新一代智能化城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)關鍵技術

喬曉哲

摘要：隨著城市化建設工作的不斷深入，城市軌道交通系統(tǒng)承載著越來越重要的運輸責任，其牽引供電系統(tǒng)內部結構復雜、設備種類多樣，并且存在再生制動能量浪費問題。針對這類情況，為了滿足社會發(fā)展對城市軌道交通系統(tǒng)的要求，對交通系統(tǒng)內部新一代智能化的四象限變流、混合式牽引供電、分布式協(xié)同吸收、故障診斷、壽命預測、在線智能融冰等關鍵技術展開了分析和研究，以提高城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的智能化發(fā)展水平。

關鍵詞：新一代智能化;牽引供電系統(tǒng);關鍵技術

伴隨我國社會經濟的發(fā)展和城市化建設工作的不斷進行，各大城市交通擁堵和環(huán)境問題逐漸加劇，給人們的生產生活帶來不小的影響。發(fā)展輕軌、地鐵等城市軌道交通項目，是諸多問題的有效解決措施，在節(jié)能、無污染、安全等級高、運輸量大以及空間小的發(fā)展要求之下，出現了新一代、智能化的牽引供電系統(tǒng)關鍵技術，為進一步高城市軌道交通系統(tǒng)的現代化水平打下了基礎。

一、新一代智能化牽引供電系統(tǒng)分析

傳統(tǒng)的城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)采用了單線不可控的變流方式，也就是二極管整流，這種變流方式存在諸多弊端，雖然又引入了中壓能饋裝置，對列車再生制動能量回饋問題有了一定的解決，但是中壓能饋裝置也只能在單一逆變狀態(tài)下工作，傳統(tǒng)軌道交通中牽引供電系統(tǒng)還存在諸多問題。

在這一基礎之上，產生了新一代的牽引供電系統(tǒng)，其以四象限變流技術為顯著特征，在四象限變流能力之下，能夠實現牽引供電、無功補償、回饋節(jié)能以及智能融冰等多種功能。在四象限變流技術的基礎之上，通過優(yōu)化控制功能特性、拓展系統(tǒng)應用等，進一步滿足用戶需求，形成了更加智能化的牽引供電系統(tǒng)。如果普通的牽引供電設備只能稱其為功能設備，是以滿足特殊功能為目標。在這基礎上，具有一定適應能力與感知能力的設備就成為了智能設備。

在智能設備的基礎之上，新一代智能設備應具備高度互聯、全面感知、有機融合以及數據共享等功能，在現代化技術不斷發(fā)展的時代背景之下，在牽引供電系統(tǒng)四象限變流設備中融入人工智能程序，提高其智能化程度，可實現自動優(yōu)化運行參數、智能化的故障檢測以及壽命預測等功能[1]。

二、新一代智能化軌道交通牽引供電系統(tǒng)關鍵技術研究

（一）大功率四象限變流

基于功率半導體技術的發(fā)展，發(fā)揮功率模塊的容量大、功率密度高、可靠性強等優(yōu)勢，在軌道交通牽引供電系統(tǒng)中應用智能功率模塊，提升單變流器容量等級，在這一過程中，還需對模塊散熱、均流以及電磁兼容等問題進行解決。

（二）混合式牽引供電

混合式牽引供電解決四象限變流器與二極管整流機組并聯問題和外特性配合問題。

（三）分布式協(xié)同吸收

在虛擬內阻的基礎上，形成分布式協(xié)同吸收技術，完成分布式吸收列車產生的再生制動能量，提高軌道交通系統(tǒng)內部制動能量的利用效率，降低返送上一級點我那個的概率[2]。

（四）分散式無功補償

軌道交通牽引供電系統(tǒng)中壓環(huán)網中有分布電容存在，這種情況會導致系統(tǒng)在低負荷及夜間時段功率因數降低，所以需要在主變電所配置無功補償裝置。新一代智能化牽引供電系統(tǒng)中，通過四象限變流器發(fā)出無功功率，能夠對中壓環(huán)網實現無功補償。與傳統(tǒng)變電所專用的無功補償裝置相比，這種分散式無功補償的方式，有效提高系統(tǒng)的功率因數，并且促進牽引供電系統(tǒng)功能的完善化，簡化設備以及降低成本，有助于系統(tǒng)經濟效益的進一步提高[3]。

（五）直流接觸網智能融冰技術

四象限變流具有一定的可控性，利用這種可控性，將相關功能植入系統(tǒng)軟件之中，能夠實現兩個變電所接觸網之間的電流流動，產生熱力，實現了惡劣天氣下對接觸網的智能融冰。

（六）信息智能化技術

信息智能化是社會未來發(fā)展的方向，在牽引供電系統(tǒng)中，信息智能化技術的發(fā)展，包含了數據的采集、網絡信息綜合、故障診斷以及壽命預測等，各項功能的實現，都需要以底層硬件作為基礎。利用高速以太網，向智慧終端傳輸設備的運行數據，在數據的分析與處理基礎上，完成對設備的故障診斷和壽命預測[4]。

三、結束語

綜上所述，為了滿足城市中人們的出行需求，提高軌道交通系統(tǒng)的運行安全性和穩(wěn)定性，對新一代智能化軌道交通牽引供電系統(tǒng)中關鍵技術進行了分析和研究，包括智能故障檢測技術、壽命預測技術、信息智能化技術、直流接觸網智能融冰技術、分布式協(xié)同吸收、分散式無功補償等技術，實現了軌道交通牽引供電系統(tǒng)的進一步智能化發(fā)展。

參考文獻：

[1]靳晶.城市軌道交通交流牽引供電系統(tǒng)及其關鍵技術[J].城市建設理論研究（電子版），2018（21）：75.

[2].高效-智慧-可持續(xù)的城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)[J].城市軌道交通，2018（07）：50-51.

[3]陳杰.新一代智能化城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)關鍵技術[J].電氣時代，2018（07）：72.

[4]劉建，劉志剛.新一代智慧型城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的創(chuàng)新理念與實踐[J].都市快軌交通，2018，31（01）：129-135.

[5]張志學， 何多昌， 張鐵軍， et al. 城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)采用PWM回饋電能方案研究[J]. 鐵路技術創(chuàng)新， 2011（5）.

[6]黃小紅. 城市軌道交通車輛再生制動能量回饋系統(tǒng)PWM整流器容量計算方法[J]. 城市軌道交通研究， 2014， 17（1）：83-85.

（作者單位：常州市軌道交通發(fā)展有限公司運營分公司）