地铁车辆辅助供电系统结构优化方案阐述与解析

袁如玥

摘要：本文主要介绍了地铁车辆的辅助供电设备系统结构相关内容，重点分析了在地铁车辆辅助供电系统中常见的地铁辅助供电模式、辅助布局设计方法以及如何对地铁辅助供电系统结构进行优化设计。通过对地铁车辆辅助供电结构进行分析，旨在帮助地铁公司做好地铁车辆辅助供电系统的优化工作。

关键词：地铁车辆;辅助供电系统;结构优化;方案设计

中图分类号：U270.381 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2020）10-0061-01

辅助系统是城市地铁或轻轨交通运输过程中必不可少的一个重要组成部分。辅助供电系统是辅助系统的一大类别，主要在电气系统中发挥着对空调系统、通风系统、压缩机、蓄电池及照明系统等设备进行供电的功能。辅助供电系统输出的供电电压一般有：三相AC380V交流电、DC110V、DC24V直流电。

1 辅助布局设计

地铁车辆辅助供电设备布局需要考虑到多重因素，如设备安装与其他基础设施是否存在冲突，如何合理规划设备安装位置以提高设备使用效率等。在地铁站建设时，基本财通分散供电和集中供电两种设备布局形式。

分散供电是指每个地铁车厢上都配备了一台辅助供电设备。典型的应用案例有：广州地铁一号线。集中供电即整列车有两套辅助供电装置对车辆进行供电，典型应用案例为西安地铁二号线。这两种辅助供电布局设计方案各自有优缺点，第一种配置起来较为容易，集成度較高，但成本随之增加，且集成系统容易出现故障;第二种故障较少，体量较轻，部分模块集成度较高，成本较低。我国大多数地铁辅助供电布局设计选用集中供电的设计布局。

2 地铁辅助供电模式

地铁车辆辅助供电模式主要分为交叉供电、扩展供电两种。其中，交叉供电主要指利用两路AC380V的交流电供电线路贯穿整辆地铁，并通过两个辅助逆变器进行连接。地铁列车上，没个车辆的交流负载需要根据其实际需求平均分为两组，并由两个辅助逆变器进行供电。除了需要向车厢动力系统进行供电之外，还需要保障地铁车相中的各类设备的正常运行。例如：冷却风机、压缩机、逆变器等。这些均需要与辅助逆变器进行连接，才能发挥其正常功能。至于在每个车厢中都需要安装两个辅助逆变器的原因，主要在于降低一个辅助逆变器的工作压力，同时确保某一辅助逆变器发生故障时另一个还能正常工作，从而使车辆正常运行。

扩展供电是指有一条AC380V交流电贯穿地铁，通过两个辅助逆变器连接线路，其中的一个辅助逆变器上应当接入接触器，使用时需要将两个逆变器分段，使其不会并网运行。在确保两个辅助逆变器的能够正常工作的情况下，将扩展接触器调为断开状态。为降低逆变器的工作压力，仍采用平分的方式，将地铁的车辆供电工作平分为两组，由两个逆变器进行供电。当其中一个逆变器出现问题时，由另一个逆变器负责全车的供电工作，此时，为降低逆变器供电压力，一定要降低车辆运行时的负载。

通过对两种辅助供电系统工作模式进行细致的分析，不难发现两种系统供电模式各自的供电优势。其中，从控制效果出发，可以看出，利用交叉供电的方式来对地铁列车供电，其工作难度更低。由于使用了两条线路且每条线路都有逆变器工作，因此，其中一条线路出现问题，另一条线路无需进行调整，可直接工作，维持地铁车辆的正常工作;从布线的难易程度出发，扩展供电模式布线难度显然要更低，同时布线成本也要比交叉供电模式低很多;从舒适度角度出发，扩展供电模式具有明显的优势，其占用空间更少，且与交叉供电实现功能基本一致，在出现故障时，也不会对车厢运行造成太大影响。

3 供电系统结构优化方案设计

3.1辅助直流电源转换。辅助直流转换与高压静止逆变存在紧密的联系。其中，辅助直流逆变的转换方法有两种：一是利用50Hz的隔离变压器对直流电源进行转换;第二种是利用独立变换器直接接入电网，以获取高频变压器隔离、转换并滤波后得到的电源。两种方案各有优劣，第一种对逆变器的依赖性较大，后者需要独立的直流电源，成本较高。

3.2高压静止逆变处理。电子器件的不断发展使静止辅助供电系统有了很大的发展空间。三相交流电的静止逆变（针对AC380V交流电）是现如今大多数新的地铁车型辅助系统的采用形式。关于高压静止逆变处理的方案主要涉及到：首先对电压进行稳压处理，随后进行逆变，加变压器对电流进行降压隔离处理，如果处理效果并不理想，也可采用变压器加逆变器对电源进行降压隔离;利用电容分压加隔离变压器的方式，将电源变为十二路脉冲。另外，也可采用直流——直流变换加高频变压器对电源进行静止逆变的方案，来实现电源变换的目的。

4 结语

城市地铁运输是城市交通运输的重要组成部分，在城市交通运行中发挥着重要作用。辅助供电系统是维持地铁正常运行的基础硬件结构，在辅助供电系统供电系统的建设过程中，需要尤其注意辅助供电系统的设备布局设计情况，要充分考虑到布局设计成本，运行效率等因素;另外，在选择辅助系统方案时要根据实际性需要选择不同的静止逆变方案及电流转换方案，以提高地铁与供电设施的适配性，从而保障地铁的正常运行。

参考文献：

[1]俞玮.地铁车辆辅助供电系统结构优化方案相关思考[J].中国科技投资，2017，（31）：147.

[2]王崇阳.地铁车辆辅助供电系统结构优化方案分析[J].百科论坛电子杂志，2018，（23）：577.