南宁轨道交通集团有限责任公司运营分公司 广西南宁市 530001
摘要：本文首先分析了我国城市交通的现状，最后论述了电气工程设备在轨道交通中的应用，为轨道交通技术的不断发展提供一定的帮助。
关键词：电气工程设备；轨道交通；应用研究
一.我国城市交通的现状分析
1.1城市交通相对落后于城市的发展
近年来，随着我国经济水平的迅猛发展，我国的城市化进程不断加快，在很多地区都形成了以某些大型城市为中心，周边若干城镇为辅的“卫星城”，这些城市群的形成，一方面代表了我国居民生活水平的显著提升，也对该地区居民的生活带来了极大的便利，一定程度上缓解了中心城市的发展压力，但另一方面，中心城市与周边城市的联系受制于两地交通条件的优劣，城市交通的落后使得这种城市发展模式的优势很难最大程度的发挥出来，造成中心城市与周边城镇发展不均衡，给我国城市化进程带来严峻挑战。
1.2城市规模扩张，导致交通压力加大
随着城市规模的不断扩大，建设用地面积也随之增加，导致城市的交通状况更加紧张。任何一个城市要想实现发展，便需要不断征用周边地区的土地，这也必然会伴随着土地利用面积的增加，最终，城市占地形成以该城市为中心，不断向周边地区扩散的局面。随着城市占地面积的增加，城市的规模逐渐扩大，城市的交通需求也在不断的提升，交通状况更加窘迫。
1.3城市交通工具单一且分布不均
目前，公交和客运汽车是大部分城市常见的交通工具，有些城市也会用到无轨电车。这些交通工具能够在很大程度上缓解城市交通压力，但是，这些交通工具也存在许多弊端，例如它们的载客量较小，运输能力较差，速度较慢，而且对石油、天然气等能源的消耗较大，对环境的污染也较为严重。一般来说，许多城市为了增加客运能力，不得不通过公交、客运汽车等交通工具车辆的增加来解决运输能力不足的问题。然而，这样也会伴随着严重的道路交通堵塞，间接造成了交通运行速度降低。因此，车辆的增加并没有使交通紧张的问题真正得到解决，反而造成了车辆越多，交通堵塞越严重的恶性循环。
二.电气工程设备在轨道交通中的应用
2.1直线电机车在轨道交通中的应用
直线电机车是一种轨道的运输方式，常见的地铁就属于直线电机车中的一种。直线电机车的结构较为简单，以直线感应电机（LIM）作为动力，能够在小于半径的曲线上平稳运行。直线感应电机（LIM）在工作时，除了产生维持牵引所需的推力，而且还会产生垂向力和侧向力另外，直线电机车主要以空气制动或再生制动为主要的制动方式，其中地铁的制动方式为空气制动。
直线电机车的优点主要有：速度较快、客运能力强、安全性高、运行平稳。另外，直线电机车与传统的地铁系统相比，存在以下优势：①直线电机车的爬坡能力比传统地铁更强，因为传统的旋转电机牵引属于粘着驱动，爬坡时会受到轮轨之间粘着限制，而直线电机的牵引能够很好的解决这一问题，在地铁驶入地下时的下坡和上升地面时的爬坡都表现的非常灵活。②直线电机车不需用配备减速齿轮等装置，因此可以自由设计转向架。直线电机车采用径向类型的转向架，车轮与轨道之间的摩擦大大降低，而且导向性能增加，车辆能够在角度较小的曲线线路中行驶（车辆能够通过最小半径为50米的转弯路线）。而且，在设计线路时，采用小半径曲线线路会缩短轨道建设的长度，增加线路设计的灵活性，曲线线路的增加也会减少轨道建设施工工程对周围环境的影响，例如，避免了轨道建设造成的房屋拆迁工作。
这不仅降低了道路工程的施工难度，而且极大的减少了项目成本。
③直线电机车通过的隧道截面积较小，而且车辆的车轮只起到支撑作用，半径较小，因此，车辆的总高度也随之降低，这一方面使得车辆内部的空间扩大，方便了乘客的使用，车辆的舒适度增加，另一方面，在实际运行中，直线电机车车辆的安全性也相对较高。
对于一些弯度小、坡度大的城市，直线电机车是不错的选择，另外，直线电机车还特别适用于一些水文地质条件复杂、站点选择困难、沿线建筑物密集的城市。目前，在人们的生活中通常被称为地铁的直流电力机车已经在许多大城市中得到广泛使用，并解决了城市发展和建设中交通拥挤和客运能力差的问题。在某些城市，直线电力机车的每日载客量甚至可以达到数万人。客运速度比传统的交通工具（如公共汽车）运输要快得多。此外，直线电力机车大部分的轨道都位于城市的地表之下，其快速、便捷、安全的特点受到了广大乘客的青睐，这也极大地方便了城市交通。另外，直流电力机车具有更高的舒适度和更低的能耗，这是目前缓解城市客运和交通压力的最有效途径。随着对磁悬浮技术的深入研究，地铁和其他直流电力机车在轨道交通中的应用在未来将更加广泛。
2.2双向变流器在轨道交通中的应用
（1）用双向变流器完全取代二极管整流器
在轨道交通中采用双向变流器完全代替二极整流管的方式，使得轨道交通车辆的牵引供电方式完全发生改变，所有线路都变为PWM整流线路，这一改变能够很好的弥补采用二极整流管时电压纹波变化大的不足。完全采用双向变流器的优点是：①输出的直流电压纹波变化小，相对稳定，电流谐波含量不超过3%。②容易控制，电能以及回馈吸收车辆制动的能量转化为车辆动能的效率更高，转化效率不低于96%，减少车辆能源消耗的效果明显。当然，完全采用双向变流器的方案也具备一定的局限性：双向变流器的核心设备采用全控型电力电子器件，具有集成化的特点。因此，其容量相对二极管整流器来说较小，单个设备的实际功率也远远小于二极管整流器，因此，要想保证相同的供电功率，只能通过增加双向变流器数量的方法来实现。然而，在实际的建设工程中，该方法不仅占地面积较大、而且需要付出的成本也较高，因此，要在大范围内推广实施该方案是不切实际的。
（2）双向变流器和二极管整流器在轨道交通中的混合应用
通过科学家大量的研究、试验发现，可以将双向变流器和二极管整流器在轨道交通中混合使用，这个方案不仅可以使二极整流管容量充足、价格实惠的优势得以保留，而且可以充分利用双向变流器节能的优势，使其承担一定的整流负荷。二者相互配合的方案相比完全由双向变流器代替二极整流管的方案更加具有实用价值，既保证了正常的供电能力，又能够降低成本、节省能量消耗，而且该方案中谐波等的各项技术指标也符合标准，值得在轨道交通中大量推广应用。
（3）无功补偿方案在轨道交通中的应用
由于双向变流器的电路结构与SVG的电路结构基本相同，并且输入端（通过变压器）直接连接到中压系统，因此无需调整电路硬件和复杂的开关操作，只需更改控制程序中的测量参数和算法，就可以将其转换为与SVG功能等效的设备。分布在整条线路牵引所的双向变流器形成了一种类似于现场补偿装置的方式，从而减轻了主变电站集中补偿的压力。夜间的停电时间段也是地铁供电系统最需要无功补偿的时间段。该种双向变流器可以在无功功率补偿模式下运行，以补偿地铁电源系统中的无功功率，转换过程简单、高效、质量较高。设备的价值得到了充分的发挥。
三.小结
如今，随着我国城市化进程的加快，城市人口规模也随之增加，城市交通面临的压力也日益增大。而传统的城市交通方式单一，客运效率低下，成为了阻碍城市建设和发展的重大问题。通过大力发展轨道交通，加大对轨道交通的研究投入，增加电气工程设备在轨道交通中的应用比例，可以有效促进城市交通发展，从而更好的推动城市化进程。
参考文献
[1]王瑞华. 电气技术在城市轨道交通中的应用[J]. 城市建设理论研究(电子版), 2019(12).
[2]徐静.电气技术在城市轨道交通中的应用探讨[J].城市建设理论研究,2014,(14).