淺談城市軌道交通車輛受流方式

1、<p>　　淺談城市軌道交通車輛受流方式</p><p>　　摘要：介紹接觸網(wǎng)和三軌兩種車輛受流方式的優(yōu)缺點和工作原理，從供電方式和城軌車輛兩個方面，電壓、能耗、可靠性、檢修、人身安全和工程造價多個角度，全面對比兩種不同受流方式的優(yōu)缺點，為城軌車輛受流方式選擇提供理論參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：能耗 檢修可靠性 </p><p>　　中圖分類號：

2、 TU111 文獻標(biāo)識碼： A </p><p><b>　　一、概述 </b></p><p>　　城市軌道交通車輛通過受流器與接觸導(dǎo)線（接觸網(wǎng)或三軌）滑動接觸，從供電電網(wǎng)吸收電能。受流器是車輛與固定供電裝置之間唯一電連接環(huán)節(jié)。城市軌道交通常用的受流裝置包括受電弓和受流器兩種。 </p><p>　　二、城軌供電電壓選擇 </p>

3、<p>　　城市軌道交通一般采用直流供電系統(tǒng)，目前世界各國城市軌道交通供電電壓大多為DC600V~DC3000V。我國城市軌道交通供電系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電壓等級包括DC750V和DV1500V兩種,與國際電工委員會推薦的電壓等級保持一致。 </p><p>　　電壓等級為DC750V的供電系統(tǒng)，采用三軌與受流器接觸的方式受流，北京、天津地鐵多采用此供電方式。DC1500V多采用接觸網(wǎng)與受電弓接觸的方式受流，廣

4、州地鐵1、2、3號線和深圳地鐵1號線等采用此供電方式。也有少量DC1500V采用三軌與受流器接觸的方式受流，如廣州地鐵5、6號線。 </p><p>　　三、供電電壓與能耗 </p><p>　　變電所電源功率基本上是不變的。由P=UI可知，電壓越高，電流越小。Q=I2Rt可知，電流越小電路損耗越小，電能損失越小。由U=U0-IR可知，電路電阻一定，電流越小，線路電壓損失越小。 </

5、p><p>　　由此可知，DC1500V供電電壓較DC750V供電電壓，電能損失小，節(jié)省電能；電壓損失減小，變電所供電臂長度增加，可以適當(dāng)減少變電所數(shù)量，降低建造成本。 </p><p>　　四、兩種供電受流裝置特點 </p><p>　　受流裝置作為車輛與供電系統(tǒng)唯一的電氣連接環(huán)節(jié)，保證列車正常運營過程中起著至關(guān)重要的作用，下面以應(yīng)用較多的DC750V三軌與受流器和D

6、C1500V受電弓與接觸網(wǎng)受流方式為例，比較一下兩種受流方式的特點。 </p><p><b>　　工作原理 </b></p><p>　　受流器與三軌接觸后，從電網(wǎng)取得電流通過，依次經(jīng)過碳滑靴，受流臂，熔斷器后，再通過電纜線進入車輛電氣系統(tǒng)。 </p><p>　　受電弓升弓與接觸網(wǎng)接觸后，接觸網(wǎng)的電流首先由滑板流入受電弓弓頭，然后依次經(jīng)過上

7、支架、下支架后流入底架，通過車頂母線進入車輛電氣系統(tǒng)。 </p><p><b>　　組成與分類 </b></p><p>　　受流器按受流方式不同分為三軌下部受流器、三軌上部受流器、三軌側(cè)部受流器（多用于礦山，在城軌交通很少應(yīng)用）。主要部件由絕緣板、回位機構(gòu)、擺臂、電纜線、熔斷器等組成，具有回位與鎖定功能，保證受流器與三軌接觸良好。 </p><

8、p>　　受電弓按升弓方式和弓頭單雙分為單弓頭電子升弓、雙弓頭電子升弓、單弓頭氣壓升弓、雙弓頭氣壓升弓。主要部件由底座、下支架、上支架、耦合桿、弓頭、平行導(dǎo)桿、升弓機構(gòu)、減震器、絕緣子、電子升弓裝置（或氣壓升弓裝置）等組成，具有鎖定和自動降弓功能，保證受電弓與接觸網(wǎng)接觸良好。 </p><p><b>　　車輛編組 </b></p><p>　　受流器DC750V

9、多采用ＴＣ－Ｍ－Ｍ１－Ｔ－Ｍ－ＴＣ編組方式，其中ＴＣ為帶司機室拖車，M為動車，T為不帶司機室拖車，一般在ＴＣ和M上裝有受流器，數(shù)量多為16個。 </p><p>　　受電弓DC1500V多采用ＴＣ－ＭＰ－Ｍ－Ｍ－ＭＰ－ＴＣ編組方式，其中ＴＣ為帶司機室拖車，ＭＰ為帶受電弓動車，M為不帶受電弓動車，受電弓數(shù)量為2個。 </p><p>　　4、再生能量的利用問題 </p><

10、;p>　　&#160;再生能源利用不論對于制動系統(tǒng)還是能源利用都是有利的，有效利用再生制動能源必須滿足：再生制動能量返回電網(wǎng)供本列車輔助供電系統(tǒng)消耗或供給同一供電區(qū)段上列車牽引或輔助供電使用。DC1500V供電系統(tǒng)供電區(qū)段較DC750V長一倍多，同一供電區(qū)段上運行車輛多，再生制動能量利用率高，節(jié)省能源。 </p><p>　　DC750V供電系統(tǒng)也可以通過一些方法解決此問題例如加大發(fā)車密度，減小列車

11、編組等。三軌供電雖變電所間距較近，再生能量的利用問題，也是可以解決的。 </p><p><b>　　5、供電可靠性 </b></p><p>　　第三軌在道岔和電分段處必須設(shè)斷口，車輛集電靴在接觸軌斷口處不可避免地要有電流沖擊而產(chǎn)生電弧和火花，第三軌斷口處的電流沖擊造成車輛取流不平穩(wěn)，減少車輛用電設(shè)備的使用壽命，并對列車運行速度有一定影響。&#160; &l

12、t;/p><p>　　架空接觸網(wǎng)在道岔處和電分段處是連續(xù)的，車輛受電弓始終是平滑的取流，現(xiàn)代技術(shù)使得受電弓相對接觸網(wǎng)的離線率非常小，允許列車運行速度較高。 </p><p>　　6、檢修問題&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160;&#160; </p>

13、<p>　　&#160;&#160;&#160;&#160;三軌作業(yè)面較低，其施工安裝都比較方便，運營維護也比較簡單、費用也低；而架空網(wǎng)作業(yè)面較高，其施工安裝調(diào)整都比較復(fù)雜，且運營維護工作量較大、費用也高&#160;。 </p><p>　　車輛專業(yè)列檢需要檢修平臺，檢修時應(yīng)進行：1、定期壓力測試外，保證受電弓與接觸網(wǎng)接觸良好，避免造成拉弧或接觸網(wǎng)過度損耗；2、連

14、接處短接線接觸良好，避免電流通過軸承，造成電腐蝕而損壞；3、絕緣子需要定期測試，避免高壓接地。 </p><p>　　柔性接觸網(wǎng)維修需要檢查接觸網(wǎng)高度與張力，保證接觸網(wǎng)接觸良好，避免造成拉弧或接觸網(wǎng)過度損耗，保證解除與定位裝置固定良好，防止過斷電區(qū)接觸網(wǎng)交叉區(qū)域，造成“刮弓”，對運營造成大的經(jīng)濟損失。 </p><p>　　剛性接觸網(wǎng)的出現(xiàn)一定程度上解決了柔性接觸網(wǎng)與三軌的問題，解決了柔性

15、接觸網(wǎng)維護難度大，三軌安全性較低問題，但也存在三軌斷電區(qū)類似問題。同時柔性接觸網(wǎng)國內(nèi)自行生產(chǎn)且技術(shù)成熟，造價低；剛性接觸網(wǎng)，需要進口造價高，關(guān)鍵設(shè)備返修周期長。 </p><p>　　7、&#160; 雜散電流與人身安全問題 </p><p>　　直流1500伏架空網(wǎng)和直流750伏三軌相比，由于牽引網(wǎng)供電電壓的提高，在相同的線路條件及規(guī)范允許的線網(wǎng)電壓損失情況下，雜散電流的瞬時值將

16、減小，有利于其腐蝕防護。但是，走行軌作為回流線路與變電所負極連接，由于有電阻存在，在大運量大牽引的時候，直流1500伏系統(tǒng)下電壓有可能超過規(guī)定的人體安全電壓值。 </p><p>　　由于第三軌臨近地面，與人身發(fā)生接觸而導(dǎo)致觸電的可能性較大。&#160;國內(nèi)外長期的運行經(jīng)驗表明，當(dāng)列車內(nèi)發(fā)生突發(fā)事故，需要緊急疏散旅客時，在不能馬上切斷電源的情況下，大量的旅客涌上線路，這是非常危險的。在事故狀態(tài)下，架空接觸

17、網(wǎng)方式可以通過降弓使車輛脫離電源。就疏散通道是否暢通而言，三軌方式下會給快速疏散乘客帶來一定的影響。 </p><p><b>　　8、界限問題 </b></p><p>　　對于（明挖）矩形隧道結(jié)構(gòu)斷面，三軌方式明顯比架空網(wǎng)方式所需的凈空低，但三軌必須與其他交通隔離運行，接觸網(wǎng)則無此必須要求。 對于（暗挖）馬蹄形隧道結(jié)構(gòu)斷面，基本和矩形隧道結(jié)構(gòu)斷面一樣，決定隧道結(jié)構(gòu)

18、斷面寬度的是車輛限界及電纜等設(shè)備敷設(shè)（安裝）所占用的設(shè)備限界，而不是三軌；而對于架空網(wǎng)方式，只要拱頂至車頂?shù)淖匀粌艨漳軡M足架空網(wǎng)結(jié)構(gòu)高度的要求，那么也不會使斷面特殊增加高度，較三軌隧道高度略有增加。 </p><p><b>　　五、綜述 </b></p><p>　　由上述分析可知，DC1500接觸網(wǎng)受流方式較DC750V具有節(jié)省電能，降低變電所建設(shè)成本，增強人身安

19、全的優(yōu)點，但是接觸網(wǎng)與三軌相比增加了維護工作量。由于存在上述優(yōu)缺點，廣州地鐵4號線采用“三軌+接觸網(wǎng)”的供電模式，具有兩方面的優(yōu)點，但列車需要增加三軌與接觸網(wǎng)轉(zhuǎn)換電路，使列車電路更為復(fù)雜，電氣故障點增加。 </p><p>　　具體采用哪種供電受流方式，需要根據(jù)實際情況，權(quán)衡各種利弊，做出正確合理選擇。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p&

20、gt;<p>　　【1】萬連錄，吳積欽，韓峰. 受電弓—受流靴受流方式轉(zhuǎn)換的研究【J】. 《都市快軌交通》，, 2006( 04) </p><p>　　【2】蔣曉東，夏鴻飛 . 采用1500V第三軌受流的地鐵車輛在車輛段的受流分析【J】. 機車電傳動，2010( 04) </p><p>　　【3】于萬聚. 高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)【M】. 成都：西南交通大學(xué)，2003年：13