现代有轨电车供电方式的选择分析

樊 辉 杨兴建

引言

随着我国逐渐步入小康社会，人们的收入不断的上涨，购买私家车的欲望也就越来越强烈，私家车数量的上涨造成了城市交通拥堵现象的现象，并且环境污染问题和能源危机问题也接踵而至，这时候现代有轨电车这种新型交通工具应用而生。在与公交车这一城市主要交通工具相比，有轨电车受周围环境的影响比较小，不会轻易受到堵车问题的困扰，而且有轨电车的载客人数更多速度更快。与城市地铁相比有轨电车的优点便是建设成本低，耗费时间短，这些优势造就了有轨电车在中小城市的广泛应用。但是有轨电车自身也存在着缺点，就是对电力资源过分依赖，所以城市进行有轨电车建设时也要注意采用合理的供电方式，来满足现代有轨电车的运营需求。

1　现代有轨电车的供电方式

近年来科学技术的不断发展，人们对于电力的研究也从未停止，经过相关人员的不断研究一些全新的供电方式应用产生。科研人员研究出来的供电方式大体分为两大种，无架空线地面供电方式以及局部架空线和储能供电方式。这两大种供电方式又细分为分多种，下面我们会对这些供电方式进行一一介绍。

1.1　无架空线地面供电方式

1.1.1TramWave地面供电

近年来安萨尔公司研制出了一种全新的地面供电系统，即TramWave地面供电系统。TramWave地面供电与其他地面供电系统相比构成部分比较简单，TramWave地面供电系统以一个五米或者三米的内嵌模块化组件作为基本构件，并且将所有的地面供电系统的组成元件全部放置在这个内嵌模块化组件当中。在日常的使用中TramWave地面供电系统将自身与有轨电车的接触线也通过嵌入的方式放在电车轨道的相邻钢轨之间的连续导管当中，这种设置方法优点比较明显，就是安全系数高并且轨道上的过往车辆以及人群都不会对供电系统产生影响。设计师在模块组件表面安装了很多接触板并且这些接触板相互绝缘，这些接触板组合起来共同构成了TramWave地面供电的接触线，当有轨电车行驶到具有接触线的这片区域当中时，内部的供电系统就被激活开始为电车传输电流从而进行充电工作，而没有与电车接触的区域是不会进行充电工作的，这在保证供电系统的安全性的同时又避免了电力资源的浪费，除此之外TramWave地面供电系统的优势在于它可以为有轨电车进行持续稳定的电力供应，还可以与其他供电系统混合使用。

1.1.2APS地面供电系统

阿尔斯通公司作为电力供应行业的巨头公司，其研发的供电系统有很多其中比较著名的便是APS地面供电系统。APS供电系统供电方式与其他供电系统不同，其主要采用的是独立轨道供电方式，即在电车的两条轨道之间埋设供电轨道，这条供电轨道的表面高度应该与电车轨道高度相持平，选择多个三米的绝缘材料来构成九米的长导电轨道，这些导电轨道的长度都必须小于有轨电车的长度。APS地面供电系统利用目前比较先进的感应技术，将一些感应电路埋到导电轨道的下方，当电车通过这段轨道时由于压力感应，供电系统开始为电车供电，当电车通过后压力作用消失就断开充电。APS地面供电系统要求有轨电车上面必须具备蓄电池组来进行电力储蓄，这样可以更好地保证有轨电车的运行，当然APS地面供电系统自身存在着很多的弊端，像是耐磨损能力差，容易受到不良天气的影响。所以在进行地面供电系统的选择是应该权衡好利弊。

1.1.3非接触供电

电磁感应系统在进入了21世纪以来又有了一些新的研究发现，电磁感应理论也逐渐被应用到了非接触供电系统当中，其中Primove电磁感应供电系统就是电磁理论与供电系统结合的典型代表。Primove电磁感应供电系统的主要供电方式实在有轨电车的轨道中间埋设高压直流供电电缆，并且按照电车行驶的线路合理规划好区间在每个区间当中埋设逆变装置。这种供电系统的供电电路是由两个互不干涉的独立电缆构成，这两个电缆与逆变装置进行连接从而为电车进行供电，逆变器的作用就是将直流电转化为电车进行供电的交流电，此外为了保持良好的供电效果还应该在电车轨道中埋设由三条电缆组成的地面初级电路。这种供电方式优点是不会产生供电系统以及供电设备的磨损，不会受到不良天气的影响但也存在着一些缺点，就是供电线路易受到损坏，所以在埋设线路是应该深埋。

1.2　局部架空线和能源装置供电方式

1.2.1超级电容

由电车超级电容进行供电的供电系统叫超级电容供电方式，当有轨电车进入行驶路线上的站点时，刹车会产生大量的再生电能，超级电容就是利用了这些可利用的再生电能在有轨电车进站停车时由架空接触网来为电车进行充电工作，在有轨电车未进站时就不用设立架空接触网。经过我们的研究发现超级电容的容量比较大而所需要的充电时间非常短，可以达到快速充满电的行驶要求，但是快速电容的劣势也十分明显，快速电容所占据的体积面积都很大质量也比较大，这就占据了有轨电车上的大部分空间。

1.2.2蓄电池

有轨电车的储能设置是蓄电池，在于超级电容的比较过程中我们发现蓄电池能量密度高·相同体积下的单体电压也要比超级电容高出很多，这就说明在相同的体积和质量下蓄电池会输出更高的能量。所以说蓄电池在某种意义上来讲比超级电容更适合为有轨列车供电，在电车储存空间受到限制的情况下，蓄电池的优势更为明显，但是蓄电池不是完美的它自身也有短板，充电时间太长便是蓄电池的制约因素。蓄电池供电技术的制约因素决定了它不能单独的作为有轨电车的供电方式，在我国第一个蓄电池有轨电车运营试点中，研究人员将低地板有轨电车技术与蓄电池储能技术互相结合，在有轨电车进入车站后采用超级电容中的架空接触网进行充电工作，在进站之前依然不设立接触网而是通过电车上的蓄电池进行供电。当电车驶入车站或者站点时，受电弓升起对电车上的蓄电池充电，出站时受电弓落下停止充电，利用蓄电池储蓄的电能行驶到下一个充电站点。

2　如何选择现代有轨电车的供电方式

介绍了这么多目前国际国内常用的有轨电车供电方式，那么如何选择适合的供电方式变成了一个比较困难的问题。从现代有轨电车运行要求这一方面考虑，架空供电方式比较适合但是不太符合有轨电车的使用价值和系统特点，而地面供电方法在经济性上的考虑又有所欠缺。经过对这两种方式的权衡，我们认为地面供电方式更符合当代有轨电车的发展，地面供电与架空供电相比在设备投资方面投资较少，不用去建设基座电线杆等设备，同时地面供电还不容易受到恶劣天气的影响并且维护检修成本较低。在最重要的技术方面考虑，TramWave、APS、Primove系统都需要从外国公司引进或者购买，我们对这方面掌握的核心技术少之又少，还需要购买外国先进的精密仪器设备等，投资比较高。而地面供电方式无论是蓄电池还是超级电容，我国在这些方面的研究都属于世界领先地位，技术实力比较雄厚相比之下的投入也较少，所以我们比较偏向地面供电方式。

3　结论

现代有轨电车作为缓解城市交通压力的重要交通工具具有一系列的优点，例如换成方便，造价低，速度快等。有轨电车要想更好的在城市中使用，选对供电方式可以说是重要前提。不同的供电方式都有自己的特点，有轨电车应该根据运营要求以及其他相关因素来选择适合自己的供电方式，只有这样才能更好的发挥出有轨电车的优势，更好的促进城市基础设施建设。

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