地鐵車三軌供電方式優(yōu)缺點

趙密強(qiáng) 王藝男

【摘要】隨著國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，軌道交通成為城市交發(fā)展的最佳方案。地鐵牽引供電系統(tǒng)三軌供電，可以降低運(yùn)維成本，我國使用三軌供電保護(hù)系統(tǒng)主要依賴于國外廠家，研究地鐵列車三軌供電方式優(yōu)缺點對我國地鐵交通建設(shè)發(fā)展具有重要實際意義。

【關(guān)鍵詞】地鐵軌道交通;三軌供電方式;特點分析

在我國典型工業(yè)化進(jìn)程背景下，社會經(jīng)濟(jì)等各領(lǐng)域得到快發(fā)在，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)具備與發(fā)展大國匹配的規(guī)模，社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展同時出現(xiàn)資源依賴等問題，要保證經(jīng)濟(jì)社會良好發(fā)展，需要解決嚴(yán)重影響城市秩序的交通擁堵問題，不利于國家能源安全的石油對外依存問題，造成資源浪費(fèi)的重工業(yè)等產(chǎn)能過剩問題。隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展，軌道交通迅速發(fā)展，保護(hù)裝置為保證地鐵牽引供電系統(tǒng)安全車供電發(fā)揮重要作用，我國直流牽引供電系統(tǒng)研制起步較晚，研究牽引供電保護(hù)系統(tǒng)對軌道交通發(fā)展具有重要意義。

1.地鐵機(jī)車三軌供電系統(tǒng)的特點

隨著地面交通負(fù)荷增加，必須發(fā)展立體交通緩解交通擁堵問題。公共軌道交通系統(tǒng)是解決城市交通擁堵問題的有效手段。城市軌道交通站點間行車時間短，軌道交通適應(yīng)于城市大規(guī)模出行需求【1】。

城市軌道交通形式有地鐵，快軌系統(tǒng)等。地鐵車輛由制動裝置等部分組成。地鐵牽引供電系統(tǒng)采用直流供電制式，車輛受流為接觸網(wǎng)與第三軌受流，受流裝置將電流引入動車，IE地鐵項目多用三軌供電方式，列車采用集電靴受流方式，將電能引入車主電路中，列車將接觸受流方式分為上下側(cè)面接觸【2】。牽引供電系統(tǒng)包括牽引變電站，牽引接觸網(wǎng)等構(gòu)成供電網(wǎng)絡(luò)，鋪設(shè)牽引接觸網(wǎng)要求安裝順直平滑，保證車輛運(yùn)行穩(wěn)定供電，牽引供電系統(tǒng)應(yīng)具有足夠耐磨性，接觸網(wǎng)沿運(yùn)行軌道架設(shè)，易受到諸如天氣等外因條件影響。

國內(nèi)三軌結(jié)構(gòu)與安裝工藝，檢測試驗較為成熟，形成《軌道交通鋼鋁復(fù)合導(dǎo)電軌技術(shù)要求》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但對三軌供電系統(tǒng)受流滑板性能參數(shù)等內(nèi)容未建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，三軌供電系統(tǒng)受流質(zhì)量評價是綜合性復(fù)雜問題，是三軌設(shè)計中優(yōu)化技術(shù)參數(shù)的依據(jù)，標(biāo)準(zhǔn)缺失導(dǎo)致受流器設(shè)計中參數(shù)選取不確定，認(rèn)識規(guī)范受流滑板與接觸軌作用關(guān)系，是完善城軌供電系統(tǒng)的必要條件。隨著軌道交通建設(shè)發(fā)展，行車密度提高對遷移供電接觸網(wǎng)提出更高的要求，要求高頻詞運(yùn)行公安單系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，第三軌受流器與接觸軌壓力保持一定范圍內(nèi)，接觸壓力過小導(dǎo)致受流器脫離第三軌，對車輛造成電弧損傷。接觸壓力過大導(dǎo)致接觸網(wǎng)磨耗嚴(yán)重，導(dǎo)致受流器損壞發(fā)生事故。

相比接觸網(wǎng)供電網(wǎng)上，第三軌供電具有便于維修管理，占用空間面積小等優(yōu)點。三軌供電方式在軌道交通領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。三軌系統(tǒng)主要由供電接頭，防爬器，供電電纜等構(gòu)成。第三軌是沿軌道線路敷設(shè)的附加接觸軌，東歐國家地鐵采用DC750V三軌供電方式，比DC1500V供電制式機(jī)車取流大，牽引供電系統(tǒng)采用直流供電方式，具有調(diào)速范圍廣等優(yōu)點，各國修建地鐵多采用三軌供電制式。三軌供電方式牽引系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)差異故障形式不同。

2.三軌供電直流保護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

直流供電保護(hù)系統(tǒng)有助于確保地鐵安全運(yùn)行。供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，選擇性切除故障，避免電氣參數(shù)變化引起保護(hù)裝置誤跳閘。確保地鐵機(jī)車提供可靠供電，地鐵交通發(fā)展初期，直流供電系統(tǒng)性能不完善，僅靠電流速斷保護(hù)切除短路故障。

保護(hù)裝置使用大量繼電器等元器件，由于使用使用元器件數(shù)量多，降低了系統(tǒng)安全可靠性。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微處理器應(yīng)用提高保護(hù)裝置可靠性。數(shù)字式保護(hù)裝置提高了自動化程度。未來發(fā)展趨勢是向計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。微機(jī)保護(hù)硬件發(fā)展到32位微機(jī)保護(hù)，直流供電系統(tǒng)對微機(jī)保護(hù)要求提高，應(yīng)具有與其他保護(hù)裝置共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)能力等。

要求保護(hù)裝置具有PC機(jī)的功能，目前地鐵直流保護(hù)裝置僅能作用于故障元件切除，要求使保護(hù)單元共享系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，保護(hù)單元分析故障確保系統(tǒng)運(yùn)行安全性，是繼電器保護(hù)裝置發(fā)展趨勢。實現(xiàn)機(jī)電保護(hù)計算機(jī)化下，保護(hù)裝置可以獲取故障信息數(shù)據(jù)，將其獲得信息傳遞給網(wǎng)絡(luò)控制中心，每臺保護(hù)裝置可以完成機(jī)電保護(hù)功能，完成測量數(shù)據(jù)通信，測量一體化。人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域得到應(yīng)用，相關(guān)理論應(yīng)用于直流供電系統(tǒng)保護(hù)中。

我國直流保護(hù)領(lǐng)域研究處于起步階段，地鐵領(lǐng)域采用三軌供電方式地鐵項目，采用國外引進(jìn)保護(hù)裝置，如廣州地鐵采用SIMENS公司保護(hù)單元。保護(hù)產(chǎn)品主保護(hù)為di/dt+△I保護(hù)，定時限過流保護(hù)為后備保護(hù)。直流裝置尚未實現(xiàn)國產(chǎn)化，原因是缺乏實測數(shù)據(jù)對保護(hù)裝置可檢驗。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊莉莉.DC1500V三軌供電系統(tǒng)直流饋線保護(hù)研究[D].四川：西南交通大學(xué)，2008.

[2]尹洪權(quán).地鐵車輛受流器與第三接觸軌穩(wěn)定性研究[D].四川：西南交通大學(xué)，2016.