关键词：城市轨道交通；牵引供电；电力技术
引言
城市轨道交通在现代的城市交通体系中，已经较为常见，在一线和二线城市更是常见。对于一线城市而言，城市轨道交通已经成成为人们出行的主要交通方式，是疏解城市交通压力的重要途径。城市轨道交通在运行过程中，对牵引供电方式和供电技术的要求较高，需要提供合适的供电牵引方式才能发挥出城市轨道交通的优势。作为城市交通网的重压构成部分，对城市轨道交通的牵引供电方式和电力技术进行研究能够大大的推动城市轨道交通体系的完善。
1 城市轨道交通牵引供电系统概述
城市轨道交通的运行离不开供电系统和供电设备，而对城市轨道交通进行供电主要的目的是保障位于轨道交通线路上的交通设备能够拥有正常运行的供电系统。交通设备在城市交通轨道中运行时，需要有相应的牵引力，而牵引力的出现需要供电，由此产生了城市轨道交通牵引供电系统和相关的电力技术。传统的城市轨道交通的牵引供电方式有交流、直流两种，在当前的已运营的城市轨道交通供电系统中，产生了交流、直流相伴和的形式，其中以直流供电制式为主。在当前城市交通压力不断加大的情况下，进一步提高城市轨道交通牵引供电水平和质量，能够确保城市轨道交通的顺畅运行。
2 城市轨道交通牵引供电方式
2.1 直流制
直流制的牵引供电方式在城市轨道交通牵引供电中的应用较为普遍，将直流供电方式应用在城市的接触网、牵引网、变电站中，一般的供电电压为直流1500V。将直流制的供电方式应用在城市轨道交通中，需要采用的是双边供电的形式，这种供电形式对于城市轨道交通的正常运行而言有较高的保障作用，能够在一端发生故障时及时的切换到正常的线路，从而避免出现交通线路运行的故障。城市轨道的供电系统需要保持各个供电网络电能的均匀输送，此时要采取杂散的电流保护措施，以延长电能的输送距离。直流制的供电方式本身具有局限性，普遍适用于城市内轨道线路，较难实现长距离的供电，此时要想延长输电距离，就要增加投入，这是直流制供电方式的弊端。
2.2 交流制
城市轨道交通牵引供电方式中的交流牵引供电，其系统为单向链接，需要将两台变压器同时安装在变电站内，在高压端接入电网，同时要采取双绕组单项变压形式，此时，电网结构开口呈三角形。交流制牵引供电系统的另一侧的接地端为低压端口。在城市轨道交通的牵引供电系统中应用交流牵引供电系统，能够增加整个牵引供电系统中的加压系统占比，基于此，会使城市轨道交通拥有稳定的照明系统的运行结果。在应用交流牵引供电系统时，要确保选择耐磨的交流供电设备，以满足可能会产生的瞬间接触压力的摩擦要求。
但是经过供电技术的不断完善，以及牵引传动技术的不断突破，IGBT逆变技术广泛应用于城轨车辆中。目前还有很少部分城市的个别线路采用交流供电制式，新兴发展城市轨道交通的城市以及新扩建运营的轨道交通线路中，牵引供电主要采取DC1500V架空接触网供电和DC750V第三轨供电。
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3 接触网及其优缺点
在城市轨道交通供电网络中，常用的网络形式之一为接触网，接触网的形式多样，但应用在城市轨道交通中常用的为架空接触网、架空电缆和高架电缆。接触网的一个显著的特色在于电极，它的电极只有一个，因此需要实现电流回流。一般情况下，要首先安装集电装置，集电装置取电，然后电流会通过电力机车以及金属轮轨实现回流。但是若城市轨道中有无轨电车，则会出现两根导线的接触网。但是这两个导线是保持距离不能接触的，在取电时，需要借助集电杆，每一个导线搭接一个集线杆。在悬挂接触网时，要根据实际城市轨道交通的要求选择合适的悬挂方式，悬挂方式可大体分为柔性和刚性两种，其中柔性悬挂包括链形悬挂和简单悬挂，这种悬挂形式下的接触网为柔性接触网，而刚性悬挂形式下的则为刚性接触网。
3.1 柔性接触网
（1）概述
在采用简单悬挂的接触网形式时，不需要安装承力线，只需要安装导线，这种悬挂方式能够形成简单的结构，且不需要有较高的支柱，不需要承受较高的负荷。简单悬挂的接触网形式适用于无轨电车和城市轻轨系统中。而采取链形悬挂方式的则常见于电气化铁路系统中，能够满足长距离的输电要求。链形悬挂和简单悬挂相比，跨度较大，能够满足大工程、高速度的轨道交通运行的要求。
（2）优缺点
柔性接触网结构简单，但是在应用时也会遇到很多问题，体现出了其自身的缺陷。柔性接触网的主要缺点在于柔性接触网需要使用大量的接触导线和承力索，这两种设备都会加大张力，一旦张力变大，会导致接触网故障，常见的为短路故障和断线故障。一旦出现上述故障，会增加其支持部件承受的荷载，包括垂直荷载、水平荷载、断线冲击荷载等，会对城市交通轨道的整体运行产生影响。
3.2 刚性接触网
（1）概述
刚性悬挂形式中的导线材质常用的是硬质的金属条，刚性悬挂方式需要在结构力学和材料科学的支撑下才能正常发挥效益。刚性悬挂形式能够在钢轨过重的情况下也能实现悬挂，因此，其成效较高。
（2）优缺点
城市轨道交通在运行的过程中会出现线路转换，尤其是从地上线路转到地下线路的时候，刚性悬挂的线路能够与地下线路无缝对接，因此，此时可以直接进行运行，而不需要更换机车。刚性悬挂的方式还有一个明显的优点是不容易发生集电靴脱落的现象，能够保障城市轨道交通的正常运行。刚性接触网结构的整体结构也较为简单，便于后期维护。
4 第三轨的组成及优缺点
4.1 组成
城市轨道交通中的第三轨的构成相较于接触网复杂一些，需要合理的安装接触轨、端部弯头、防爬器等设施。其中在选择接触轨时，一般要选择磨耗小且具有较高的导电率的钢铝负荷轨，同时要确保其具有较小的电能损耗。在选择接触轨接头时，要同时选择合适的温度伸缩接头和正常接头，以满足城市轨道交通供电系统的要求。在固定正常接头时，一般要固定的是各段导电轨，规定设备是铝制鱼尾板，要严格控制支持点与接头的距离。防爬器的设置则要合理限制接触轨自由伸缩段的膨胀伸缩量。每一个设备都必不可少，都会影响整体运行效率。
4.2 优缺点
第三轨的一个显著的特点是导电性能良好，能够显著的降低牵引网的电能损耗。在使用第三轨时，可以省掉在沿线外敷设更多电缆的量，能够有效地实现成本的节约。在具体的安装过程中，主要是将接触轨安装在走行轨旁，因此会尽量减小对铁路周围景观的破坏与影响。第三轨在使用过程中，相较于其他的轨道，具有更长的使用寿命和更低廉的建造和维护成本，还能够适用于小尺寸轨道。在进行第三轨的作业施工时，不需要使用较多种类的零部件，因此便于维修，会节省大量的人力和物力成本。上述都是第三轨的优势，提到第三轨的缺点，则需要提到第三轨与地面很近现象，正是因为此，人员很难实现对第三轨的接近防护。且也是因为这一点，第三轨系统中的绝缘器件等更容易被污染和损坏，加大了清洁人员的工作量。
结语
城市轨道系统的建设与完善不断的更新了我国部分城市的交通体系和交通网络，使得城市交通设施更加多样化，人们的出行方式也更加多样化。对城市轨道交通进行不断的完善是城市交通系统稳定运行的要求。相关人员要重视城市轨道交通的建设，要加深对城市轨道交通系统牵引供电与电力技术的研究，为城市轨道交通的运行，即使是高峰期的运行提供稳定的供电支持。
参考文献
[1]韩孟.城市轨道交通牵引供电及电力技术[J/OL].交通世界，2017（36）.
[2]李群湛.城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术[J].西南交通大学学报，2015，50（02）.
[3]李建民，陶乃彬.城市轨道交通牵引供电变压器自动调压技术研究[J].郑州铁路职业技术学院学报，2016，28（01）.
论文作者:史圣田
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第18期
论文发表时间:2018/10/27
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