城市軌道交通供電系統(tǒng)新技術(shù)分析

李勇強

摘 要：隨著我國城市化的快速發(fā)展，城市軌道交通建設(shè)不斷加快并日臻成熟，在解決城市交通擁堵問題中發(fā)揮了重要作用，并為居民出行提供了更多便利。同時，城市軌道交通配套系統(tǒng)逐步建設(shè)完善，其中供電系統(tǒng)的建設(shè)效果將直接關(guān)系到列車能否安全運行。文章對城市軌道交通供電系統(tǒng)及電力技術(shù)進行了分析，希望為確保城市軌道交通供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，以及促進城市交通的發(fā)展起到促進作用。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;供電系統(tǒng);新技術(shù);分析探討

中圖分類號：U264文獻標識碼：A文章編號：1674-1064（2021）06-096-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.06.046

軌道交通系統(tǒng)建設(shè)可以根據(jù)不同地域，將其劃分為國家干線軌道交通、城際軌道交通、市域軌道交通，主要包括地鐵、輕軌等類型。隨著我國現(xiàn)代化城市建設(shè)的不斷深入，國內(nèi)市域軌道交通的建設(shè)速度不斷提高。當前，交通系統(tǒng)建設(shè)對供電技術(shù)提出了更高的要求，需要在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，對其進行創(chuàng)新和優(yōu)化，才能滿足系統(tǒng)的運行需求，避免在系統(tǒng)應用中出現(xiàn)電力能源供應不足等問題，影響系統(tǒng)的運行效果[1]。

1 城市軌道交通供電系統(tǒng)制式選擇

供電系統(tǒng)建設(shè)中，制式選擇受到多種因素的影響，例如，相鄰線路的換乘方案、車輛的適應性、機電系統(tǒng)技術(shù)方案等。選擇系統(tǒng)制式的核心內(nèi)容是車輛的速度指標和型號以及電壓的制式、等級。如果發(fā)現(xiàn)需要與國鐵過軌進行聯(lián)合運營，可以選擇動車組的建設(shè)形式。如果需要與地鐵過軌進行聯(lián)合運營，可以選擇地鐵A型車或B型車。計算速度目標值時，要根據(jù)這個數(shù)值的要求，選擇相應的車型，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。車輛大修時要滿足過軌的需求，對現(xiàn)有的電力資源進行實時共享，從而進一步提高建設(shè)的水平。對于城市軌道交通系統(tǒng)的建設(shè)來說，車輛的設(shè)計要盡可能滿足乘客的舒適度要求，為了保證列車在軌道運行為乘客帶來更加優(yōu)質(zhì)的服務，要合理設(shè)計軌道的最小斷面，確保車輛在運行時更加安全穩(wěn)定[2]。

在進行土建工程建設(shè)的過程中，需要根據(jù)工程的建設(shè)要求，制定科學合理的技術(shù)方案，并對方案內(nèi)容進行持續(xù)優(yōu)化，提高方案的應用可行性。土建工程施工會受到地下隧道洞徑的影響，要根據(jù)區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)情況以及環(huán)境要求，制定針對性的施工方案，選擇更加先進的技術(shù)工藝，進一步提高土建工程的建設(shè)質(zhì)量和效率，為后期車輛的高效運行奠定良好的基礎(chǔ)。在建設(shè)管理高架線時，要滿足景觀設(shè)計要求，可以選擇接觸軌的地鐵車輛建設(shè)形式，與景觀進行協(xié)調(diào)設(shè)計。在建設(shè)動車組時，只能采用架空接觸網(wǎng)的建設(shè)形式。如果要對景觀進行全面優(yōu)化，需要根據(jù)區(qū)域的實際情況，選擇正確的綠化建設(shè)形式，對周邊環(huán)境進行美化[3]。

2 城市軌道交通建設(shè)情況

以廣州市軌道交通建設(shè)情況為例。

廣州市軌道交通3號線、4號線、8號線等均具有市域性特點，新一輪建設(shè)的軌道交通28號線、兩機場的聯(lián)絡(luò)線等，已經(jīng)被確定為市域軌道交通線路。在進行城市軌道交通規(guī)劃時，廣州市線網(wǎng)的建設(shè)規(guī)模正在不斷擴大，初步存在23條線路，施工距離1 025km，站點有481座[4]。

在供電系統(tǒng)新技術(shù)應用過程中，廣州市軌道交通18號線和22號線已于2020年底開通。在設(shè)計供電系統(tǒng)時應用了新型技術(shù)，提高了系統(tǒng)的運營安全性，為后期維護工作的開展提供了支持，降低了整體運營成本，延長了系統(tǒng)的全壽命周期。18號線全長62.7km，共設(shè)計了9座站點、8座換乘站，平均每站間距7.6km;22號線全長31.0km，共設(shè)計了8座站點、4座換乘站，平均每站間距4.2km。18號線和22號線屬于市域軌道交通快線，對萬頃沙和廣州南站等樞紐進行了有效的連通，從南沙新區(qū)到廣州東站僅30分min就可到達。廣州市已經(jīng)成為國際性綜合交通樞紐，實現(xiàn)了珠三角地區(qū)綜合交通和公共交通的發(fā)展戰(zhàn)略[5]。

為了進一步完善軌道交通系統(tǒng)，在實際施工過程中要根據(jù)區(qū)域內(nèi)工程客流量以及行車資料，具體選擇車輛型號。對資料數(shù)據(jù)進行研究后，采用了市域D型車的建設(shè)方式，選用了27.5千伏的供電形式，建設(shè)了剛性接觸網(wǎng)，這種建設(shè)形式能夠滿足車輛的運行要求。在工程設(shè)計中，要根據(jù)車輛的運行性能、工程包容性及乘客舒適度等要求，科學計算軌面以上的凈空面積、軌道的堵塞比，確保各方面的建設(shè)能夠滿足軌道和接觸網(wǎng)安裝尺寸的要求。在規(guī)劃線網(wǎng)時要對線路延伸場地進行綜合考慮，選用資源共享技術(shù)進行供電系統(tǒng)的建設(shè)。18號線和22號線主要建設(shè)了4座主變電所[6]。

為了滿足工程高密度緊密運行的建設(shè)要求，避免電分相對車輛的運行產(chǎn)生不良影響，實現(xiàn)節(jié)能降耗的建設(shè)目標，可以選用同相供電技術(shù)，提高電力能源的供應質(zhì)量。在進行同相供電系統(tǒng)建設(shè)過程中，要改變傳統(tǒng)的全線電分相建設(shè)形式，全面分析現(xiàn)有的應用案例，詳細了解設(shè)備的使用情況。通過制作單相組合式同相供電方案，取消原有的牽引變電所出口電分相供電形式。在進行牽引所供電臂建設(shè)時，選用電子開關(guān)過分相，取消了原有的所間電分相。對于剛性接觸網(wǎng)技術(shù)的應用來說，接觸網(wǎng)正線地下段，選用了架空剛性懸掛接觸網(wǎng)的建設(shè)形式，車輛段和停車場都建設(shè)了架空的柔性懸掛接觸網(wǎng)。為了保證供網(wǎng)關(guān)系更加協(xié)調(diào)，工程建設(shè)選用了高速專用膨脹元件和彈性線夾，滿足接觸網(wǎng)的運行要求，且在進行網(wǎng)絡(luò)維護時，各方面工作的開展比較便利，可以提高供電的可靠性，網(wǎng)絡(luò)的運行壽命更長，施工成本更低[7]。

在進行分段測控保護技術(shù)應用的過程中，選用牽引網(wǎng)分段測控保護的建設(shè)形式，可以對故障區(qū)間進行有效隔離，避免對其他區(qū)域產(chǎn)生不良影響。小交路運行全系統(tǒng)建設(shè)選用了61850保護技術(shù)。這項技術(shù)具備選擇性，能夠保證供電系統(tǒng)的運營安全。在供電系統(tǒng)智能運行維護技術(shù)運用的過程中，可以構(gòu)建在線監(jiān)測系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)和解決設(shè)備運行過程中存在的各項故障問題，通過狀態(tài)評估系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)，對設(shè)備進行全天候監(jiān)測和管理。同時，管理工作向著自動化、智能化方向進行了更好的發(fā)展，這項技術(shù)的應用提高了運營管理水平，降低了運維成本，也為智能變電站建設(shè)提供了技術(shù)支持。

3 城市軌道交通供電系統(tǒng)新技術(shù)研發(fā)建議

隨著城市化建設(shè)的深入發(fā)展，城市的建設(shè)規(guī)模和空間也在不斷擴大，對市域軌道交通的建設(shè)提出了更高的要求。為了構(gòu)建更加安全可靠經(jīng)濟的市域軌道交通系統(tǒng)，要深入研究建設(shè)過程中存在的技術(shù)難題，并制定針對性解決措施。市域軌道交通建設(shè)可以選用專用的回流軌系統(tǒng)，解決直流供電系統(tǒng)的雜散電流問題。在應用同相供電系統(tǒng)中，彌補交流牽引供電系統(tǒng)存在的缺陷問題，但是當前系統(tǒng)的設(shè)計存在很多不足之處，需要對現(xiàn)有的系統(tǒng)設(shè)計方案進行完善。

4 結(jié)語

城市軌道交通供電系統(tǒng)是確保城市軌道交通穩(wěn)定運行的重要技術(shù)，緩解了城市交通壓力，軌道交通供電系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響到運營的可靠性和穩(wěn)定性。未來一個階段將是城市軌道交通發(fā)展的黃金時期，對城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)進行探究也顯得更加重要。

為保證城市域軌道交通系統(tǒng)的正常運行，要不斷提高電力能源的供應穩(wěn)定性和可靠性。供電系統(tǒng)建設(shè)中，要深入研究系統(tǒng)的主要組成內(nèi)容和技術(shù)的應用效果，在此基礎(chǔ)上改善和優(yōu)化現(xiàn)有技術(shù)應用形式，從根本上提高供電系統(tǒng)的運行水平，構(gòu)建更加完善的城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)，延長運營線路。同時，要根據(jù)城市域軌道交通系統(tǒng)的建設(shè)要求，合理選擇供電方式，促進我國城市域軌道交通供電系統(tǒng)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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