城市轨道交通中的牵引供电技术应用

城市轨道交通中的牵引供电技术应用

吴炎泽 杨文杰

呼和浩特市地铁运营有限公司 内蒙古 呼和浩特市 010000

摘要： 近年来，随着城市轨道交通规模的不断扩大，给人们带来了更多的便利，同时也带来了许多担忧与担忧。由于我国经济发展水平较低，在交通领域还存在着许多亟待解决的问题，因此，为了实现我国的现代化目标，轨道交通的发展势在必行。随着城市交通规模的不断扩大，车辆流量不断增加，对城市轨道交通牵引供电系统提出了新的挑战。在此背景下，我国应进一步探索城市轨道交通的线路设计和供电方式，为推动城市交通的发展提供更多的支撑。要达到这个目标，就必须不断引进新技术、不断消化吸收、不断创新。与此同时，我国对城市轨道交通建设标准与质量认识的不断深化，其核心技术研究显得尤为重要。

关键词：城市轨道交通；牵引供电；技术

1城市轨道交通牵引供电系统概述

城市轨道交通牵引供电系统是城市轨道交通运行的核心系统，系统主要由变电站、接触网、配电室、牵引变流器、牵引电机、牵引车辆等多个部分组成。变电站负责将电力系统的交流电能转换为牵引系统所需要的直流电能，接触网负责将直流电能传输到牵引车辆上，配电室负责对牵引供电系统进行配电和控制。牵引变流器是将接触网上的直流电转换为可控的三相交流电的装置，牵引电机则将牵引变流器输出的电能转化为机械能，驱动牵引车辆行驶。牵引供电系统的工作原理是将变电站提供的交流电能，经过牵引变流器转换为可控的三相交流电，再通过接触网传输到牵引车辆上，最终通过牵引电机将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。牵引供电系统是城市轨道交通的核心技术之一，其性能的稳定性、可靠性和高效性直接影响城市轨道交通系统的运行效率和运行安全。根据不同的供电方式，城市轨道交通牵引供电系统可分为第三轨供电系统、架空接触网供电系统和有轨电车供电系统三种。其中，第三轨供电系统是将电能通过地下的第三轨传输到牵引车辆上，是一种较为传统的供电方式，使用较为广泛；架空接触网供电系统则是通过架设在铁路上空的接触网，将电能传输到车辆上，是一种较为现代化的供电方式；有轨电车供电系统是一种以车体为传导载体，通过接地回路来完成牵引供电的方式，其优点在于结构简单，成本较低。城市轨道交通牵引供电系统的特点主要有两个方面，一方面是对电力质量的要求较高，包括电压、电流、频率等多个参数需要保持稳定和精确，以保障车辆的安全运行；另一方面是对供电可靠性的要求较高，牵引供电系统需要保证在各种情况下都能正常供电，避免出现断电或者过载等情况，保证城市轨道交通系统的运行安全。

2牵引供电系统的运行方式和参数

城市轨道交通牵引供电系统的运行方式通常有两种，即直供直接供电和间接供电。直供直接供电是将交流电通过变压器转换为牵引车辆所需的直流电，直接供给牵引车辆使用；间接供电则是将交流电转换为高频交流电，通过变压器和牵引变流器将其转换为牵引车辆所需的直流电，最终供给牵引车辆使用。这两种方式各有优劣，具体选用哪种方式取决于具体的需求和技术条件[3]。城市轨道交通牵引供电系统的参数包括电压、电流、功率因数、频率等多个指标，其中电压和电流是最基本的参数。城市轨道交通牵引供电系统的电压通常在600V到750V之间，而电流通常在2000A到3000A之间，功率因数则需要保持在0.8以上，频率则为50Hz。城市轨道交通牵引供电系统的运行参数需要在设计时进行合理的设置，以保证系统的稳定性、可靠性和高效性。同时，随着城市轨道交通技术的不断发展和更新换代，牵引供电系统的参数也需要不断进行优化和调整，以适应新技术的应用和新需求的提出。

3城市轨道交通牵引供电技术的分析研究

3.1刚性接触网

一项新颖的悬挂技术被称作刚性悬挂，它将以前较软的金属线替换为硬质金属线。该柔性结构既能有效地减轻地面车辆对轨道板的受力，又能起到一定的缓冲作用，使列车运行更平稳、更安全。随着现代科学技术的发展，刚性悬挂技术可充分利用第三轨道供电的大接触面积优势，有效解决轨道自重过大而不能悬吊的难题。同时也能有效减少地面设备对轨道结构造成的破坏。在城市轨道交通系统中，地面轨道和地下轨道的无缝连接保证了高架轨道的无缝衔接，而不需要额外更换机车。同时，也让地面上的工作人员和车辆，不再需要额外的维修。另外，集电靴技术应用于刚性悬挂系统，使得刚性接触网基本不存在集电靴脱落问题，可大幅提高工作效率。

3.2柔性接触网

在一般简单的悬挂设计中，一般都没有考虑受力线，只有金属丝。该结构具有支撑高度高、结构简单等优点，因而不需承受过大的载荷。此外，这种方法还能降低车辆行驶时由于车辆晃动引起的噪声，且对线路本身影响不大。因此，简单悬挂技术在城市轨道交通、城市轻轨系统中得到了广泛的应用。尽管单线悬挂系统能够满足某些特殊的使用要求，但在高速列车中，它的作用是至关重要的。虽然采用了简单的悬挂方式，但其局限性也很明显，主要体现在悬挂点处有硬点，且跨距较小，且在运行过程中易因导线问题引起摇摆、摇摆等现象。由于双绞线接触网的上述局限性，使得其在高速铁路中几乎不可能实现。链式悬挂技术巧妙地解决了单悬吊跨距小、受力弱的难题。在城市轨道交通中采用链式悬挂技术，可以明显地提高地铁的运行速度。

3.3第三轨技术

城市轨道交通第三轨道主要由六部分组成，即接触轨头，接触轨，防爬装置，安装基座，端弯头。接触轨所采用的材料以橡胶或塑料为主，具有良好的绝缘和耐磨性能。钢铝复合轨道结构具有轻质、高导电、低损耗等优点。接触轨头可分为温度膨胀型和普通型两类，其中温度膨胀型可有效解决因环境温度变化引起的接触轨道膨胀问题。因此，该接触轨头能有效避免因接触网线路出现故障而不能及时检修的问题。标准连接采用铝合金围板，这样既能加强各部位的导电轨，又能避免伸缩缝产生的问题。该结构避免了因接触压力过大而引起的变形问题。采用末端弯管，可保证集电靴在接触段的平滑和平稳。另外，通过调整接触轨端部挡块与轨道间的间隙，使其达到合理的范围，以确保接触网设备在运行时的安全。采用防爬装置，可有效地限制轨道伸缩部分的伸缩范围。由于接触轨长、柔性大，需要在轨道上安装基座以支承整体结构。安装基座通常采用绝缘材料，可安装于轨枕或轨道道床。

第三轨道采用钢-铝复合接触轨，具有良好的导电性和较低的单位电阻，可有效降低牵引网耗电量。采用复合材料还可将线路中所产生的热量向外传导，从而提高供电系统的安全性与稳定性。轨道交通不需要在线路外设置专用电缆，从而大大降低了运营费用。因此，接触轨道不仅适用于地铁车辆，也适用于其它车型，如公交车、轻轨等。接触轨采用复合材料，具有良好的抗腐蚀、抗磨损性能，减少维修工作量，降低维修费用。

4结语

随着我国经济的快速发展，我国城市轨道交通建设规模不断扩大，为市民提供更加便捷的出行体验。为了有效地提高人们出行的舒适性和安全性，必须确保城市轨道交通的稳定供电。然而，随着城市轨道交通规模的不断扩大，其规模也越来越大，给供电系统提出了新的挑战。针对这一现状，需要对城市轨道交通直流牵引供电核心技术进行深入研究，不断优化。以保证供电系统的稳定运行，保证城市轨道交通的正常、高效运行。这样既方便了市民的出行，又保证了他们的安全。

参考文献：

[1]梁振刚.城市轨道交通牵引供电及电力技术分析[J].电子元器件与信息技术,2020,4(08):107-108.

[2]刘维,陈亚慧.城市轨道交通牵引供电及电力技术探究[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2020,(05):166-167.

[3]胡银全,张浩然,刘杰.城市轨道交通牵引供电及电力技术[J].南方农机,2020,51(08):203-204.