城市轨道交通供电传统技术介绍

与城际铁路的交流工频式供电制不同，城市轨道交通统一采用直流供电制式，下面具体介绍城市轨道交通供电制式、接触网的组成及类型、城市轨道交通供电系统的功能。

（一）城市轨道交通供电制式

牵引网的供电制式主要包含电流制、电压等级和馈电方式，世界各国城市轨道交通均采用直流供电制式，这是因为城市轨道交通车辆功率相对城际列车是很小的，其供电距离较短，对供电电压要求不高。其电压在DC600 V-DC1 500 V，我国规定采用DC750 V和DC1 500 V两种。牵引网馈电方式分为架空接触网和接触轨两种基本类型。一般DC750V采用第三轨馈电方式，DC1 500 V采用架空接触网馈电方式。采用哪种供电制式必须根据城市具体条件与要求综合分析论证，经测算采用DC750 V与DC1 500 V供电方式单位工程成本接近，从经济上、运营维护的合理性以及备件的通用性等多方面考虑，选用DC1 500 V更有利一些。选择合理的供电制式要依据以下原则：

（1）要与客流量相适应。城市轨道交通设计的基础为预期乘坐旅客流量。根据预测客流量选择合适的电动客车类型，一般大运量的城市轨道交通系统，多采用DC1 500 V电压，架空接触网馈电；中小运量的城市轨道交通系统多采用DC750 V和接触轨馈电方式。比如上海、广州和大连采用DC1 500 V接触网馈电，长春轻轨采用DC750 V接触网馈电。

（2）供电要求安全可靠。城市轨道交通是城市公共交通系统中的重要组成部分，一旦发生故障，造成列车停运，就会影响市民生活，引起城市交通混乱。安全可靠是选择供电制式的重要条件之一。

（3）牵引网使用寿命长，减少维修工作量，降低轨道交通运营成本。

（4）根据城市人文景观、地理环境需要选择合适的牵引网。

（5）便于安装和事故抢修，选用的牵引网应便于施工安装以及正常运营后的日常维修维护，一旦发生故障，尽快恢复运营。

（二）接触网

接触网是城市轨道交通系统中不可或缺的组成部分，占有非常重要的位置，是传递能量的桥梁。接触网分为柔性接触网和刚性接触网：柔性接触网由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础四部分组成；刚性接触网是通过改革研制的新产品，相对柔性接触网来说具有整体结构简单、无需下锚装置、线叉及锚段关节安装调试方便等优点。柔性接触网暴露于空气，长期面临着外界温度应力变化，处于经常被受电弓抬升摩擦的工作环境中，其可靠性、安全性及供电质量对城市轨道交通起着相当重要的作用。柔性接触网分类大多以接触悬挂的类型来区分，在一条线路上，为了满足供电和机械方面的要求，把接触网分成若干一定长度且相互独立的分段，这就是接触网的锚段。根据每个锚段结构的不同分为简单接触悬挂和链型接触悬挂。简单悬挂的优点是结构简单、支柱高度低、投资小、施工检修方便；缺点是导线的张力、驰度随温度变化较大，导线弹性不均匀，不利于机车高速受流。单链形悬挂按下锚方式分为未补偿简单链形悬挂、半补偿链形悬挂、全补偿链形悬挂。未补偿简单链形悬挂即下锚处不设补偿装置，又称为硬锚，其接触线、承力索张力驰度随温度变化大，我国很少采用；半补偿链形悬挂即接触线补偿下锚，承力索未设补偿装置；全补偿链形悬挂即接触线承力索都设有张力补偿装置。接触线、承力索张力恒定、弹性较均匀、受流质量较好。适合高速行车需要，是我国铁路及城轨交通接触悬挂的主要形式。按悬挂链数分为单链型、双链型及多链型接触悬挂。单链型接触悬挂按其有无弹性吊弦分为简单链型悬挂和简单弹性链型悬挂，如图5-1所示。

图5-1　简单链型悬挂和简单弹性链型悬挂

按照悬接触线、承力索在空间位置关系分为直链形悬挂、半斜链形悬挂、斜链形悬挂，如图5-2所示。我国城市轨道交通接触悬挂多采用简单斜链型悬挂，这足以支持100 km/h以下的列车运行需要。

图5-2　单链型、双链型及多链型接触悬挂

（三）城市轨道交通供电系统功能

电能是地铁安全、可靠运行的重要保证。供电系统不仅为电力机车提供机械能，还保证旅客在旅行中有良好的卫生环境，为空调设施、自动售检票、自动扶梯、屏蔽门、通信信号、消防设施和各种照明设备提供能量，保证城市轨道交通系统正常运行。可以说，供电系统是城市轨道交通系统的心脏，是最基础的能源设施。整个供电系统应具备安全可靠、调度方便、技术先进、功能齐全、经济合理的特点，并应具备以下所述一些功能：显示和计量功能，全方位的服务功能，远程控制功能，故障自救功能，防止误操作的功能，方便灵活的调度功能，完善的控制功能，电磁兼容功能，系统的自我保护功能。