地铁车三轨供电方式优缺点

赵密强 王艺男

【摘要】随着国民经济快速发展，轨道交通成为城市交发展的最佳方案。地铁牵引供电系统三轨供电，可以降低运维成本，我国使用三轨供电保护系统主要依赖于国外厂家，研究地铁列车三轨供电方式优缺点对我国地铁交通建设发展具有重要实际意义。

【关键词】地铁轨道交通;三轨供电方式;特点分析

在我国典型工业化进程背景下，社会经济等各领域得到快发在，产业结构具备与发展大国匹配的规模，社会经济飞速发展同时出现资源依赖等问题，要保证经济社会良好发展，需要解决严重影响城市秩序的交通拥堵问题，不利于国家能源安全的石油对外依存问题，造成资源浪费的重工业等产能过剩问题。随着我国经济发展，轨道交通迅速发展，保护装置为保证地铁牵引供电系统安全车供电发挥重要作用，我国直流牵引供电系统研制起步较晚，研究牵引供电保护系统对轨道交通发展具有重要意义。

1.地铁机车三轨供电系统的特点

随着地面交通负荷增加，必须发展立体交通缓解交通拥堵问题。公共轨道交通系统是解决城市交通拥堵问题的有效手段。城市轨道交通站点间行车时间短，轨道交通适应于城市大规模出行需求【1】。

城市轨道交通形式有地铁，快轨系统等。地铁车辆由制动装置等部分组成。地铁牵引供电系统采用直流供电制式，车辆受流为接触网与第三轨受流，受流装置将电流引入动车，IE地铁项目多用三轨供电方式，列车采用集电靴受流方式，将电能引入车主电路中，列车将接触受流方式分为上下侧面接触【2】。牵引供电系统包括牵引变电站，牵引接触网等构成供电网络，铺设牵引接触网要求安装顺直平滑，保证车辆运行稳定供电，牵引供电系統应具有足够耐磨性，接触网沿运行轨道架设，易受到诸如天气等外因条件影响。

国内三轨结构与安装工艺，检测试验较为成熟，形成《轨道交通钢铝复合导电轨技术要求》等相关标准，但对三轨供电系统受流滑板性能参数等内容未建立相关标准，三轨供电系统受流质量评价是综合性复杂问题，是三轨设计中优化技术参数的依据，标准缺失导致受流器设计中参数选取不确定，认识规范受流滑板与接触轨作用关系，是完善城轨供电系统的必要条件。随着轨道交通建设发展，行车密度提高对迁移供电接触网提出更高的要求，要求高频词运行公安单系统稳定可靠，第三轨受流器与接触轨压力保持一定范围内，接触压力过小导致受流器脱离第三轨，对车辆造成电弧损伤。接触压力过大导致接触网磨耗严重，导致受流器损坏发生事故。

相比接触网供电网上，第三轨供电具有便于维修管理，占用空间面积小等优点。三轨供电方式在轨道交通领域广泛应用。三轨系统主要由供电接头，防爬器，供电电缆等构成。第三轨是沿轨道线路敷设的附加接触轨，东欧国家地铁采用DC750V三轨供电方式，比DC1500V供电制式机车取流大，牵引供电系统采用直流供电方式，具有调速范围广等优点，各国修建地铁多采用三轨供电制式。三轨供电方式牵引系统由于结构差异故障形式不同。

2.三轨供电直流保护系统的发展趋势

直流供电保护系统有助于确保地铁安全运行。供电系统发生故障时，选择性切除故障，避免电气参数变化引起保护装置误跳闸。确保地铁机车提供可靠供电，地铁交通发展初期，直流供电系统性能不完善，仅靠电流速断保护切除短路故障。

保护装置使用大量继电器等元器件，由于使用使用元器件数量多，降低了系统安全可靠性。随着计算机技术的发展，微处理器应用提高保护装置可靠性。数字式保护装置提高了自动化程度。未来发展趋势是向计算机网络化发展。微机保护硬件发展到32位微机保护，直流供电系统对微机保护要求提高，应具有与其他保护装置共享全系统数据能力等。

要求保护装置具有PC机的功能，目前地铁直流保护装置仅能作用于故障元件切除，要求使保护单元共享系统运行数据，保护单元分析故障确保系统运行安全性，是继电器保护装置发展趋势。实现机电保护计算机化下，保护装置可以获取故障信息数据，将其获得信息传递给网络控制中心，每台保护装置可以完成机电保护功能，完成测量数据通信，测量一体化。人工智能技术在继电保护领域得到应用，相关理论应用于直流供电系统保护中。

我国直流保护领域研究处于起步阶段，地铁领域采用三轨供电方式地铁项目，采用国外引进保护装置，如广州地铁采用SIMENS公司保护单元。保护产品主保护为di/dt+△I保护，定时限过流保护为后备保护。直流装置尚未实现国产化，原因是缺乏实测数据对保护装置可检验。

参考文献：

[1] 杨莉莉.DC1500V三轨供电系统直流馈线保护研究[D].四川：西南交通大学，2008.

[2]尹洪权.地铁车辆受流器与第三接触轨稳定性研究[D].四川：西南交通大学，2016.