楊樹雄

摘 要：現(xiàn)在很多城市均采用了有軌電車交通方式，此種交通方式與傳統(tǒng)交通相比，不但提高了市民乘車的便利性，并且美化了市容。有軌電車施工與安裝都比較簡(jiǎn)單靈活，工程建設(shè)成本與周期都比較低，與汽車等交通工具相比，其在能耗與運(yùn)輸效率上都更具優(yōu)勢(shì)。供電系統(tǒng)是影響有軌電車運(yùn)行效率的主要因素，為提高其運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性，必須要做好對(duì)其供電方式的研究。文章對(duì)有軌電車的供電方式進(jìn)行了概述，并重點(diǎn)研究了牽引供電方式。

關(guān)鍵詞：有軌電車；牽引供電；供電系統(tǒng)

有軌電車具有能耗低、安全性高以及外觀優(yōu)美等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在已經(jīng)有更多的城市將其投入使用。對(duì)有軌電車的運(yùn)行來說，供電方式是影響其運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性的主要因素，傳統(tǒng)的軌道交通供電方式為第三軌供電與架空接觸網(wǎng)供電兩種，其中架空接觸網(wǎng)供電將供電網(wǎng)路架設(shè)在車體上方，通過受電弓將電能傳輸?shù)杰囕v供電，具有比較高的安全性。但是對(duì)于現(xiàn)代有軌電車運(yùn)行現(xiàn)狀來看，儲(chǔ)能式牽引供電系統(tǒng)已經(jīng)替代架空接觸網(wǎng)供電方式，可以更好的滿足城市對(duì)節(jié)能環(huán)保與改善城市景觀的需求。

1 有軌電車牽引供電概述

對(duì)于有軌電車來說，其作為一種傳統(tǒng)的公共交通工具，建設(shè)在地面上，并且其供電線路多為地面線路，而傳統(tǒng)的牽引供電方式基本上均是采用的架空接觸網(wǎng)供電或者鋼軌回流供電的方式。與第三軌供電方式相比，架空接觸網(wǎng)供電具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單與技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，但是在城市發(fā)展進(jìn)程不斷加快的背景下，其在一定程度上會(huì)對(duì)城市美觀度造成影響，還需要對(duì)其做更進(jìn)一步的研究分析。針對(duì)此，為解決有軌電車供電與城市美觀之間的矛盾，經(jīng)過研究確定出三種優(yōu)化方案：第一，針對(duì)架空接觸網(wǎng)本身進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)，降低其對(duì)城市美觀造成的不良影響，減少其與周圍環(huán)境支架的差異。第二，采用車載儲(chǔ)能裝置來完成供電需求，直接取消沿線架設(shè)的供電所設(shè)施。第三，將有軌電車沿線供電設(shè)施設(shè)置于地面，并采用地面敷設(shè)供電設(shè)施的方式，對(duì)有軌電車進(jìn)行分段供電，解決供電存在的安全問題。

2 有軌電車地面牽引供電方式研究

2.1 APS系統(tǒng)

APS地面供電系統(tǒng)主要采用了標(biāo)準(zhǔn)埋地式供電軌結(jié)構(gòu)，由工形絕緣軌、DC750V電纜、接觸軌、基礎(chǔ)電纜以及檢測(cè)回路等部分組成，如果需要安裝在道岔區(qū)與交叉道口，必須要結(jié)合實(shí)際情況來對(duì)供電模塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。對(duì)于APS系統(tǒng)來說，其工形絕緣軌多為玻璃纖維，并且高度在17cm左右，并將于電纜相互連接的2根金屬板條安裝在其表面。另外，弓形軌中心為4條狹槽，用來敷設(shè)絕緣節(jié)回線、DC750v電纜以及通信與輔助設(shè)備，其中接觸軌長(zhǎng)度為8m左右，利用3m長(zhǎng)左右的絕緣節(jié)對(duì)兩導(dǎo)電軌進(jìn)行隔離[1]。為保證系統(tǒng)功能的正常運(yùn)行，應(yīng)將絕緣節(jié)安裝平行塑料接觸板條，為集電靴提供連續(xù)的行走表面。另外，接觸軌需要在軌道中間按照8m進(jìn)行分段敷設(shè)，二段之間為3m長(zhǎng)絕緣段，并且在沿線中需要每隔22m距離設(shè)置一個(gè)接觸軌電氣控制箱。當(dāng)有軌電車行駛到某一供電分區(qū)時(shí)，所設(shè)置的控制箱內(nèi)控制單元就可以接收到列車傳來的編碼信號(hào)，然后經(jīng)系統(tǒng)確認(rèn)后即可向該接觸軌進(jìn)行供電，而其余分區(qū)則處于斷電狀態(tài)，在保證有軌電車正常行駛的狀態(tài)下，保證其余分區(qū)行人的安全。（圖1）

圖1 APS系統(tǒng)供電示意圖

2.2 TRAMWAVE系統(tǒng)

TRAMWAVE系統(tǒng)為地面供電系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)方式為嵌入式安裝在兩條鋼軌中間的連續(xù)導(dǎo)管內(nèi)部，在滿足接觸軌正常運(yùn)行的同時(shí)，不會(huì)對(duì)行人及其他車輛的運(yùn)行造成影響。此種系統(tǒng)只有在車輛行使此區(qū)域時(shí)才會(huì)被轉(zhuǎn)向架下的車載磁性集電靴接觸性激活，并且只會(huì)對(duì)車下固定一小段區(qū)塊供電，其他位置處于斷電狀態(tài)。安裝在車輛轉(zhuǎn)向架上的集電靴以及地面模塊內(nèi)的柔性導(dǎo)電排均安裝有永磁材料，這樣當(dāng)向集電靴供電時(shí)，柔性導(dǎo)電排受磁力吸引就會(huì)向電源正極供電，使得模塊表面帶電，最后集電靴通過與模塊表面的相互接觸來將高壓電引入到車內(nèi)。在集電靴離開模塊供電節(jié)表面后，在重力作用下柔性導(dǎo)線排就會(huì)重新回落到安全負(fù)極相接觸的位置，使得模塊表面不帶電，同時(shí)模塊供電節(jié)表面還應(yīng)與安全負(fù)極相連接，保證乘客人身安全不會(huì)受到威脅。對(duì)于TRAMWAVE系統(tǒng)來說，其結(jié)構(gòu)主要為一個(gè)3m用于內(nèi)嵌的模塊化組件，組件內(nèi)包括地面供電系統(tǒng)正常運(yùn)行所需要的所有元素。TRAMWAVE系統(tǒng)所有模塊相互連接最終形成TRAMWAVE地面供電軌道，當(dāng)車輛行駛到該路段時(shí)，只有與車下集電靴進(jìn)行接觸的一塊500mm或者最多2塊1000mm線段處于激活通電狀態(tài)，剩余路段均處于斷電狀態(tài)，在確定軌道電車正常行駛的同時(shí)，確保了供電線路的安全性[2]。并且，TRAMWAVE系統(tǒng)自身帶有電路安全環(huán)，在供電時(shí)負(fù)極電路并不會(huì)經(jīng)過車輪與鋼軌，減少了雜散電流造成的危害。（圖2）

圖2 TRAMWAVE系統(tǒng)工作原理示意圖

3 有軌電車車載儲(chǔ)能式牽引供電方式研究

有軌電車所采用的制動(dòng)方式為再生電制動(dòng)，能夠?qū)④囕v制動(dòng)產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能儲(chǔ)存在車載儲(chǔ)能裝置中，采用儲(chǔ)能式牽引供電方式，能夠更好的解決部分路段不可進(jìn)行架空接觸網(wǎng)建設(shè)的難題。與傳統(tǒng)軌道的供電方式相比，儲(chǔ)能牽引供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)增加了充電與放電回路以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)[3]。其中，對(duì)于系統(tǒng)中充放電控制電路常采用DC/DC變換器，可以起到控制系統(tǒng)降壓與升壓的作用，同時(shí)還可以控制系統(tǒng)充放電流的大小。

4 結(jié)束語

有軌電車在城市規(guī)劃發(fā)展中逐漸成為新型的公共交通主力，與其他交通系統(tǒng)相比其具有能耗低以及安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，為更好的提升其運(yùn)行效率，就需要針對(duì)其特點(diǎn)，來做好供電系統(tǒng)的研究。對(duì)于有軌電車牽引供電方式的研究，需要結(jié)合電車運(yùn)行實(shí)際情況來選擇相應(yīng)的供電方式，并做好每個(gè)細(xì)節(jié)的管理，提高其運(yùn)行安全性與穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

[1]何治新.現(xiàn)代有軌電車牽引供電方式選擇[J].城市軌道交通研究，2013，7：105-108+113.

[2]蔡波，李鯤鵬.現(xiàn)代有軌電車無接觸網(wǎng)牽引供電方式研究[J].城市軌道交通研究，2015，1：72-77.

[3]王健全，袁富衛(wèi).城市有軌電車供電方式探討[J].電力機(jī)車與城軌車輛，2015，1：47-51+58.