浅谈城市轨道交通牵引供电系统的技术发展

张玮

摘 要：随着我国的城市化进程逐渐加快，表现出城市规模的扩大以及城市人口的增多，因此，城市轨道交通工程能确保运力最佳的前提下最小化成本解决城市拥堵问题由尤为重要。而本文就牵引供电系统以及不同的形式来进行介绍，以此实现我国城市轨道交通牵引供电系统相关技术的不断完善。

关键词：城市轨道;交通牵引;供电系统;技术发展

1 城市轨道交通牵引供电系统概述

1.1 城市轨道交通牵引直流供电系统

直流牵引供电系统在城市轨道交通牵引供电系统中运用的比较多，其重要性不言而喻。直流牵引供电系统一般是1500V/750V供电，采用双边供电的方式，这种供电方式能在一定程度上保证供电系统的稳定，如果一边出现问题，单边供电也能满足运行要求。采用直流制牵引供电系统运行时，要注意对保护配置的选择，确保保护能覆盖线路近段和远端，保证系统供电的安全。此外，城市轨道交通牵引供电系统采用直流牵引供电方式在一定程度上缩短了供电距离，这加大供电的投资成本。

1.2 城市轨道交通牵引交流供电系统

目前多数城市中采用的是交流牵引供电系统，此种供电系统采用的是单向连接的供电方式，就是在变电站中进行两台变压器的同时安装和使用，而且使用双绕组的单项变压的变压器。通过将整个结构搭建为开口的三角形形状，来确保供电系统运行的高效性。为了保证此交流牵引供电系统的正常和稳定运行，就需要在供电系统的终端以及线路的区间中进行降压系统的设置，还可以保护线路中的照明系统。此外针对交流牵引供电系统中的设备，对其耐磨性也提出了较高的要求，需要保证其可以在动态取流的状态下可以长时间的稳定运作，实现系统使用寿命的延长。

2 城市轨道交通供电系统应用要求

城市轨道供电系统主要是由三个部分组成，分别是外部供电系统、牵引供电系统和动力照明系统。城市轨道交通所使用的供电方法都是直流供电，是因为城市轨道交通车辆功率较小，供电时间短，所以对于供电电压的要求并不高。根据城市的实际交通情况，采取相应的供电系统，在这过程中需要从经济、运行维护等方面进行考虑。供电系统作为城市轨道交通的核心动力，为了能够保证城市轨道列车在运行过程中不会受到影响，就要在选择时保证供电系统安全可靠，而且要根据城市客流量进行考虑，如上海、广州这样的一线城市，就会使用DC1500v接触网来提供电力，保证供电系统的稳定。

3 城市轨道交通牵引供电系统的技术发展

3.1 供电方法的选择方法

城市轨道交通供电系统在建设时，安全性是关键之一，对于城市轨道交通供电系统建设的安全性来说，需要注意以下几个方面：第一，需要确定供电系统的供电稳定性，供电稳定性对于城市轨道交通的运行有着非常大的影响，必须要引起人们的重视。如果供电系统的稳定性不高，容易出现跳闸现象，就会导致列车停车，会增加安全事故的出现，最终也会影响列车运行服务。第二，供电系统需要具有稳定的抗干扰能力，如果受到外界的影响较大，就可能会导致设备损坏，为了能够保证设备的安全以及人身的安全，就需要提高供电系统的抗干扰能力，减少问题的出现。第三，选择正确的功能的供电方法，能够最大程度上减少城市轨道交通供电系统受到外界因素的影响，进而保证不会影响到人们的正常生活。

3.2 第三轨

这第三种就是第三轨。第三轨由接触轨、膨胀接头、鱼尾板、端部弯头、防爬器和安装底座等部分组成。采用的是钢铝复合轨，这种复合型材料，耐磨损、重量轻，导电率高，材料质量很高。接触轨有温度伸缩头和正常接头，这样能根据不同温度调节，保证轨道的安全运行。安装底座的材料是绝缘体，保证了底座的安全，整体轨道的质量是相当高的，就是技术要求比较高，这种轨道安装需要采用高技术，丰富经验的施工人员。第三轨的使用一定会提高城市轨道交通牵引供电系统的发展水平，保证轨道交通的发展。在未来发展中一定会全面推广使用。

3.3 新型半导体器件的应用

近年来，常规硅材料的半导体在性能开发上也达到了极致，上升空间较为有限，而SiC材料被视作半导体领域革命性的创新，相较于硅材料有显著优势，不仅在开关速度上有所提升，而且器件自身损耗更低，对作业环境下高温耐受能力更佳，也能较好解决常规器件的关断拖尾电流问题，也就是说，通过应用SiC器件，能够达到更高开关频率，使电能转换质量更高，而且整体结构更加简单，减小对器件工作中冷却的要求，使其具有轻量化的特点，当其与牵引供电系统结合，可对轨道交通带来更高的供电可靠性与经济性。

3.4 直流供电系统漏电保护技术

在城市轨道交通直流牵引供电系统当中，另一项关键技术就是漏电保护技术，而漏电保护技术的应用主要包括以下内容。在城市轨道车站中需要设置相应的接地轨，而桥体和接地轨连接之后就可以达到直流供电系统接地良好的目的，轨道交通驶进车站，就可以进行良好的接地，然后在运行过程中释放大量电荷，最大程度上保证乘客生命安全和设备安全;在城市轨道交通的整个运行过程中架设接地轨，这样就可以借助供电系统漏电保护技术使整个轨道交通处于接地状态，从而保证轨道交通在运行过程中不容易有静电电荷出现，能够最大程度上保证轨道列车的安全可靠性;负极轨连接轨道车体，之后将负极轨设立在牵引变电所进行接地的位置。通过漏电保护技术可以避免列车在运行过程中积累静电电荷，节约接地轨建设经费。

3.5 柔性接触网

第一种，柔性接触网。这种接触网是城市轨道交通牵引供电系统中最常见的供电系统布置方法之一，通过链形悬挂和简单悬挂进行工作，相较而言，这种方式更加便捷，在布置中不用承力线，只需要导线，结构比较简单，支柱的高度低，这种简单且便捷，成本适中的方法通常用于轻轨和无轨电车的供电系统中。虽然它便捷且简单，但是也存在一些缺点，它的跨度小，在运行中容易出现震动问题。链形悬挂与简单悬挂相比，其能进行有效连接，跨度大，它通常用在电气化铁路和城市内快速的地铁中，能有效保证供电系统的平稳运行。

3.6 刚性接触网

对刚性接触网的应用在我国城市轨道交通牵引供电系统运行中的成效更加显著。刚性接触网通过对硬质金属条的应用，取代传统导线，确保悬挂效果。综合实践应用表明，对刚性接触网的应用，优势明显，增加接触面积，消除传统城市轨道交通牵引供電系统存在的问题。我国大多数城市内部轨道交通系统多为从下到上，这种转换对刚性接触网的应用，使得其应用优势更加明显，实现无缝对接，无需更换操作。刚性接触网的结构设置一般采用集电弓方式进行布置，传统接触网应用过程中出现脱落的问题被全面规避，接触网的布置与应用更加稳定、可靠，通常比较适用于速度快的城市轨道交通系统。

4 结束语

综上所述，针对目前我国大力发展的城市轨道交通方式来说，为了确保其供电系统的安全和稳定运行，针对目前较为常用的交流牵引供电系统以及部分城市中应用的直流牵引供电系统，需要在对接触网供电网络技术进行合理应用的同时，还要重点在确定变电站的位置之后，合理应用基于第三轨的供电技术、绝缘保护及时以及牵引网分段供电和保护技术等先进技术，在确保城市轨道交通牵引供电系统安全运行的同时。

参考文献：

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