城市軌道交通牽引供電及電力技術研究

楊瑞

摘? 要：城市軌道交通的構建目的是緩解城市交通壓力，提高通行率。牽引供電及電力技術作為城市軌道交通規(guī)劃建設中較為重要的組成部分，加深對其研究，對于提升城市軌道交通系統(tǒng)的運行效率有著顯著作用。文章就對城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)及其技術進行分析探討，以供參考。

關鍵詞：城市軌道交通，牽引供電，電力技術

牽引供電系統(tǒng)是城市軌道交通的重要動力能源，同時也是維護城市軌道交通安全的基礎。隨著城市軌道交通網絡的快速發(fā)展，牽引供電系統(tǒng)的重要性也逐漸凸顯，優(yōu)化牽引供電系統(tǒng)性能，更新其核心技術，也成為人們研究的重點。

1我國城市軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀

城市軌道交通主要以地鐵、輕軌、公共汽車這三種交通方式為主。據現(xiàn)有資料記載，最早開始修建軌道交通的城市為英國，修建時間在1854年，整個軌道交通網絡經歷9年時間修建完成，并正式投入使用。當時社會的城市交通壓力還不是十分明顯，城市軌道交通的修建，單純的是為提高人們的出行效率，促進經濟增長。之后隨著社會的進步，城市建設需求的增多，交通堵塞現(xiàn)象越來越嚴重。為此，很多城市開始加大城市軌道交通的建設力度，我國自然也不例外。至今為止，我國城市軌道交通的發(fā)展速度逐漸加快，以北京、上海等地的軌道交通最為發(fā)達，運營里程最長。

2城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)

城市軌道交通的牽引供電系統(tǒng)以交流牽引和直流牽引兩種形式為主。兩種模式的融合應用不僅可優(yōu)化牽引供電系統(tǒng)的性能，還能提高服務質量，確保各種不同類型交通設備的安全穩(wěn)定運行。此外，對牽引供電系統(tǒng)及技術實行研究探討，還有助于增強城市軌道交通的安全性，為人們的出行提供保障。

2.1直流供電系統(tǒng)

在目前城市運轉中，為維護人們的正常生產生活，在電能供應上一般會利用變電站、牽引網、接觸網的等設備完成電能的平穩(wěn)供應，電流及電壓以1500伏的直流電供電為主。而軌道交通牽引供電系統(tǒng)中，則是采用床供電的模式來保證城市軌道交通運行對電能的需求。這種模式在供電中，一側出現(xiàn)故障問題，另一側可替換運行，加強電流及電壓的穩(wěn)定性，降低交通故障帶來的危險隱患。

另外，在雙向牽引系統(tǒng)供電網的設置中，可通過直流牽引的方式來改進電網的運行質量，增強各區(qū)域電流及電壓劃分的均勻性、科學性，以促進電氣設備的高效運轉，避免線路過長存在的供電事故。再者，在雙向直流牽引系統(tǒng)中，變電模式的設置縮短了電能供應距離，降低資金、資源的損耗，以滿足城市軌道交通的建設及保護要求。

2.2交流牽引供電系統(tǒng)

與直流牽引供電系統(tǒng)不同，交流牽引供電系統(tǒng)采用的單項連接方式，在變電站中安裝兩臺變壓器來實現(xiàn)單項變壓，以加強各環(huán)節(jié)電流及電壓供應的穩(wěn)定性，避免危險的發(fā)生。在交流牽引供電系統(tǒng)設置中，整個結構要以三角形展開布置，低壓端要進行接地處理，高壓端直接與電網接入端口連接，其他端口則分別連接在母線上，以保證電能的及時輸送。不過在設置過程中需要注意以下內容：

交流牽引供電系統(tǒng)中的降壓系統(tǒng)，需要設置在供電系統(tǒng)終端與線路區(qū)間位置上，以促進系統(tǒng)的正常運行，交流供電系統(tǒng)中使用的機械設備，要具備較高的耐磨性，這樣才能確保在瞬間接觸壓力增大的條件下，機械設備的安全運轉。

3城市軌道交通牽引供電的電力技術

3.1接觸網

接觸網在設置過程中，只會單獨設置一個電極，利用機電裝置取電后，電力機車會通過金屬輪軌將電流實施回流處理，增大電能使用率。如果使用膠輪系統(tǒng)，則接觸網在設計中會設置兩根不相接觸的導線，通過兩個集電桿實現(xiàn)取電作業(yè)。接觸網按照懸掛方式，可分為鏈形懸掛、簡單懸掛和剛性懸掛這三種，按照屬性特征可分為柔性懸掛和剛性懸掛兩種。鏈形懸掛及簡單懸掛就屬于柔性懸掛的一種。

1）柔性接觸網

簡單懸掛具有結構簡單、支柱高度低、支撐點承載負荷輕等優(yōu)勢。再加上其在設置過程中只有導線沒有承力線的特征，在輕軌及無軌電車的設計中得到了廣泛應用。不過簡單懸掛在設置中，懸掛點上存在硬點，跨度較小。所以在運行時很容易出現(xiàn)振蕩問題，高速運轉下很容易發(fā)生危險。鏈形懸掛與簡單懸掛相反，其是通過導線和承力線共同作用來加強實用效果的，且有效解決了簡單懸掛存在的不足，在大跨度、高速度、長距離的電氣化鐵路中，鏈形懸掛得到了大量的使用。而在城市地鐵中，如果使用鏈形懸掛，則運行速度甚至可以達到每小時120千米以上。

2）剛性接觸網

剛性懸掛是利用硬質金屬條替換軟質導線形成的一種新型懸掛方式。其利用第三軌供電接觸面積較大這一優(yōu)勢，解決了因鋼軌過重導致的懸掛困難這一問題。在現(xiàn)今城市軌道交通建設中，通過剛性懸掛的應用，實現(xiàn)了地上地下線路間的無縫對接，且無需更換車輛即可完成運輸作業(yè)。此外，剛性懸掛由于使用了集電弓，因此并不會出現(xiàn)應用集電靴時容易脫落的情況，確保運行速度變得更高。

3.2基于第三軌的供電技術

第三軌供電是城市軌道交通建設中另一個最常使用的供電模式，其通過鋼鋁復合材料的應用，在保證供電質量的同時，降低了電能損耗，省略了饋電電纜安裝流程，做到成本的有效節(jié)約。第三軌供電網絡是由接觸軌及接頭、端部彎頭、防爬器、安裝底座這幾部分構成的。其中的接觸軌接頭以正常接頭和溫度伸縮接頭這兩種為主。前者在設計中要求固定在魚尾板上，并與支持點保持600毫米以上的距離，后者在應用中有效降低了溫度變化帶來的接觸影響。

另外，在第三軌基礎上，還出現(xiàn)了智能壽命預測技術，其是建立壽命預測模型來對功能損耗、溫度、溫差變化等予以分析和統(tǒng)計，合理計算系統(tǒng)使用壽命及性能，提高供電質量。具體來說，在智能壽命預測技術中，包括功耗計算，結溫預測、數據分析和壽命預測這四部分內容。功耗計算是通過變流器運行來進行能耗損耗的計算，結溫預測是在能耗數據及熱網絡模型的基礎上，開展結溫時間變化曲線的統(tǒng)計分析，數據分析自然是對不同溫差、結溫平均數據的分析和研究，壽命預測則是計算模塊使用壽命。

4結語

通過上文的論述，明確了解了城市軌道交通建設中，牽引供電系統(tǒng)的重要性及技術要點，以此加快我國軌道交通前進腳步，滿足社會建設需求。

參考文獻

[1]? 韓孟.城市軌道交通牽引供電及電力技術[J].交通世界，2017（36）

[2]? 李志慧.城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)再生能量吸收技術的發(fā)展與選擇[J].城市軌道交通研究，2018（6）