龙刚
重庆市轨道交通（集团）有限公司 400080
摘 要：随着我国城市化进程的不断发展，城市轨道交通已然成为城市交通的主力军，不仅为人民的出行提供了很多的便利，其自身的出行效率也十分的高。同时也正是因为城市轨道交通的自身优点，促使其成为城市发展过程中的交通宠儿。但是，城市轨道交通在运行过程中也需要牵引供电及电力技术的支持。因此，本文主要将通过对城市轨道交通牵引供电及电力技术进行相关的研究分析，以便为技术的革新提供良好的基础。
关键词：交通；城市轨道交通；牵引供电及系统；电力技术
引 言：目前，城市轨道交通还是一种比较新型的交通工具，但是由于其自身所具备的一些适合当下环境的优点，已经成为我国多个城市交通网络的重要组成部分，为城市的交通减轻了大部分的压力。其与汽车、公交等交通方式的不同之处在于城市轨道交通具备显著的低污染、低噪声以及载客量大等优势。在当前这个社会环境下，尤其是一些交通比较拥堵的城市，比如:北、上、广、深等特大城市，城市轨道交通也因为自身低污染以及低噪声的优势而受到了社会的认可和使用。从某个角度来讲，城市轨道交通已经成为城市交通网中不可或缺的一部分，在交通运输、缓解交通压力等方面都起到了重要作用，因此，加快对我国城市轨道交通牵引供电系统及相关技术进行探究也显得更加重要和迫不及待。
1、城市轨道交通现状的概述
城市轨道交通并不仅仅是指一种交通工具，它是对轻轨、地铁以及公交车等交通工具的总称。世界上最早的轨道交通是出现在1850年代花费九年时间所建设的大都会铁路，并于1863年在英国正式投入运营。那时轨道交通的牵引力来源为蒸汽机，并在时代的发展下不断的发生转变，直到现如今，轨道交通的牵引力来源已经用电能代替。在当前经济不断发展的环境下，由于人口的增长，城镇化的发展，越来越多的人从农村涌入城市，使得城市化进程在不断加快，路面红绿灯的增加，汽车数量的增加等原因导致了严重的交通拥堵问题，基于此很多的发达国家越发地重视轨道交通，以便于缓解城市交通的压力。就现目前轨道交通发展的实际情况来看，中、美、德三国的轨道交通里程数在世界上排名靠前，而在我国目前只有北京和上海两个城市的轨道交通最为发达，其他城市也在加快城市轨道交通建设的步伐，以便为城市的交通压力减轻负担。
2、供电系统分析
在我国的轨道交通建设中，直流供电系统以及交流供电系统是城市轨道交通牵引中的两种牵引供电系统。因此，下面将对这两种系统进行系统的分析。
2.1直流供电系统
我国国标规定直流系统的牵引电压为750V和1500V，现以DC1500V为例对直流的牵引方式进行分析。直流供电系统在城市轨道交通牵引系统的中，直流牵引的运行方式分为以下三种：（一） 整流机组正常运行方式： 两台整流机组并联运行输出至 DC1500V 母线，并通过断路器和上网隔离开关向接触网供电。（二） 整流机组单机组运行方式（ 故障情况）：当某台整流机组故障时，退出整流机组联跳关系，由另一台整流机组单机组运行， 并通过断路器和隔离开关向接触网供电。（三）整流机组双机组故障运行方式： 两台整流机组中压柜断路器分闸，分为三种情况，一是1500V直流馈线断路器分闸，再生制动吸收装置退出运行，本所越区隔离开关合闸后， 通过越区隔离开关进行大双边供电。二是两台整流机组正负极隔离开关分闸， 合上上网隔离开关和直流馈线断路器， 将再生制动吸收装置投入运行，通过1500V 开关柜母线进行大双边供电。三是本所1500V直流系统全部退出运行，由相邻所进行单边供电。
直流牵引主要采用双边供电的方式。这种方式的优势就是一旦出现某一电线路故障，另外一个供电线路仍然能够继续为轨道交通运行的牵引供电区段实现供电，满足牵引供电的需求，保证城市轨道交通的正常运行的。同时，在地铁城市轨道交通搭建牵引直流供电系统的过程中，还有地铁排流柜，排流柜由排流二极管、排流隔离开关、快速熔断器、电流传感器、IGBT和电阻器、排流电阻等主要元件组成；其主要作用为防止列车运时杂散电流腐蚀隧道结构钢筋及其它金属构件，将杂散电流统一收集后回流回整流器负极。然而，即使是具有如此的优势，城市轨道交通牵引的直流供电系统在使用中依然受到自身变电模式的限制，使供电距离减小，以至于电能的传输效率降低。由此可见，直流供电系统并不是所有的城市轨道交通牵引供电系统的最佳或最优选择。
2.2交流供电系统
相较于城市轨道交通牵引中的直流供电系统，交流供电系统在城市轨道交通牵引供电中的牵引侧接线一律采用单母线接线，由于接地的钢轨作为一相（一般为低压侧的C相），所以牵引母线只有两相，即由两条单母线组成，每条馈出线各自采用一台备用断路器，则有100%的备用。牵引降压混合变电所搭建过程就是使用两台110kV（220 kV）三相两绕组的变压器（一台主用一台备用）在变电所内同时安装，可以把对称的三相制变换为平衡二相制，这时变压器次边的二相电压数值相等，当次边二相负荷相等时，原边三相电流完全对称。因低压侧C相位于接地一侧，高压端为电网接入端。城市轨道交通牵引交流供电系统在系统上的设备要具有一个较强的耐磨性，这样才能保证供电系统在抵御运行中机车取流时较大瞬间接触压力时更加的可靠。
3、电力技术分析
3.1接触网供电网络技术
在城市轨道交通牵引的电力技术中，接触网是其中最为常见的一种供电网络。一般而言，接触网中会有一个导线的点击，能够通过集电装置和金属轮轨实现电流的回流，当然也有存在两个导线的情况。在城市轨道交通的建设中，如果使用的是胶轮系统如单轨电车，那么此时的轨道交通去取电工作必须要通过两边的接触网来完成。当前，接触网也有两种不同的类型，柔性接触网以及刚性接触网。其中使用柔性接触网只能实现电力的传输工作，其并不存在承力的作用，因此柔性接触网在使用中会存在一定上下震荡的现象，但是由于柔性接触网与链型悬挂结合能够实现跨度的增加，而在长距离和速度高的城市轨道交通中被广泛的应用。相较而言，刚性接触网的优势就在于其解决了柔性接触网中无法承力的弊端，在城市轨道交通地上和地下线路中，刚性接触网能够实现线路转换的无缝对接。
3.2第三轨供电技术
在我国城市轨道交通的建设中，还有另一种常见的供电网络技术被称为第三轨供电技术，该技术在材质上使用了钢铝复合型材料，这种材料的优势就是能够使第三轨技术在轨道建设的应用中具备较高的导电性能。这种牵引网建设技术的优势就在于钢铝复合型材的高导电性能能够将电能的耗损降到最低，这样就不用在轨道的沿线设置馈电电缆，将大大的减小城市轨道交通的建设成本。接触轨及其接头、端部弯头、防爬器和安装底座都是组成第三轨供电技术的主要结构。同时，构成第三轨供电技术的接触轨接头有两种：正常接头以及温度伸缩接头。其中，在使用正常接头过程中，安装时就需要通过鱼尾板对其与支持点相距600mm以上的距离进行固定，而温度伸缩接头的使用则是能够有效地避免环境温度变化造成的接触轨伸缩的现象，而且大大地美化了城市。
3.3电缆牵引网分段供电与保护技术
电缆牵引网在城市轨道交通牵引交流供电系统实施牵引网分段供电，那样就能够对传输过程中的电能消耗有一个有效地减少作用。一般情况下，其会使用1500V的直流电压对牵引网进行供电，极少数的情况下也会使用750V的电压进行供电。牵引网在使用过程中一定要保证有上下两条并联线路的支撑，且还要对变压器进行一个统一的管理和对区间中的线路进行分段电能传输，便于分段对线路进行保护，最大程度上降低故障情况发生时的影响程度。
3.4绝缘技术
绝缘保护对于城市轨道交通牵引直流供电系统而言是十分重要和有价值的，因为在城市轨道交通牵引直流供电系统运行中会存在着一定的迷流问题，当在供电系统运行的过程中遇到这样的问题时，就可以将牵引直流供电系统中的直流负极与正极设置其绝缘保护系统。当然，如果系统中直流负极是接地处理，那么则有可能会造成直流电源负极的迷流回路发生概率增加，对整个轨道交通系统的运营造成不可挽回的影响。
结束语：综上所述，当前城市轨道交通作为一种更适合当下社会环境的新型交通工具，在社会中得到广泛的应用，优势是交通拥堵的城市。而城市轨道交通建设中的牵引供电系统和电力技术的发展使得整个轨道交通的运行更加的安全可靠，同时对于牵引供电系统和电力技术的分析对于轨道交通行业的长久发展而言也具有哦十分重要的意义。
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