軌道車輛輔助供電控制系統(tǒng)淺析

【摘要】隨著我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，城鎮(zhèn)規(guī)模日益壯大以及城鎮(zhèn)人口數(shù)量顯著增加，以電力驅(qū)動為主的城市軌道交通車輛在城市公共交通中越來越位于領(lǐng)先地位。軌道交通所具有的美化環(huán)境、優(yōu)化城鎮(zhèn)結(jié)構(gòu)組成、暫緩城市交通擁擠現(xiàn)象等特點，以及軌道車輛的運客量大、安全舒適、方便快捷等諸多優(yōu)點已經(jīng)獲得越來越多城市的青睞。本文淺要分析軌道車輛輔助供電控制系統(tǒng)方面的供電系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】軌道車輛；輔助供電；輔助變流器

一、前言

輔助供電控制系統(tǒng)是軌道車輛所必不可少的重要組成成分，軌道交通車輛的車載輔助電源可為司乘人員車廂的空調(diào)、照明設(shè)備、通風(fēng)機、蓄電池充電器、通信信號、冷卻系統(tǒng)、軌道列車的牽引和制動控制、網(wǎng)絡(luò)控制等設(shè)備供電。為保證軌道車輛的制動、牽引等系統(tǒng)正常工作，車上必須設(shè)有相應(yīng)的的輔助控制裝置，比如說變壓器所用的冷卻用油泵、冷卻用風(fēng)機、變流器所用的冷卻用水泵以及可以產(chǎn)生風(fēng)的空氣壓縮機。同時為了保證舒適安全的司乘人員旅途環(huán)境和司機的工作環(huán)境，車上還會安裝有電熱器、冰箱、信息顯示裝置、自動售貨機等電器輔助設(shè)備。

軌道車輛輔助供電控制系統(tǒng)由三相交流供電系統(tǒng)和直流供電系統(tǒng)組成。其中三相交流供電系統(tǒng)主要由輔助變流器和三相輔助設(shè)備電機組成，由輔助變流器提供電力；而直流供電系統(tǒng)主要由整流裝置、直流用電等設(shè)備以及蓄電池組成，由整流裝置和蓄電池提供電力。軌道車輛的供電控制系統(tǒng)和照明系統(tǒng)需要由直流電源來提供電力，而當牽引變壓器、高壓設(shè)備發(fā)生故障時，由蓄電池和充電器來提供電力。

二、軌道車輛輔助供電控制系統(tǒng)供電方式

軌道車輛輔助供電控制系統(tǒng)主要負責(zé)除了牽引系統(tǒng)主電路之外各種其他設(shè)備的供電工作。軌道車輛輔助供電控制系統(tǒng)的供電工作主要由交流供電和直流供電來完成。下面簡要分析軌道車輛輔助供電控制系統(tǒng)的供電系統(tǒng)。

1、集中供電系統(tǒng)

軌道車輛大部分由兩動一拖（3節(jié)6車輛）構(gòu)成一個單元，這樣的兩個單元組成一輛列車。在每一列列車的集中供電的系統(tǒng)中，裝有兩臺輔助變流器，通過系統(tǒng)的三相輸出接觸設(shè)備向3節(jié)車廂提供電力，每單元共用一臺控制電源，這便是輔助變流器的運行過程。

倘若采用的是集中供電系統(tǒng)的擴展供電方式，當其中大家一個輔助變流器發(fā)生故障時，三相輸出接觸器會保持斷開狀態(tài)，與此同時，集中供電系統(tǒng)的閉合擴展供電接觸器會及時將備用電流輸入有故障單元來確保故障單元的正常運作，這樣便可使得兩個單元各自獨立工作；倘若是集中供電系統(tǒng)的并聯(lián)供電方式，軌道車輛的兩個單元是貫通的，由軌道車輛統(tǒng)一提供電量。這便使得某個單一的輔助變流器不能滿足該車輛正常運行所需供電量，因此，這時候需要及時除去一些不必要的需要供電的設(shè)備。

使用集中供電系統(tǒng)的軌道車輛充分應(yīng)用了輔助變流器和充電機，能減少軌道車輛設(shè)備裝置并且方便布置。相對于分散式以及并聯(lián)式供電系統(tǒng)，整體軌道車輛輔助供電控制系統(tǒng)的電源裝置總重量很輕，這樣既環(huán)保又節(jié)能，此外軌道車輛所需維修保養(yǎng)工作量及使用費用低，進而可以降低整體壽命周期成本。所以說集中供電系統(tǒng)是目前階段軌道車輛的主流應(yīng)用。

2、分散供電系統(tǒng)

分散供電系統(tǒng)即指沿著軌道車輛線路的城市電網(wǎng)分別向各個沿線的軌道車輛牽引變電所和降壓變電所提供電力。軌道車輛的分散供電系統(tǒng)在每節(jié)車上都配備一臺輔助變流器，由分散供電系統(tǒng)的三相輸出接觸器從中央控制系統(tǒng)獲取電力。這邊要要求城市電網(wǎng)在軌道車輛沿線備有足夠的變電站以及備用容量，并能保障軌道車輛牽引供電的可靠性。倘若有一臺輔助變流器發(fā)生故障時，不影響整體供電情況；而當出現(xiàn)三臺輔助變流器故障時，這時候只要關(guān)掉一部分空調(diào)壓縮機便可確保軌道車輛所有通風(fēng)機組的正常工作，仍然能確保軌道車輛的安全性以及無限速的運營；假如出現(xiàn)四臺甚至是五臺輔助變流器發(fā)生故障，一定要關(guān)掉所有空調(diào)設(shè)備來確保軌道車輛能夠正常運營到最近的站點，然后要組織旅客換乘其他車輛?？傮w說來，采用分散供電系統(tǒng)對供電要求小，不過整體壽命周期成本以及軌道車輛總重量與集中供電系統(tǒng)比起來要高的很多，因此只能說是各有優(yōu)缺點。

3、集中供電系統(tǒng)與分散供電系統(tǒng)的比較

在軌道車輛輔助變流器設(shè)備應(yīng)用的數(shù)量中，集中供電系統(tǒng)要比分散供電系統(tǒng)要少的多，這樣其維護檢修的成本要低；相應(yīng)的，分散供電系統(tǒng)的故障冗余能力相較說來強的多，不過軌道車輛電線布置更為復(fù)雜，使得檢修維護成本更高?，F(xiàn)在的集中供電系統(tǒng)大多數(shù)采用的擴展供電方式，也就是說每一個單元都是獨立工作的，如若一個單元出現(xiàn)故障，也只能影響到本單元。而分散供電系統(tǒng)多數(shù)采用的是并網(wǎng)供電形式，其抗負載沖擊能力要比集中供電系統(tǒng)強的多。

關(guān)于某城市的軌道車輛究竟要采取哪種供電方式，這便要依據(jù)城市軌道交通的用電負荷以及該城市電網(wǎng)的整體情況進行詳細的具體分析。假使該城市的電力資源匱乏或者變電站較少，這時候若要采用分散供電系統(tǒng)便要建立多個地區(qū)新變電站進而使得投資成本增大，那么這種情況下采用集中供電系統(tǒng)就比較合適。假如說某城市的電力資源非常豐富，城市軌道交通線路的周邊地區(qū)變電站足夠用并且電容量較多，那么采用分散供電系統(tǒng)便可節(jié)省投資成本。不過，當某城市具體電網(wǎng)情況介于上述兩種現(xiàn)象之間時，便可考慮采用分散與集中相結(jié)合的供電方式。而我國目前大多數(shù)城市軌道交通采用的是集中供電系統(tǒng)，該供電系統(tǒng)具有供電可靠性高、運行穩(wěn)定以及方便管理等優(yōu)點。

三、結(jié)束語

不難看出，會有更多的城市將城市軌道交通的建設(shè)加入城市規(guī)劃，因此需要大力發(fā)展容量大、速度快、能耗低與環(huán)保性能好的城市軌道交通技術(shù)?，F(xiàn)在軌道車輛相應(yīng)部門對車輛能耗特別注目，車輛制造廠開始致力于車輛的減重，軌道車輛采用集中供電系統(tǒng)要比采用分散供電系統(tǒng)節(jié)能的多，因此目前新生產(chǎn)的城市軌道車輛更傾向于采用集中并網(wǎng)供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)將成為今后城市軌道車輛的主要發(fā)展方向，其市場前景廣闊。

參考文獻

[1]李國平.國內(nèi)外高速列車輔助供電系統(tǒng)[J].機車電傳動，2003（5）.

[2]郭曉燕.鐵道機車的輔助電源系統(tǒng)[J].機車電傳動，2008（4）.

[3]熊成林，馮曉云.不同結(jié)構(gòu)的列車輔助供電系統(tǒng)分析與比較[J].機車電傳動，2008，（2）.