浅谈现代有轨电车供电系统新技术

王众

【摘 要】有轨电车采用无触网供电方式新技术是现代有轨电车重点技术发展方向，本文通过结合珠海、南京、广州等有轨电车项目供电方式的描述，详细介绍了包括地面供电、超级电容、蓄电池等无触网供电方式的特点并提出了看法和建议，最后对现代有轨电车供电方式发展方向提出建议。

【关键词】现代有轨电车 无触网 地面供电 超级电容 蓄电池

随着沈阳、南京、苏州、广州、珠海等地100%低地板现代有轨电车陆续开通及列车到段调试，国内100%低地板现代有轨电车项目以其总投资少，建设周期短，良好的景观造型、运量大、节能污染小等特点引起国内各大城市轨道交通行业广泛重视。

1 现代有轨电车系统的主要特点有以下几点

（1）系统主要以地面线形敷设，线路主要沿着既有道路建设，与其他道路可采用平交方式。（2）沿线整体景观要求高。现代有轨电车工程强调将沿线线路、车站及附属设施与城市景观相融合，尽量避免传统线路接触网、基座等设备设施对城市线路、景观等造成影响。同时，考虑到对人身安全和地面交通、景观产生障碍，不适合采用传统的第三轨供电。（3）新型现代有轨电车的线路站间距普遍较小，平均站间距不到1km。（4）车辆设备小型化和轻量化。一般车辆最大运行速度为60～80km/h，平均运行速度为20～30 km/h。（5）有轨电车与地铁、轻轨不同，通常不具有专用路权。

2 现代有轨电车供电系统新技术在国内运用

现代有轨电车供电方式分为有接触网和无触网供电，其中，有接触网供电方式与传统的铁路和大部分地铁所采取的供电方式基本相同。列车通过车顶受电弓从架空接触网取得电能，技术较为成熟，但因沿线布置的接触网、电线杆及附属设备设施对景观影响较大。

做为现代有轨电车新技术无触网供电方式因其沿线无网及基座、视觉景观优美等特点，符合现代化城市景观要求而广受各大城市有轨电车项目的欢迎，现结合国内已投入使用相关城市有轨电车的供电新技术介绍如下：

2.1 地面供电（珠海现代有轨电车1号线首期工程）

地面供电是通过在轨道中间铺设供电轨或供电器来给车辆供电，此种供电方式可全部取消架空接触网，提高城市景观性。

珠海现代有轨电车1号线首期工程引进了意大利安萨尔多公司的Tramwave地面供电系统先进技术，在两条轨道中间修一条供电系统，属于“第三轨”供电，两边的轨道采用了多重的保护系统不带电。给有轨电车供电的线路，被埋在轨道中间。供电范围只维持在列车下2米×40厘米的范围内，轨道之外的人不会接触到这個供电区域。为保证行人及其他车辆的安全，地面供电设备可实现间断供电功能（无车辆通过时，设备不带电）。

2.2 接触网供电

接触网供电是通过在车站或线路部分区段设置架空接触网，车辆在有网段给车上储能装置充电，以供无网区段车辆运行使用。储能装置主要有蓄电池、超级电容及蓄电池+超级电容三种方式，此种供电方式具有线路建设成本低，车辆救援能力强等特点。但也存在必须在部分路段保留接触网、储能装置寿命不足等问题。目前，国内已投入运用的储能装置为蓄电池和超级电容二种方式，我们分别以南京河西新城、麒麟科技创新园有轨电车项目、广州海珠环岛有轨电车工程项目进行具体说明如下：

2.2.1 蓄电池方案（南京河西新城、麒麟科技创新园有轨电车项目）

国内首辆完全采用车载蓄电池驱动的有轨电车由南车南京浦镇车辆有限公司研制成功，并在南京河西新城、麒麟科技创新园2个有轨电车项目上应用。该型车结合100%低地板有轨电车技术与蓄电池储能技术，运行方式为车站采用架空接触网充电，站间不设接触网，由车载蓄电池提供动力。车站接触网仅安装在站台区域，总长不超过90m；车辆进站时受电弓升弓，利用停站时间通过接触网为车载蓄电池充电，出站后车辆降弓，由蓄电池独立供电运行至下一车站再进行充电。

2.2.2 超级电容方案（广州海珠环岛有轨电车工程项目）

广州海珠环岛有轨电车工程项目有轨电车采用完全双电层超级电容蓄能方式，由南车株洲机车车辆有限公司公司自行研发生产。具有以下几个特点：

每列车车顶配置超级电容3组且并联关系，在两组超级电容故障的情况下，单组超级电容仍能满足列车运行1个区间的要求。超级电容超级电容是利用由纳米多孔材料的高表面积特性，将电解液中的离子进行吸附来存储电能，是完全的物理反应，对温度要求低。

3 对比分析

从国内珠海、南京、广州有轨电车项目我们不难看出，现代有轨电车无论是地面供电方式还是接触网受电方式均引进了线路无架空线、电线杆与基座所造成的视觉冲击崭新的整体景观设计理念，对比分析三个供电方案如下：

（1）有轨电车采用地面供电方式，引进国外意大利安萨尔多公司独有技术，造价高，需要在地面轨道区域埋设精密的供电设备，前期投入大，后期维护保养国内经验少，费用及人员素质要求较高。

（2）采用超级电容供电技术，储存电容量大，超级电容功率密度很高，短时大功率充放电能力强，可以提供瞬时高峰能吸收和输出，特别适合车辆的起动和制动。物理能量转换，充放电时间短，效率高。但超级电容的能量密度低，可以进行短时短线供能，若通过多个超级电容串并联，可以提高总能量，但会同时带来重量、体积的增加。超级电容供电可满足有轨电车按固定线路循环运行、线路中不允许车辆长时间停留的要求。

（3）采用蓄电供电技术，单体电压高、能量密度高，同样的质量和体积能带来较大的能量输出，特别适用于车辆设备空间有限情况。大容量的电池也可保证万一供电系统发生故障，车辆可以靠车载电池驱动载客行驶完全程。由于受到充电电流的限制，蓄电池在车站充电的时间略长，为提高充电效率，采取双接触线大电流充电方式，若完全利用停站时间充电，则需要在首末站进行较长时间的补充充电（分钟级），主要供能装置用于短距离的有轨电车运输领域。

4 结语

现代有轨电车供电方式在满足城市景观要求高的同时，应充分考滤线路短、在交叉口采用平交，并与其它地面交通流混行、平均站间距小、路况复杂等特点，尽可能实现储能装置的平衡。从技术发展上看，超级电容和电池的结合体能够集两者的优点于一身，实现两种储能方式的性能互补，具有低成本、高能量密度、高能量存储、循环使用寿命长、环境适应能力强的特点，将会给现代有轨电车技术带来革命性的突破。

参考文献：

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