城市軌道交通牽引供電及電力技術(shù)的應(yīng)用研究

梁 輝

(中鐵通軌道運(yùn)營(yíng)有限公司，浙江 溫州 325000)

當(dāng)前社會(huì)人們對(duì)出行的需求增大，使得更多的交通工具不斷涌現(xiàn)，方便了人們的日常生活。目前出現(xiàn)的城市軌道交通工具存在著其獨(dú)特的特征和亮點(diǎn)，比如它的污染較小，同時(shí)在運(yùn)行過(guò)程中能夠產(chǎn)生更少的噪音，還不容易造成交通堵塞的問(wèn)題。這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于一些國(guó)家的一線城市十分重要，可以適當(dāng)?shù)鼐徑獬鞘薪煌〒矶碌膯?wèn)題。從當(dāng)前來(lái)看，城市軌道交通工具已經(jīng)成為城市交通網(wǎng)運(yùn)行必不可少的部分，對(duì)此，相關(guān)人員必須要對(duì)城市軌道交通牽引供電以及電力技術(shù)進(jìn)行深入的研究分析，全面促進(jìn)城市軌道交通的運(yùn)行。

1 城市軌道交通的發(fā)展?fàn)顩r

以前我們所說(shuō)的城市軌道交通既包括地鐵、輕軌，同時(shí)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(guó)開(kāi)始建設(shè)的第一條地鐵線路，在經(jīng)歷了九年間的探索建設(shè)以后，終于正式投入運(yùn)行。在其運(yùn)行過(guò)程中，主要是利用蒸汽機(jī)來(lái)作為其牽引動(dòng)力，從而促進(jìn)軌道交通的運(yùn)動(dòng)和發(fā)展。后來(lái)隨著社會(huì)的快速發(fā)展以及城市人口的迅速增加，交通堵塞問(wèn)題頻繁發(fā)生，一些發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始在交通建設(shè)過(guò)程中獨(dú)辟蹊徑創(chuàng)造了城市軌道交通，且對(duì)城市軌道交通的重視力度逐漸增強(qiáng)。中國(guó)就是世界上3個(gè)軌道交通運(yùn)營(yíng)里程最長(zhǎng)的國(guó)家之一。其中我國(guó)的北京和上海兩座城市的軌道交通發(fā)展尤其突出。

2 城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)

在當(dāng)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(tǒng)來(lái)進(jìn)行供電，其中都是采用經(jīng)牽引網(wǎng)絡(luò)輸送電流的供電方式。最初在城市軌道交通供電過(guò)程中存在著交流、直流兩種牽引供電形式。但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家們又發(fā)明了一種結(jié)合兩種形式的雙直流式供電方式。隨著社會(huì)的快速發(fā)展，城市人口的數(shù)量急劇增加，各國(guó)家的交通擁堵問(wèn)題日益嚴(yán)重，人們的交通運(yùn)行能否順暢將直接受到交通牽引供電系統(tǒng)的影響。下面將會(huì)對(duì)全市軌道交通牽引供電系統(tǒng)中存在的兩種不同供電形式進(jìn)行深入的分析研究。

2.1 直流制式的牽引供電系統(tǒng)

直流制式的牽引供電系統(tǒng)是當(dāng)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(wǎng)中，通常是采用雙邊供電的模式。主要是因?yàn)樗軌蛟谝环焦╇娋€路出現(xiàn)任何問(wèn)題時(shí)，隨時(shí)變換相應(yīng)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(tǒng)中能夠采用零散的電流保護(hù)方式，從而確保能夠?qū)㈦娔芨玫貍魉偷礁鱾€(gè)供電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，同時(shí)也能夠使得電流傳輸更遠(yuǎn)的距離。但是，在實(shí)際的直流至牽引供電系統(tǒng)，它們存在著自己的變電模式，使得電流運(yùn)輸?shù)木嚯x大大減少，從而加大了整個(gè)工程建設(shè)所需要的投資成本。而且在直流牽引供電系統(tǒng)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(shí)際的供電需求，因此，直流供電系統(tǒng)的獨(dú)有建設(shè)優(yōu)勢(shì)不強(qiáng)。

2.2 交流制式牽引供電系統(tǒng)

在整個(gè)交流制式牽引供電系統(tǒng)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(nèi)安放兩個(gè)變壓器。同時(shí)需要采用雙繞組的單相變壓將整個(gè)結(jié)構(gòu)變成三角形的模式，結(jié)構(gòu)內(nèi)需要擁有兩個(gè)端口，同時(shí)也需要一個(gè)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(cè)。在整個(gè)交流知識(shí)的牽引供電系統(tǒng)中，不僅需要在供電系統(tǒng)的終端安裝加壓系統(tǒng)，也是要將加壓系統(tǒng)安裝于整個(gè)完整線路的區(qū)間內(nèi)，這樣才能夠確保線路上的照明系統(tǒng)得以正常運(yùn)行。在交流制式牽引供電系統(tǒng)中需要長(zhǎng)時(shí)間保持著動(dòng)態(tài)取流狀態(tài)，因而就會(huì)有很大的可能性產(chǎn)生瞬間接觸壓力。因此對(duì)交流制式的牽引供電系統(tǒng)安裝相關(guān)設(shè)施時(shí)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(shù)的分析研究

整個(gè)城市軌道交通經(jīng)營(yíng)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行離不開(kāi)電力技術(shù)的支撐。為此相關(guān)工作人員需要合理應(yīng)用電力技術(shù)，將電力技術(shù)擁有的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，從而確保整個(gè)供電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高工作效率。目前，在整個(gè)城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)中，接觸網(wǎng)是不斷優(yōu)化改善供電網(wǎng)絡(luò)的重要途徑，在接觸網(wǎng)的應(yīng)用和部署中，最重要的是以下三種相關(guān)技術(shù)。

3.1 剛性接觸網(wǎng)

采用硬質(zhì)的金屬條來(lái)代替之前較軟的導(dǎo)線的一種新興的懸掛方法就稱為剛性懸掛。隨著當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的深入研究，發(fā)展剛性懸掛能夠?qū)⒌谌壒╇姷慕佑|面積大這一巨大優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，從而能夠?qū)撥夁^(guò)重不能懸掛的問(wèn)題得到較好的處理。在城市軌道交通中能夠?qū)⒌厣暇€路轉(zhuǎn)移到地下線路的過(guò)程中，與高架懸掛線路產(chǎn)生完美的銜接，從而不會(huì)要求更換機(jī)車。另外，由于在剛性懸掛中應(yīng)用集電弓的方式，因而集電靴脫落的這種問(wèn)題基本不會(huì)在剛性接觸網(wǎng)中發(fā)生，從而能夠大大提升工作速度。

3.2 柔性接觸網(wǎng)

通常簡(jiǎn)單懸掛的形式中并不包含承力線，只存在著導(dǎo)線，這樣的優(yōu)勢(shì)是能夠支撐較高的高度，結(jié)構(gòu)方面也相對(duì)簡(jiǎn)單，在支撐點(diǎn)中并不需要承載過(guò)多的負(fù)荷。因此，簡(jiǎn)單懸掛在很大程度上是應(yīng)用在無(wú)軌電車以及城市輕軌中。即使在簡(jiǎn)單懸掛中也存在著很大的不足，它的缺陷主要是懸掛點(diǎn)包含硬點(diǎn)，跨度比較小，而且在操作過(guò)程中可能會(huì)由于導(dǎo)線的問(wèn)題出現(xiàn)搖晃擺動(dòng)的現(xiàn)象。正是由于雙線接觸網(wǎng)的這種局限，所以，它基本不能夠在高速鐵路中應(yīng)用。鏈型懸掛通過(guò)將懸索把承力線與導(dǎo)線直接聯(lián)系起來(lái)的方法巧妙地處理了簡(jiǎn)單懸掛中出現(xiàn)的跨度小以及用點(diǎn)弱的問(wèn)題，將鏈形懸掛應(yīng)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(shù)

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(gè)部分組成。在接觸軌中主要是應(yīng)用鋼鋁復(fù)合軌，這樣能夠減少器材的損耗，同時(shí)它的重量較輕、導(dǎo)電率比較高、在應(yīng)用過(guò)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?yàn)榻佑|軌隨著環(huán)境溫度的變化而變化產(chǎn)生的伸縮狀況。正常接頭采用鋁制圍板材料，能夠?qū)Ω鱾€(gè)段的導(dǎo)電軌進(jìn)行加固，同時(shí)也不會(huì)造成伸縮縫的現(xiàn)象。端部彎頭的采用能夠確保集電靴實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸段的順利平滑通過(guò)。通過(guò)防爬器能夠?qū)佑|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(fù)合材料的接觸軌，使得其具有較高的導(dǎo)電性，且單位的電阻比較小，因而能夠使得牽引網(wǎng)的電能損耗明顯降低。同時(shí)也并不需要在沿線外設(shè)定相應(yīng)的電纜，使得城市軌道交通的運(yùn)營(yíng)成本極大地減少。同時(shí)由于接觸軌采用的是復(fù)合材料，因此也會(huì)有耐腐蝕、耐磨損等特點(diǎn)，在工程中所需要的維護(hù)比較少，使得維護(hù)的成本降低。

4 結(jié) 語(yǔ)

總體而言，當(dāng)前我國(guó)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(kāi)始采用動(dòng)車、地鐵等交通運(yùn)行方式，從而能夠方便市民的交通出行，滿足出行需求。對(duì)于一些城市軌道交通供電系統(tǒng)所面臨的壓力，尤其是在一些人口數(shù)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(tǒng)可以在車流量高峰時(shí)期保持持久穩(wěn)定且高效能的供電。通過(guò)這種供電技術(shù)所具有的強(qiáng)大性能，為城市軌道交通帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益，也為人們帶來(lái)了更大的出行壓力。因而當(dāng)前城市軌道交通供電系統(tǒng)更加需要深入思考和探究，不斷加快城市交通運(yùn)行的速度，從而減少城市交通的壓力。