城市轨道交通牵引供电及电力技术分析

城市轨道交通牵引供电及电力技术分析

杨中兵

（江苏省徐州技师学院  江苏徐州  221151）

摘要：目前，在我国经济飞速发展的大背景下，城市轨道交通作为城市公共交通的重要组成部分，近些年也获得了较快的发展。牵引供电作为城市轨道交通的核心技术之一，保证了城市轨道交通的安全、稳定和高效运行。因此，对城市轨道交通牵引供电及电力技术进行分析和研究，对于保障城市轨道交通系统的正常运行和提高城市轨道交通运行效率具有重要意义。

关键词：城市轨道交通；牵引供电；电力技术

引言

随着城市化发展进程的持续加快,城市轨道交通作为便捷、高效的公共交通方式,对于缓解城市交通压力、提高出行效率起到了至关重要的作用。然而,随着客流量和运营里程的增加,传统牵引方式已无法满足安全、高效、节能的运营需求,在此背景下城市轨道交通智能化牵引应运而生。智能化牵引供电系统结合了先进的传感器、通信和控制技术,旨在提高供电的可靠性和效率,该系统能够实现精准的能源管理,降低能耗和运营成本,提高轨道交通的安全性能。

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城市轨道交通牵引供电及电力技术分析

2.1分布式协同控制技术

分布式协同控制技术是指将多个智能化牵引供电系统节点连接在一起,实现相互之间的信息交流和协同控制,从而提高整个系统的运行效率和可靠性。传统的牵引供电系统通常采用集中式控制方式,即由一个中心控制系统对整个系统进行管理和调度。而分布式协同控制存在单点故障的风险,一旦中心控制系统发生故障,整个系统可能会瘫痪。

在城市轨道交通智能化牵引供电系统中,分布式协同控制技术应用于列车进站制动时的功率控制。当列车进行制动时,制动功率会不断增大,为确保安全,需要限制直流电压在一定范围内升高。为了实现这一目标,可以采用多个能馈装置来共同接受和吸收进站制动过程中的峰值功率,这些能馈装置分布在系统中的不同位置,通过分布式协同控制技术进行协调和调度。当列车进站制动时,各个能馈装置通过通信网络共享信息,了解当前的功率需求,并根据系统运行状态和电力需求进行自适应调整,协同控制策略可以根据实时的功率需求分配任务给各个能馈装置,使它们按照合适的功率输出,共同接收和消耗进站制动的峰值功率。分布式协同控制技术的应用,确保各个能馈装置之间相互协调,平衡负载,避免某个装置过载,提高系统的稳定性和可靠性。该技术还可以实现对系统功率的动态调整,根据列车运行情况和电力需求进行灵活控制,提高系统的能源利用效率。

2.2分布式载波移向技术

分布式载波移向技术是指将载波通信技术与智能化牵引供电系统相结合,通过在供电线路上传输高频载波信号,实现信息传递和控制命令的发送与接收。在城市轨道交通系统中,智能化牵引供电系统需要实时监测和控制列车的运行状态、能量消耗以及对供电系统的需求等。传统的通信方式可能存在传输速度慢、抗干扰性差等问题,而分布式载波移向技术可以有效地解决这些问题,提高系统的可靠性和实时性。载波通信技术可以在供电线路上传输各种数据信息,包括列车的运行状态、能量消耗情况、故障检测等,这样系统管理人员可以迅速获取到关键的运行数据,进行实时监测和分析。分布式载波移向技术还可以实现快速传递控制命令,例如启动、停车、调整牵引功率等,通过高频载波信号的传输,实现对供电系统的远程控制,提高响应速度和精确度。

2.3智能寿命预测技术

智能寿命预测技术通过采集和分析供电设备的运行数据,结合故障诊断和预测算法,实现对供电设备的寿命预测和健康管理。在城市轨道交通智能化牵引供电系统中,供电设备（如变压器、开关设备等）的正常运行对系统的稳定性和可靠性至关重要。然而由于长期的工作负荷和环境影响,这些设备存在逐渐老化和故障风险的问题,智能寿命预测技术的应用可以有效地解决这些问题,提前预测设备的寿命,并采取相应的维护措施,以确保供电设备的可持续运行。

2.4 交流牵引供电系统的电缆牵引网分段供电与保护技术

在城市轨道交通牵引交流供电系统中，采用电缆牵引网和牵引网分段供电的措施可以有效降低电能的消耗，提高系统的效率和稳定性。首先，电缆牵引网是指将牵引网通过电缆与供电系统相连接，从而实现对牵引网的供电。电缆牵引网的使用可以减少电能传输过程中的损耗，并可以降低供电系统的故障率。在使用电缆牵引网时，需要注意电缆的选择和安装，以及电缆的接头和接线等细节问题。其次，牵引网分段供电是指将牵引网分段进行电能传输，从而实现对线路进行分段保护。牵引网分段供电的方式可以有效减少故障发生时的影响程度，并可以提高供电系统的可靠性。在实施牵引网分段供电时，需要将牵引网分为上下两条线路，分别进行支撑，并将两条线路并联起来。同时，还需要对区间中的线路进行分段的电能传送，从而实现对线路进行分段保护。为了保证供电系统的稳定性和安全性，还需要对变压器进行统一管理，并对牵引网、电缆、接头、接线等进行严格的检查和维护。特别是在牵引网分段供电时，需要定期检查牵引网的接头和接线等细节问题，以确保供电系统的正常运行。采用电缆牵引网和牵引网分段供电的措施可以有效降低城市轨道交通牵引交流供电系统的电能消耗，提高系统的效率和稳定性。在实施过程中需要注意对细节问题的把握和维护工作，从而保障供电系统的正常运行。

结束语

总而言之,我国城市轨道交通行业快速发展仍存在一些问题,如系统架构不清晰、系统安全性能不足、数据管理难度较大、技术应用水平较低等。为提高城市轨道交通牵引供电系统运行效率和服务水平,应积极推动新一代信息技术的应用,实现城市轨道交通牵引供电系统的数字化、智能化、绿色化发展。

参考文献

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