有轨电车的牵引供电方式探讨

杨树雄

摘 要：现在很多城市均采用了有轨电车交通方式，此种交通方式与传统交通相比，不但提高了市民乘车的便利性，并且美化了市容。有轨电车施工与安装都比较简单灵活，工程建设成本与周期都比较低，与汽车等交通工具相比，其在能耗与运输效率上都更具优势。供电系统是影响有轨电车运行效率的主要因素，为提高其运行稳定性与安全性，必须要做好对其供电方式的研究。文章对有轨电车的供电方式进行了概述，并重点研究了牵引供电方式。

关键词：有轨电车；牵引供电；供电系统

有轨电车具有能耗低、安全性高以及外观优美等优点，现在已经有更多的城市将其投入使用。对有轨电车的运行来说，供电方式是影响其运行稳定性与安全性的主要因素，传统的轨道交通供电方式为第三轨供电与架空接触网供电两种，其中架空接触网供电将供电网路架设在车体上方，通过受电弓将电能传输到车辆供电，具有比较高的安全性。但是对于现代有轨电车运行现状来看，储能式牵引供电系统已经替代架空接触网供电方式，可以更好的满足城市对节能环保与改善城市景观的需求。

1 有轨电车牵引供电概述

对于有轨电车来说，其作为一种传统的公共交通工具，建设在地面上，并且其供电线路多为地面线路，而传统的牵引供电方式基本上均是采用的架空接触网供电或者钢轨回流供电的方式。与第三轨供电方式相比，架空接触网供电具有结构简单与技术成熟等优点，但是在城市发展进程不断加快的背景下，其在一定程度上会对城市美观度造成影响，还需要对其做更进一步的研究分析。针对此，为解决有轨电车供电与城市美观之间的矛盾，经过研究确定出三种优化方案：第一，针对架空接触网本身进行景观设计，降低其对城市美观造成的不良影响，减少其与周围环境支架的差异。第二，采用车载储能装置来完成供电需求，直接取消沿线架设的供电所设施。第三，将有轨电车沿线供电设施设置于地面，并采用地面敷设供电设施的方式，对有轨电车进行分段供电，解决供电存在的安全问题。

2 有轨电车地面牵引供电方式研究

2.1 APS系统

APS地面供电系统主要采用了标准埋地式供电轨结构，由工形绝缘轨、DC750V电缆、接触轨、基础电缆以及检测回路等部分组成，如果需要安装在道岔区与交叉道口，必须要结合实际情况来对供电模块结构进行适当的调整。对于APS系统来说，其工形绝缘轨多为玻璃纤维，并且高度在17cm左右，并将于电缆相互连接的2根金属板条安装在其表面。另外，弓形轨中心为4条狭槽，用来敷设绝缘节回线、DC750v电缆以及通信与辅助设备，其中接触轨长度为8m左右，利用3m长左右的绝缘节对两导电轨进行隔离[1]。为保证系统功能的正常运行，应将绝缘节安装平行塑料接触板条，为集电靴提供连续的行走表面。另外，接触轨需要在轨道中间按照8m进行分段敷设，二段之间为3m长绝缘段，并且在沿线中需要每隔22m距离设置一个接触轨电气控制箱。当有轨电车行驶到某一供电分区时，所设置的控制箱内控制单元就可以接收到列车传来的编码信号，然后经系统确认后即可向该接触轨进行供电，而其余分区则处于断电状态，在保证有轨电车正常行驶的状态下，保证其余分区行人的安全。（图1）

图1 APS系统供电示意图

2.2 TRAMWAVE系统

TRAMWAVE系统为地面供电系统，其结构方式为嵌入式安装在两条钢轨中间的连续导管内部，在满足接触轨正常运行的同时，不会对行人及其他车辆的运行造成影响。此种系统只有在车辆行使此区域时才会被转向架下的车载磁性集电靴接触性激活，并且只会对车下固定一小段区块供电，其他位置处于断电状态。安装在车辆转向架上的集电靴以及地面模块内的柔性导电排均安装有永磁材料，这样当向集电靴供电时，柔性导电排受磁力吸引就会向电源正极供电，使得模块表面带电，最后集电靴通过与模块表面的相互接触来将高压电引入到车内。在集电靴离开模块供电节表面后，在重力作用下柔性导线排就会重新回落到安全负极相接触的位置，使得模块表面不带电，同时模块供电节表面还应与安全负极相连接，保证乘客人身安全不会受到威胁。对于TRAMWAVE系统来说，其结构主要为一个3m用于内嵌的模块化组件，组件内包括地面供电系统正常运行所需要的所有元素。TRAMWAVE系统所有模块相互连接最终形成TRAMWAVE地面供电轨道，当车辆行驶到该路段时，只有与车下集电靴进行接触的一块500mm或者最多2块1000mm线段处于激活通电状态，剩余路段均处于断电状态，在确定轨道电车正常行驶的同时，確保了供电线路的安全性[2]。并且，TRAMWAVE系统自身带有电路安全环，在供电时负极电路并不会经过车轮与钢轨，减少了杂散电流造成的危害。（图2）

图2 TRAMWAVE系统工作原理示意图

3 有轨电车车载储能式牵引供电方式研究

有轨电车所采用的制动方式为再生电制动，能够将车辆制动产生的动能转换为电能储存在车载储能装置中，采用储能式牵引供电方式，能够更好的解决部分路段不可进行架空接触网建设的难题。与传统轨道的供电方式相比，储能牵引供电系统的设计增加了充电与放电回路以及相应的控制系统[3]。其中，对于系统中充放电控制电路常采用DC/DC变换器，可以起到控制系统降压与升压的作用，同时还可以控制系统充放电流的大小。

4 结束语

有轨电车在城市规划发展中逐渐成为新型的公共交通主力，与其他交通系统相比其具有能耗低以及安装简单等优点，为更好的提升其运行效率，就需要针对其特点，来做好供电系统的研究。对于有轨电车牵引供电方式的研究，需要结合电车运行实际情况来选择相应的供电方式，并做好每个细节的管理，提高其运行安全性与稳定性。

参考文献

[1]何治新.现代有轨电车牵引供电方式选择[J].城市轨道交通研究，2013，7：105-108+113.

[2]蔡波，李鲲鹏.现代有轨电车无接触网牵引供电方式研究[J].城市轨道交通研究，2015，1：72-77.

[3]王健全，袁富卫.城市有轨电车供电方式探讨[J].电力机车与城轨车辆，2015，1：47-51+58.