1、1新型城市轨道交通牵引供电制式的探讨摘要：牵引供电系统制式的选择对于轨道交通来说意义重大。根据多年的建设经验以及结合国内外情况，从多个角度分析不同方面的因素对于选择牵引供电系统制式的影响，为各种运载系统的建设选型提供一些建议。 关键词：城市轨道交通；牵引供电系统；选型；制式；对比 中图分类号：C913.32 文献标识码：A 文章编号： 随着城市轨道交通在我国的蓬勃发展，牵引供电系统的形式呈现多样化。牵引供电系统是轨道交通的主干系统，肩负着为列车提供能源的重任，它的选型不能单纯从本身的技术特征出发，而应该基于整个运载系统的各方面要素而做出选择。牵引供电系统的制式差别，主要包括了交流或直流的选取、
2、牵引网电压、受流方式（接触网或接触轨）等，对这些要素，往往不能孤立地判断优劣，应该更多地基于系统运输能力、车辆制式（配套程度） 、系统复杂性和可靠性、设备的造价和市场情况等因素考虑。各种制式的牵引供电系统，都有其最佳适用的运载系统，没有放之皆准的最佳制式，只有适合具体运载系统的最佳制式。 21 运载能力和车辆的影响 运载能力和车辆是不同运载系统之间的主要差别。目前世界上城市轨道交通的类型，有很多种分法，如：按走行方式分为轮轨、胶轮、单轨、磁悬浮等系统，按车辆类型分为 A 型、B 型、C 型、L 型，还有按地铁、轻轨、有轨电车的传统分法等。随着轨道交通的发展，不同类型系统间的界限已日渐模糊，其中
3、一种较为实用的分法，还是基于运载能力分为大运量、中运量、小运量系统，根据运载能力选择牵引供电系统的类型更加科学。 选择一条运载系统的牵引供电系统类型，应优先从运载能力考虑，将车辆的选型与牵引供电系统的选型统筹考虑。脱离牵引供电系统的车辆选型有可能导致无法发挥整个运载系统的输送能力，或者出现高投资、低效率的情况。 2 线路类型和车站间距的影响 线路类型和车站间距等外在因素直接影响和制约了牵引供电系统的选择：一方面，地下和地面的线路差别对于受流形式的选择起决定性作用；另一方面，牵引网电压、牵引所布点、供电半径和越区供电能力等也受制于车站间距。 线路类型、列车运行速度对受流形式选择的重要性，超过受流
4、本身技术的重要性。 牵引网电压、牵引所布点均受制于站间距等条件。通常在城市中心区，地下线路居多、站间距较小、客流较大，选择直流 1 500 V 不仅减3少了牵引所数量、减小设备用房，还提高了牵引网压水平和驱动距离。而随着我国城市轨道交通的发展，在一些特大城市的远郊修建的市郊铁路，因其站间距较大（如4 km） ，采用直流牵引网，压降过大，导致驱动距离严重不足，可以考虑采用 25 kV 的干线铁路电压制式。 3 3 新型供电制式的探讨 3.1 供电制式的选择原则 供电制式的选择原则需遵循以下 3 个原则： （1）客流量和最大站间距。客流量是轨道交通设计的基础。根据预测客流量大小选择适用的电动客车类
5、型和列车编组数量。大运量轨道交通系统一般采用 DC 1 500 V 电压；中运量轨道系统可采用 DC 750 V 或 DC 1 500 V。线路最大站间距是确定牵引供电电压的重要因素，如果线路有跨海段或跨江段，区间很长且无法设置区间牵引变电所的线路应选用 DC 1 500 V。 （2）供电安全可靠性。轨道交通是城市交通的骨干，一旦牵引网发生故障造成列车停运，就会严重影响市民出行，引起城市交通混乱。因此，安全可靠是选择供电制式的最重要条件。 （3）工程综合投资成本。降低工程综合投资成本是城市轨道交通工程建设必须考虑的重要因素。不单要考虑供电系统的初次投资成本，还应兼顾线路后期运营成本。由于直流供
6、电制式不可避免地带来杂散电流腐蚀问题，严重影响区间隧道、桥梁以及车站结构和沿线金属管线的使用寿命，因此需考虑对整个城市轨道交通工程综合投资成本的影响。 43.2 四轨供电技术的探讨 典型四轨系统是在三轨系统的基础上发展起来的，受电轨和回流轨采用相同类型的钢铝复合轨，受电轨负责向机车不间断地提供电能，回流轨与变电所负极柜相连，形成一个完整的供电回路。 地铁直流牵引四轨供电系统由于回流轨彻底与道床等其他设施绝缘，不存在杂散电流腐蚀问题和钢轨电位过高问题。 3.3 新型供电制式的研究 DC 1 500 V 网轨混合型牵引供电制式是结合目前国内轨道交通常见的 DC 1 500 V 接触网和 DC 1
7、500 V 接触轨 2 种供电制式而形成的新型城市轨道交通供电制式。如图 1，正常情况下，采用 DC 1 500 V 接触网受电向列车馈送电能，牵引电流经接触轨返回牵引变电所。当 DC 1 500 V 接触网故障时，改由 DC 1 500 V 接触轨受电，走行轨作回流网将牵引电流送回牵引变电所。 4 其他一些问题的思考 (1）杂散电流的影响。选择直流牵引电压制式，钢轨回流，必然会产生杂散电流。从国内情况看，北京、广州、上海等地的地铁已经因杂散电流的产生对周围的管线、金属构筑物产生了无法忽略的影响。这些影响包括电腐蚀、电势升高、放电等，特别是对石油管道、天然气管道等潜在安全隐患较大。 针对此类情
8、况，可以考虑采用专用接触轨回流的方式弥补直流牵引系统的不足，条件允许的地方也可采用交流牵引系统。 5(2）直流 1500 V 与 750 V 的比较。这两种制式均为直流牵引，原理和系统设置基本相同，区别只是驱动距离的差别。根据目前市场发展来看，直流 1500 V，无论是设计还是设备投资，均优于 750 V 的系统，在常规地铁、轻轨项目上可优先考虑采用。 (3）直流 750 V 与交流 600 V 的比较。在小运量、短距离运载系统中，成熟的车辆系统供应商均可提供 2 种解决方案。但从技术本身来看，直流 750 V 无论是设计的成熟性还是设备的可靠性，均优于交流 600 V系统，在车辆选型统筹考虑的前提下，可以优先考虑直流 750 V 系统。 参考文献 1马沂文,白秀梅.城市轨道交通供电接触网类型的比较J.城市轨道交通研究,2003(1):20.
