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简论市域轨道交通牵引供电制式的选择与优化

发表时间：2020/8/7 来源：《基层建设》2020年第10期作者：邓锦林

[导读] 摘要：供电制式的选择不同，它所建线路的技术和建设标准就不同，故障处理方式也就不同，对市域轨道交通的运营服务水平和可靠性会产生影响也会不同。

        武汉地铁运营公司湖北省武汉市 430030
        摘要：供电制式的选择不同，它所建线路的技术和建设标准就不同，故障处理方式也就不同，对市域轨道交通的运营服务水平和可靠性会产生影响也会不同。由此看来供电制式的选择是城市轨道交通线规划的一个重要部分。
        关键词：市域轨道交通；牵引供电制式；选择；优化
        引言
        轨道交通牵引供电制式，对社会的发展有着重要的现实意义，它能够影响到城市轨道交通的车辆配置、供电系统配置及投资成本，运营服务质量、城市景观的布置。为了促进社会的发展，完善城市轨道交通线网的规划，就需要对牵引供电制式进行研究和完善。
        1轨道交通供电系统
        城市轨道交通供电系统主要由外部供电系统和内部供电系统构成，内部供电系统又分为牵引供电系统和动力照明供电系统。它的主要作用是为城市交通运行供给所需要的电能，保证城市交通的够正常运行。城市轨道交通供电系统构成如下图：

        图l 城市轨道交通供电系统构成
        1.1牵引供电系统
        牵引供电系统是由牵引变电站、馈电线、牵引接触网和回流线组成。首先牵引变电站将高压交流电变为低压直流电，接着馈电线将直流电送到接触网上，最后电动车通过授流器与接触网接触获得电能。
        1.2动力照明供电系统
        动力照明供电系统主要由降压变电所和动力照明配电线路组成，主要为车站和区间的设备提供电源，如各类照明、扶梯的动力机械设备电源和通信设备电源。
        2牵引授流方式的比较
        2.1柔性架空接触网
        柔性架空接触网在城市轨道交通工程中被广泛使用，使用过程中大多采用全补偿弹性链形悬挂和简单链形悬挂。使用链形悬挂可以消除接触导线的硬点，有利于达到列车较高运行速度的要求。
        2.2刚性架空接触网
        刚性架空接触网主要由接触导线、汇流排和支持装置等构成。刚性汇流排夹持接触线，主要通过与受电弓的接触滑动向列车供电。刚性悬挂接触网没有架空柔性接触网对高速度的适应性更好，但刚性悬挂对设计、施工质量要求较高。
        2.3不同授流方式接触网对土建净空的要求
        一般来说，交流授流方式与直流授流方式相比较，使用交流接触网供电的成本更低，但是地下的架空接触网电压高，所以它相比于直流牵引需要更高的净空，但同时也增加了的造价。在地下线路所占比例较大的情况下，交流架空接触网相较于直流授电方式在经济上缺乏一定优势。此外，市域轨道交通的土建净空还需考虑空气动力学效应等因素的影响，因为接触网和空气动力学效应共同决定其土建的净空高度。
        3市域轨道交通车辆与牵引供电的关系
        3.1市域轨道交通车辆对供电的适应性分析
        市域轨道交通车辆有很好的适应性，无论是交流供电还是直流供电，又或者是柔性、刚性授流，它都能很好的适应。交流牵引供电相对于直流牵引供电在节能上更具优势，是因为交流牵引供电的电压高，电流小，使用牵引交流供电可以减少大功率车辆的受电弓数量，从而达到节能的效果。
        3.2供电系统故障特点及影响
        一般来说，为促进城市的发展，会对市域轨道交通的服务水平要求很高，供电系统不仅要供电正常，还要能对发生故障时的水平和特点进行研究。（1）主变电所的运行方式对故障产生的影响：牵引供电系统在正常运行时，应满足远期规划行车密度的要求，根据市区和郊区不同时期的运行量，科学合理地确定故障情况下的供电能力，保证出现故障时列车能够正常运营，提高轨道交通的服务水平。（2）接触网的馈电结构对故障产生的影响：牵引供电主要分为直流牵引供电和交流牵引供电两种方式。交流牵引供电与直流牵引供电相比，它的优点是，减少了中间整流的环节，简化了结构，降低了故障率。（3）授流方式对故障产生的影响：柔性架空接触网一般采用全补偿简单链形悬挂，它的弓网关系好，磨耗特性低。但它也存在较多问题：第一结构复杂，运营中容易损坏，产生位移或变形的问题，所以要经常对它进行修补和维护，致使工作量加大；第二发生故障时影响范围较大，对故障进行抢修需要很多的设备和人员，会花费大量的费用；第三故障情况下修复时间较长，断线与刚性接触网相比，断线影响大，恢复难度大。刚性接触网结构简单，有较好的稳定性，不需要经常维修，且工作量小，费用低。
        4牵引供电方式的优化
        4.1牵引供电方式的优化
        结合直流牵引和交流牵引这两种供电方式，可以采用更优化的供电方式（如图2所示）：接触网一般是由各车站所设立的分段开关站进行供电，其主变电所对分段开关站进行供电，而分段开关站在直接向接触网供电，从而保证接触网分段与分段开关保持一致性。为了更优化供电方案，在选择电缆时可以采用35kV环网电缆，其供电距离也比例性延长，但是35kV环网电缆的投资比较大。

        图2 市域轨道交通牵引供电方式优化方案
        4.2车辆对授流方式的适应性优化
        从目前的情况来城市轨道交通列车的最高运行速度是120km/h，还远远达不到干线电气化铁路新型受电弓允许的最高运行速度，所以受电弓所能承受的最高运行速度还有较大的提升空间。同时为了保证受电弓的正常取流，则需要选择运行速度较高的受电弓，以此来保证列车的正常供电。有研究表明，主动适应式受电弓能更好的改善弓网关系及减少弓网的磨耗。
        结束语
        综上而言，为促进市域轨道交通隧道区段牵引供电制式的发展，交流牵引供电与刚性接触网的组合无疑是很好的选择，它能够优化各的适应性。如果地上或高架区段采用交流牵引供电与柔性接触网的供电方式的话，就需要对这种供电方式进行深入的研究，从而提高安全性，避免出现故障。
        参考文献：
        [1]李剑，刘孟恺，高宏.市域轨道交通牵引供电制式的选择与优化[J].城市轨道交通研究，2019，22（6）：159-162.DOI：10.16037/j.1007-869x.2019.06.036.
        [2]王开康.城市轨道交通不同牵引供电制式下的电源系统共享方案[J].城市轨道交通研究，2019，22（9）：53-56.DOI：10.16037/j.1007-869x.2019.09.012.
        [3]李鹏程.关于城市轨道交通牵引供电制式选择的研究[J].建筑工程技术与设计，2019，（1）：1490.DOI：10.12159/j.issn.2095-6630.2019.01.1432.
        [4]徐永路.城市轨道交通不同牵引供电制式的比较[J].数字化用户，2018，24（36）：91.DOI：10.3969/j.issn.1009-0843.2018.36.088.
        [5]王鸣.对新型城市轨道交通牵引供电制式的探究[J].建材与装饰，2013，（40）：134-135.