌道交通的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中架設(shè)接地軌，這樣就可以借助供電系統(tǒng)漏電保護(hù)技術(shù)使整個(gè)軌道交通處于接地狀態(tài)，從而保證軌道交通在運(yùn)行過(guò)程中不容易有靜電電荷出現(xiàn)，能夠最大程度上保證軌道列車的安全可靠性;負(fù)極軌連接軌道車體，之后將負(fù)極軌設(shè)立在牽引變電所進(jìn)行接地的位置。通過(guò)漏電保護(hù)技術(shù)可以避免列車在運(yùn)行過(guò)程中積累靜電電荷，節(jié)約接地軌建設(shè)經(jīng)費(fèi)。

3.5 柔性接觸網(wǎng)

第一種，柔性接觸網(wǎng)。這種接觸網(wǎng)是城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)中最常見的供電系統(tǒng)布置方法之一，通過(guò)鏈形懸掛和簡(jiǎn)單懸掛進(jìn)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(dǎo)線，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，支柱的高度低，這種簡(jiǎn)單且便捷，成本適中的方法通常用于輕軌和無(wú)軌電車的供電系統(tǒng)中。雖然它便捷且簡(jiǎn)單，但是也存在一些缺點(diǎn)，它的跨度小，在運(yùn)行中容易出現(xiàn)震動(dòng)問(wèn)題。鏈形懸掛與簡(jiǎn)單懸掛相比，其能進(jìn)行有效連接，跨度大，它通常用在電氣化鐵路和城市內(nèi)快速的地鐵中，能有效保證供電系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

3.6 剛性接觸網(wǎng)

對(duì)剛性接觸網(wǎng)的應(yīng)用在我國(guó)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)運(yùn)行中的成效更加顯著。剛性接觸網(wǎng)通過(guò)對(duì)硬質(zhì)金屬條的應(yīng)用，取代傳統(tǒng)導(dǎo)線，確保懸掛效果。綜合實(shí)踐應(yīng)用表明，對(duì)剛性接觸網(wǎng)的應(yīng)用，優(yōu)勢(shì)明顯，增加接觸面積，消除傳統(tǒng)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)存在的問(wèn)題。我國(guó)大多數(shù)城市內(nèi)部軌道交通系統(tǒng)多為從下到上，這種轉(zhuǎn)換對(duì)剛性接觸網(wǎng)的應(yīng)用，使得其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更加明顯，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接，無(wú)需更換操作。剛性接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置一般采用集電弓方式進(jìn)行布置，傳統(tǒng)接觸網(wǎng)應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)脫落的問(wèn)題被全面規(guī)避，接觸網(wǎng)的布置與應(yīng)用更加穩(wěn)定、可靠，通常比較適用于速度快的城市軌道交通系統(tǒng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，針對(duì)目前我國(guó)大力發(fā)展的城市軌道交通方式來(lái)說(shuō)，為了確保其供電系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，針對(duì)目前較為常用的交流牽引供電系統(tǒng)以及部分城市中應(yīng)用的直流牽引供電系統(tǒng)，需要在對(duì)接觸網(wǎng)供電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行合理應(yīng)用的同時(shí)，還要重點(diǎn)在確定變電站的位置之后，合理應(yīng)用基于第三軌的供電技術(shù)、絕緣保護(hù)及時(shí)以及牽引網(wǎng)分段供電和保護(hù)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，在確保城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)安全運(yùn)行的同時(shí)。

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