城市轨道车辆供电制式的分析研究

城市轨道车辆供电制式的分析研究

丁相庆胡丽飞

(中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春130062)

摘要：城市轨道交通系统是城市交通中主要运输形式，其主要以电能为动力，相比其他运输工具，该种方式实现了环保目标，且运输量很大，运输效率高。用于车辆方面的供电制式主要有接触轨和接触网两种，而前者按照电压不同，又可以分为DC750V和DC1500V，不同的供电方式，在很多方面产生的效益或造成的影响存在差异，相关人员还要对轨道交通的供电制式进行分析，从中选择最为可靠的供电方式。

关键词：城市轨道交通；车辆；供电制式；接触轨；接触网；

对比法是常用的筛选法，从运营、气候条件、能耗等方面对各种供电方式进行分析比较，发现接触网供电最为安全可靠。本文主要针对城市轨道车辆供电制式的分析进行研究。

一．国内外现状

城市交通轨道一般指地铁或轻轨等，这里主要指地铁，这种系统在牵引供电时，供电电压不会超过750V，供电等级和功率半导体技术成熟程度有关。功率半导体技术发展越好，供电等级就越高，在牵引供电中，受到的限制就越少[1]。在信息化时代，多种技术的应用和发展，使得供电电压升高到原来的两倍多，技术的升级，电压的升高，促进了接触网技术的与时俱进，所以接触网技术与高电压和轨道系统之间都是相适应的。国内在选择接触网作为供电方式后，应用的都是DC1500V形式，无论在供电方式还是电压等级方面，国内与国际标准是一致的。

二．城市轨道交通供电制式分析

1、从安全角度分析供电方式

接触网和接触轨的应用安全主要体现在运营方式、应急救援和养护维修等方面，相关人员可以对这些方面进行一一分析。在运营过程中，接触网直接安装在线路顶部，这意味着接触网和人员是没有机会直接接触的。如此在乘客走动、拥挤或紧急疏散时，接触网也不会对乘客流动产生阻碍。在养护维修中，接触网独立存在，不会对其他方面造成干扰，在线路维修和养护中，维修人员的维修环境很安全，维修操作也比较简单。而外界的各种自然天气也不会对地铁空间内部的接触网造成影响。所以接触网的安全系数很高。接触轨的安全花费大量资金才能实现，所以尽管该种方式也可以安全运行，但因为受到经济和其他方面限制，其在城市轨道系统应用中并不受青睐。另外这种供电方式在出现故障时，申请维修和得到维修以及在此应用过程都需要经过一系列的程序，这意味着接触轨供电方式之下的交通轨道在短时间内并不能完成维修工作，交通运输效率会变低[2]。

接触轨主要安装在地面或人员可以直接接触的地方，且在运行中，会受到自然气候条件得负面影响，所以必须采取防护措施来使其自身保持安全，其运行的安全系数才会提升。所以在车辆段必须采取安全系数比较高的接触网，而在维修基地等，可以应用接触轨，但必须做好防护工作，在实际中，接触轨应用比较少。

2、从气候条件分析供电方式

无论是接触轨还是接触网，在运行中都有电流通过，从负面角度看，电流往往代表着漏电或短路等事故，这不仅会影响轨道车辆的正常运行，还会对人员造成伤害。接触网的安装位置和运行条件都与地面有很大间距，所以在特殊气候环境中，该种装置总能安全运行，不至于给人员和车辆带来危险。而接触轨虽然不是直接安装在地面上，但与地面间距很小，这间距不在安全距离内，不论是雷击事故，还是暴雨积水事故，都会造成供电失稳，甚至会出现安全事故。接触轨运行中会运用集电靴碳刷，该设施在应用中必然会产生碳粉，碳粉与空气中的金属粉尘直接吸附粘结在一起，会给接触轨带来运行风险[3]。

3、从国内外建设和运营经验方面分析

接触轨对供电电压有限制，在国外应用接触轨供电方式时，一般选择的供电电压在600-825V左右，后来旧金山和德国汉堡出现了供电电压为1000V的接触轨，这种高电压接触轨供电在应用中，容易出现触电事故，过去国内的接触轨供电事故就已司空见惯，在国外应用逐渐减少。直到现在，国际上一些国家明令禁止使用高电压接触轨，一般都用接触网代替接触轨，除非接触轨的供电电压很低。在国际上，高压和低压的界限为1500V，在界限之上，所有关于防护距离和其他方面的条款都是针对接触网系统的，而为了减少触电事故，高压接触轨在城市轨道交通中应用很少。

4、从能耗、成本方面分析

单从能耗方面对两种供电方式进行分析，发现能耗量相差无几，这些能耗包括车辆运行消耗的电能，车辆控制过程中使用的技术策略，花费的精力以及线路运行中产生的各种损耗[4]。此外接触网在运行中，还会受到各种阻碍，抵消阻碍过程中产生能耗，接触轨在运行中，需要安装多种设备，比如受流器、底板和相关附件等，这会直接加重车辆，高压母线的重量也会增多，这意味着接触轨需要消耗更多的电能才能启动加重后的车辆，但这些能耗都与接触网能耗相差无几。从建设成本看，接触轨加重主体本身属于高成本设备，这些设备在运行中，还会产生维修成本和养护成本，而接触网不需要，所以接触网的成本要远远小于接触轨。在两种供电方式建设成本中，最大价差主要发生在车辆段，接触轨的故障也是主要发生在车辆段，所以在车辆段，最好采用成本价格比较低的接触网。

5、从建设、管理方面分析

城市轨道交通线路建设具有延续性，所以会进行二次建设，相关人员要保证两次选择别无二致，都是选择接触网系统，如此所有的运行设备和系统或其他方面的标准都会统一起来，这会加强车辆的运行安全，并不会存在系统不兼容问题。而对于管理方面，加强后期线路管理，是减少维修成本，保证轨道交通安全运行的有效手段。

结语

通过对城市轨道交通供电制式进行各方面的分析，发现无论从安全方面，还是从成功或维护方面，接触网的优势要远远大于接触轨。在未来，接触网系统和相关的技术会得到更好的发展，本身也会变得更加成熟，设计人员还要慎重设计。

参考文献:

[1]李乾.市域轨道交通牵引供电制式选择的若干问题研究[J].西南交通大学,2015.

[2]郭其一.城市轨道车辆供电制式的分析研究[J].城市轨道交通研究,2016,14(08):1-4.

[3]熊才伟.直线电机城轨交通试验线牵引供电系统研究[J].浙江大学,2015.

[4]翟维丽.城市轨道交通系统关键技术及相关问题研究[J].吉林大学,2016.