跨座式单轨车轨道交
通电力牵引系统
报告名称：跨座式单轨车轨道交通电力牵引系统
学生团队：101110129 黄彬 101110130 高伟 101110131 王耀 101110132 董其炜 101110133 陈豪 101110134 孙启原 101110135 张厉智 101110136 俞家凯指导老师：师蔚
所在学院：城市轨道交通学院
完成时间： 2013年10月9日
1．概述
城市单轨交通系统属于车轮运行模式，但与传统的钢轮钢轨、双轨线路有很大的区别，它占有的空间比传统的双轨线路要小。就技术上的定义
而言，跨座式独轨交通系统是指以单一轨道来支承车厢
并提供导向作用而运行的轨道交通系统。
1952年，瑞典人格伦以其构想发展出新型的跨座式
轨道系统，并以1:2.5的比例在德国科隆市附近的
Fuhligen 进行模型试验，轨道梁系由钢筋混凝土制成。
据记录所载，在1.9KM 长的试验轨道上，车厢可达到
130KM/H 的运行速度。1957年，格伦再次在原地建造了
一条1.8KM 长的实体轨道，测试结果与模型试验相近。
这种形式的独轨系统就以格伦的全名缩写命名为ALWEG
型独轨系统。ALWEG 型独轨系统很快成为世界独轨的风
尚，它在发展成型后到20世纪70年代的10多年间，
虽然进展较快，但似乎仅限于游乐园或展览会场区内的
游客运输，尚未进入城市轨道交通系统的领域。到了80
我国第一条单轨交通于2000
年在重庆开始修建。东起重庆市区商业中心校场口，
西至大渡口区钢铁基地新山村，沿途设置17座车站。根据重庆市山城丘陵的地理特点，选择噪声低、爬坡能力强、转弯半径小的跨座式单轨交通系统，在我国尚属首次。由此我们可以看到跨座式单轨交通有其自身的优缺点。它的优势：（1）占地面积小、空间利用率高。跨座式单轨交通轨道梁一般利用城市道路中央隔离带设置结构墩柱，圆墩柱直径约为1M-1.5M ，区间双线轨道结构宽度一般为5M 。而普通城轨交通区间高架结构宽度为8—9M ，墩柱直径约为2M ，因此跨座式单轨交通具有占地面积少，空间利用率高的优势。（2）建设周期短，由于跨座式单轨交通轨道梁一般采用标准轨道梁，可在
工厂预制、现场拼装，且牵引电网刚性布置在轨
道侧壁，比普通架空接触网以及第三轨受电施工
方便，因此施工周期可大大缩短。（3）舒适度高，
噪声小，爬坡能力强，转弯半径小。由于跨座式
单轨车转向架采用充气橡胶轮胎作为走行轮，且
转向架与车体间的悬挂装置为空气弹簧，因此车
体震动小，乘坐舒适性高，跟普通城轨交通相比，
具有噪声小，爬坡能力强，转弯半径小等优势。
线路最大坡度可达到6%，最小曲率半径为100M 。
但是跨座式单轨交通不足在于：（1）能耗较大，
由于采用橡胶车轮造成车辆所受阻力较钢轮大，
因此，单轨交通的能耗比普通城轨交通大。（2）
道岔结构复杂，由于道岔结构复杂，搬动时较普
通城轨交通道岔费时，因此，限制了列车运行时
间间隔不能低于2.5分钟。
下面以重庆市跨座式单轨交通来了解中国单轨轨道交通的发展现状。
2．转向架
重庆“较-新”线跨座式单轨交通车辆转向架为无摇枕特殊结构的跨座式2轴转向架，每辆车有2台跨座式转向架，转向架的每根车轴由1台交流牵引电动机驱动。转向架承载面为中心牵引装置和空气弹簧。构架是钢板焊接结构，具有足够的刚度和强度。转向架与车体之间的悬挂装置为空气弹簧，并装有横向减震器，有良好的动力性能，轴重小于11t。
走行轮，导向轮，稳定轮均为橡胶轮胎。走行轮系无内胎钢丝橡胶轮胎，内充氮气，每台转向架有4个走行轮胎；导向轮、稳定轮内充压缩空气。走行轮泄气时由安装在转向架两端梁上的实心轮胎做为辅助车轮。水平车轮中，有位于上方的4个导向轮和位于下方的2个稳定轮，都是带尼龙丝的橡胶车轮。转向架构架由侧梁、横梁、端梁及导向、稳定车轮的支承架构成，构架内部作空气弹簧辅助空气室。
走行轮轴和水平轮轴均为单悬臂式。采用2级减速直角齿轮传动方式，电机到齿轮箱的连轴节为弹性连轴节，齿轮采用飞溅润滑方式。基础制动机构采用盘形制动。
在传动轴端部设走行轮的内压检测装置。当轮胎压力低于规定压力时，开关关闭，设有驾驶台上的监视器将显示轮胎内压警报。在齿轮轴箱体上的安装感应式速度传感器。
车体支承装置中有空气弹簧、高度自动调节阀、压差动作阀、油压减震器、横向止档、防震橡胶等组成。
3．受电装置
3.1车辆受电
跨座式单轨车辆受电装置分正极和负极2种，2种受电装置安装在转向架上，采用侧面滑动受电。在司机室车辆上，每辆车安装2台负极受电弓；在无司机室的车上，每辆车安装2台正极受电弓。
（1）正极受电装置。开弓采用弹簧装置，收弓时采用压缩空气，这时使下降风缸动作，折叠式受电装置在折叠位置，由锁钩装置将受电弓锁住，使其与接触网脱
离。当需要受电装置升弓，可使电磁线圈得电，解开锁钩装置，弹簧装置将受
电装置撑开与接触导轨接触受电。
（2）负极受电装置。与正极受电装置相比，不设自动折叠装置，使负线受电装置经常与负线接触导轨接触。在需要时可用手压到折叠位置，由锁钩装置锁住，解
锁时用手动压缩解锁。
（3）滑板。受电装置滑板为铜系粉末冶金制成。
车辆接地装置考虑到跨座式单轨车辆采用橡胶轮胎，每辆车有一接地装置，当车辆到达车站和车辆段时，与安装在轨道梁上的接地板接触，以保证乘客在车站和车辆段检修作业人员的生命安全。
3.2接触网受流
跨座式单轨接触网受流模式不同于传统轮轨交通所采用的第三轨或架空接触网模式，是一种全新的城市轨道交通接触网受流模式，除了正极受流接触网外，设置专门的负极回流接触网（回流轨）。电流经车辆负极受电弓再经回流轨回流，负极接触网和正极相同。接触网位于轨道侧面中部并被车体包络，平行轨道梁中心线方向呈“之”字形布置，接触受流面相对轨道梁侧面向外，受电弓相对轨道侧面向内与接触网接触线摩擦受流。
3.2.1功能要求
（1）满足传输电能的功能要求。
接触网除完成不间断给列车供电的功能，还承担着传输电能的功能。作为跨座式单轨接触网传输电能的主要部件——汇流排，要具有良好的电气性能，达到减少电能损耗和接触网网压降的要求。但受到建筑和车辆限界的限制，汇流排截面不可能做到很大，这就对汇流排材料和截面的选择、制造误差提出了很大的要求。
（2）满足良好的弓网关系要求。
控制受电弓离线率以及实现受电弓滑板与接触线的均匀磨耗，是满足良好的弓网关系要求的关键因素。在跨座式单轨轨道交通中，由于受电弓和接触网完全被车体包络，空间狭小，受电弓行程短，跟随性差，这就对影响接触网离线率的因素提出了更高的
要求；另外，跨座式单轨受电弓滑板与接触线的接触范围小，只有120MM,这就对接触网采用相应布置方法以解决弓网磨耗，延长受电弓滑板和接触线寿命提出更好要求。（3）适合气候的功能。
接触网是无备用的室外供电设施，必须适应温度变化以及通过电流时引起的汇排流、接触线伸缩。
（4）电气分段的功能。
跨座式单轨触网在电气分段上与传统钢轮钢轨模式有2个截然不同：一是设置专门的负极回流接触网，二是道岔接触网随道岔一起双向转动。这就要求在牵引变电所附近馈线上网处同时设置电分段，道岔开口处利用分段绝缘器实现局部无电区。
3.2.2结构组成
跨座式单轨接触网主要功能性组成包括伸缩单元、典型支持结构、锚段关节、中心锚节、供电分道、道岔等。
（1）伸缩单元
根据当地气候特点及载流量的要求，结合跨座式单轨接触网特点，设置现实接触网温度补偿的伸缩单元，包括伸缩单元的布置、最大允许长度和最小允许长度，锚段关节的结构、中心锚结和关节电连接的设置方法以及使汇流排在每个支持点处可自由滑动的措施。伸缩单元平行轨道梁中心线方向呈“之”字形布置，伸缩单元长度一般为70—150M，接触网拉出值距离中心位置距离为60MM。
伸缩单元两端设置温度补偿单元——锚段关节，实现对汇排流由温度变化引起的伸缩的补偿。
伸缩单元中部设置中心锚结，防止接触网向一
侧滑动，并使汇流排在每个支持点处自由滑动。
（2）接触网典型支持结构
接触网典型支持结构包括支持绝缘子、T型汇流排、接触线固定线夹和接触线等。图7为跨座式单轨接触网的基本安装模式。汇流排截面形状为T型，材料为铝合金，汇流排具备良好的电气性能，并满足建筑和车辆限界和载流量的要求。图8为汇流
排典型截面。接触网采用梯形截面的硬铜接触线，有效延长受电弓滑板和接触线的寿命，接触线表面镀锡，有效解决金属之间电腐蚀的问题，图9为接触线断面。支持绝缘子是跨座式单轨接触网专用绝缘子，除了实现绝缘和支持功能外，接触网拉出值也是通过绝缘子轴向转动使用绝缘子下金具有不同孔位安装在轨道梁上实现的，是接触网控制误差、实现接触网呈“之”字形布置，使受电弓滑板均匀摩擦，保持良好弓网关系的重要部件。这是不同于其他形式接触网的极为特殊的地方。
4．驱动装置
跨座式转向架的驱动装置与铁路转向架一样，由牵引电机、联轴器和齿轮减速箱等部件等成，所不同的是铁路转向架的驱动装
置全部放在轮对的两个车轮之间，而跨
座式则全部放在构架外侧。重庆“较—
—新”线单轨车辆的牵引电机为三相鼠
笼式异步电机。电机输出功率105KW ，
线电压1100V ，额定转速3439R/MIN ，
电机绝缘等级为H 级，自然通风冷却，
转子导条采用铸铝材料。电动机固定在
跨座式转向架上，电机通过弹性联轴结
与齿轮箱连接，齿轮箱传动比6.55:1，
有利于提高牵引电机转速，减小牵引电
机体积，为解决牵引电机安装控件不足创造条件。
三相鼠笼式异步电动机，主要由定子和转子两个部分组成，定子、转子之间是间隙。转子绕组是用作产生感应电势、并产生电
磁转矩的，它的转子绕组是自己短路的
绕组，在转子的每个槽中放有一根导体，
导体比铁芯长，在铁芯两端用两个端环
将导体短接，形成短路绕组。若将铁芯
去掉，剩下的绕组形状似松鼠笼子，故
称鼠笼式绕组。鼠笼式电动机结构简单、
制造成本低、运行维护方便，被广泛地
应用于工农业生产中，也作为电力拖动
的原动机。但是它的缺点是调速能力差，
启动力矩小，因此在一些要求平滑调速和启动力矩大的工况下，常采用多种方
式进行运作。
5．变流装置
重庆单轨车主电路由受电装置、熔断器、避雷器/浪涌吸收器、高速断路器、输入滤波器、VVVF 逆变器、线路接触器等部件组成。在受电装置附近装有一台避雷/浪涌吸收器，每个动力单元主逆变器受高速断路器（HSCB ）保护，高速断路器可高效地保护由于短路、接地造成的过流，其保护特性与相对应牵引变电站64D 保护系统相匹配和协调。输入滤波器有电抗器和电容器组成，故障情况下滤波器储存的能量当即被释放不会对车辆任何系统部件导致二次性损坏。所有接触器均使用DC1500V 等级。
VVVF 逆变器通过输入过流、输出过流、低输入网压、过压、过热、相电流电压不平衡和牵引电机的过流保护等实施保护。VVVF 逆变器包括输入滤波器、三相逆变器模块，VVVF 逆变器采用自然冷却。每台逆变器装一台DC1500V HSCB 。使用双微机系统对VVVF 逆变器进行控制。
图13：鼠笼式电动机
（一）VVVF技术即
为：将直流电变成交流
电的过程叫做逆变, 完
成逆变功能的电路称为
逆变电路, 实现逆变过
程的装置叫做逆变设备
或逆变器. 变频器由主
电路和控制电路两部分
组成. 其中, 主电路通
常采用交直交方式, 即
先将交流电转变成直流
电( 整流、滤波) .再将直流电转换成频率可调的矩形波交流电(逆变器过程) .
（二）SPWM波在VVVF技术中的使用：
（1）同步控制方式. 即在调整调制波频率的同时相应调整载波频率,使两者的比值等于常数. 这使得在逆变器输出电压的每个周期内, 所使用的三角波数
目保持不变, 因此所产生的SPWM波脉冲数是一定的. 这种控制方式的优点
是, 在调制波频率变化的范围内, 逆变器输出波形的正、负半波完全对称, 输
出三相波形之间具有120b相差的对称关系. 但是,在低频时会使每个周期
SPWM脉冲个数过少, 使谐波分量加大。
（2）异步控制方式，即使载波频率固定不变，只调整调制波频率进行调速。它不存在同步控制方式所产生的低频谐波分量大的缺点。但是，它可能会造成
逆变器输出的正半波和负半波之间出现不严格对称的现象，这将造成电动机
运行不稳定。
（3）分段同步控制方式. 采用同步控制和异步控制各自的优点, 就构成了分段同步控制方式. 即在低频段使用异步控制方式, 在其他频率段使用同步
控制方式. 这种控制方式在实际中应用较多.变频后的机械特性及其补偿,
U/ f 转矩补偿法的原理是: 频率f 降低时, 电源电压U 成比例地降低,进
而引起U 下降过低. 采用适当提高电压U 的方法来保持磁通量 恒定, 使
电动机转速
回升. 适当
提高电压U
会使调压比K
u> K f, 也
就是说, 电
压U 不再随
频率f 等比
例变化, 而
是按图14 的
曲线关系变
化. 采用U/
f 转矩补偿。
6．发展到目前电力牵引新技术
（1）异步牵引电动机
异步电动机正在向大功率、高效率、高精度动态化控制方向发展。异步电动 机单位质量功率密度向大于1 kW/kg 方向发展。驱动系统向采用新型驱动系统方向发展，即带齿式联轴节无抱轴箱结构、带齿式联轴节有抱轴箱结构、带抱轴箱无齿式联轴节结构。目前的CHR3高速动车电机驱动系统就是采用弧形齿联轴节无抱轴箱的结构。HXD1B 、HXD3B 采用带齿式联轴节有抱轴箱结构。图3为带齿式联轴节结构。这样的新型驱动结构牵引电机仅承受扭矩和自重，不再承受齿轮啮合作用形成的弯矩。电机轴承受力明显减小，使轴承寿命延长。同时将轴承移至齿轮箱内，不需要输出端端盖，使得牵引电机结构紧凑，重量减轻，体积减小。动车驱动系统采用此结构较多，机车驱动系统也正在向带联轴节结构方向发展。电机非传动端盖采用高强度的铸铝件以减轻电机重量。同时电机向采用轮对空心轴的全悬挂方式和带联轴节的体悬式方向发展，使电机重量变为簧上重量，减少对电机的振动冲击，减少电机的故障率。电机冷却方式目前有自冷和强迫通风方式。为加强电机散热能力，提高电机功率密度，牵引电机也采用全封闭水冷的方式，其已在日本异步牵引电动机RMT8 型上实施。异步牵引电机冷却方式可向水冷却方向发展。电机材料方面目前国际上研究采用非晶体金属钢片代替传统的硅钢片，这种材料就是金属原子排列无序而磁有序，是一种具有不规则原子结构的合金。它使用特殊方法制成，加工方法和传统的硅钢片不同，具有导磁率高，损耗低的特点，是一种用于电动机和发电机的整体式非晶体金属磁性部件。目前美国、日本已在研究之中，而且早已在变压器上使用
这种材料。据资料介绍采用非晶体
金属钢片可以降低电机损耗60%，这
也是牵引电机磁性材料研究发展的
方向。电机控制技术正在向无速度
传感器方向发展，这样可减少电机
的体积和传感器的故障率，降低购
买昂贵传感器的费用，节约电机成
本，大大提高电机控制精度和控制
单元的可靠性。目前无速度传感器
异步电机控制已成为交流控制的热
点，国际上和我国南车株洲电力机
车研究所有限公司已攻克技术上难
题，正在进行工程化应用研究。
（2）高压异步牵引电动机
2000年瑞士学者M.STEINER 等提出采用高压电动机的无变压器交流传动系统，该方案对牵引电机设计发展和控制提出了新的思路，变流器将直接与高压接触网直接相连；对变流器的电子器件耐压等级和牵引电机提出了新的挑战，变流器模块通过串联采用多电平的拓扑结构，可解决高压问题，但高压电机要引入新的概念。由于各个变流器模块直流中间电路电位不同，它们将成为具有不同电位的独立驱动电路的一部分。有些学者提出采用带有3个独立三相绕组的星形连接异步电动机，其三相绕组由接在不同电位的3个逆变器供电。但这种思路也在
牵引领域采用高压三相异步电动机提出了严格挑战，高压情况下电机的绝缘结构要耐高压、
耐电晕、耐振动、满足逆变器供电要求。这种星形连接异步电动机相应的控制系统需要我们去研究，这也是未来牵引电机研发的一个方向。
（3）开关磁阻电机
开关磁阻电机（SRM）是上世纪70年代发展起来的一种新型驱动装置。开关磁阻电机（SRM）又称为电流调节步进电机，定子极数和转子极数不相等，且定转子有多种不同的搭配，转子上没有绕组，完全由硅钢片叠成，坚固耐用，定子上只有几个集中绕组，电磁转矩由定转子磁阻产生，可控参数多，效率高，可方便实现四象限运行，启动电流小，启动转矩大，结构简单，制造容易，转动惯量比高，可实现高速驱动，功率可从10 W到5 MW，转速从50 r/min 到10 000 r/min，调速范围宽，电机各相独立工作，可缺相运行，并具有再生制动功能，适合于频繁启停及正反转运动。这些优点决定了开关磁阻电机（SRM）非常适用于轨道交通领域，显示出越来越广阔的应用前景。
参考文献
1.鼠笼式三相异步电动机制动控制新方法_左运发
2.跨座式单轨车辆特点及国内外应用情况_宫文平
3.重庆跨座式单轨交通_仲建华
4.跨座式单轨接触网结构设计_谢风华
5.跨座式单轨特点及应用前景_王省茜
6.跨座式单轨铁路的特点及其应用前景_王省茜
7.单轨交通现状和发展
8.重庆较新线跨座式单轨车辆技术特征_仲建华
9.跨座式单轨列车国产化探析_赵菊静
城市轨道交通牵引供电系统复习资料 第一章电力牵引供电系统概述 1、电力牵引的制式概念： 供电系统向电动车辆或电力机车供电所采用的电流或电压制式，包括直流/交流制、电压等级、交流电频率、交流制中单相/三相等问题。 2、电力牵引系统性能要求： ①启动加速性能：启动力矩大，加速平稳； ②动力设备容量利用充分：轻载时，运行速度高；重载时，运行速度可以低一些。功率容量 P=FV近似于常数； ③调速性能：速度调节容易实现，能量损耗小。 满足上述条件：直流串激（串励）电动机。 3、直流串励电动机优缺点： 通过串联电阻调速，原理简单，调速范围宽，供电系统电压损失和能量消耗较大，而且需要换向。 4、城市轨道交通牵引制式：直流供电制式。 城市轨道机车功率不大，供电半径小，城市之间运营供电电压不能太高，以确保安全。我国国标规定采用750V 和1500V直流供电两种制式，不推荐600V。 5、城市轨道交通电力牵引供电系统组成：发电厂（站）、升压变压器、电力网（110-220KV）、主降压变电站（110~220KV→10~35KV）、直流牵引变电所（10~35KV→1500、750V）、馈电线、接触网、走行轨道、回流线。 6、组成统一的电力供电系统的优点： ①充分利用动力资源；②减少燃料运输；③提高供电可靠性；④提高发电效率。 7、环形供电接线：由两个或两个以上主降压变电站和所有的牵引变电所用输电线联成一个环行。 8、环形供电接线的优缺点：环行供电是很可靠的供电线路，因为在这种情况下，一路输电线和一个主降压变电站同时停止工作时，只要其母线仍保持通电，就不致中断任何一个牵引变电所的正常
供电。但其投资较大。 9、双边供电接线：由两个主降压变电站向沿线牵引变电所供电，通往牵引变电所的输电线都经过其母线联接，为了增加供电的可靠性．用双路输电线供电，而每路按输送功率计算。这种接线可靠性稍低于环行供电。当引入线数目较多时，开关设备多，投资增加。 10、电网向牵引变电所供电形式：环形供电接线、双边供电接线、单边供电接线、辐射形供电接线。 11、最简单单相半波整流： 12、单相半波整流原理：13、单相全波整流原理： 14、三相半波整流原理：
轨道交通牵引供电系统综述 在各行各业不断发展的今天，轨道交通扮演了非常重要的角色，可以说轨道交通已经成为了现如今生活生产中必不可少的一项组成内容。在轨道交通系统中，牵引系统是重要的组成内容，所以也是轨道交通研究人员重点关注的内容。为了进一步保证轨道交通系统的安全性和可靠性，本文将就轨道交通牵引供电系统展开论述。 标签：轨道交通；牵引供电；供电系统 1 牵引变压器 1.1 普通铁路牵引变压器 普通铁路牵引变电所内的牵引变压器设置了两台，一旦其中一台出现故障那么另一台将启动保证正常供电。原变压电压等级主要是以110kv为主，电气化铁路牵引变电器多选择V/v接线的方式，有时在交大外部电源容量时会采用单相接线形式变压器。 1.2 高速铁路牵引变压器 我国的高速铁路通常采用的是V/x接线牵引变压器。这种牵引变压器方式的构成主要是两台单相变压器，变压器分别和接触网和负馈线连接，中间抽头和钢轨连接。 2 牵引供电系统 2.1 牵引变电站 2.1.1 牵引变电站位置确定 牵引变电站与车站内的降压变电站一起组成牵引降压混合变电站，然而并不是每个车站都是牵引降压混合变电站。它的设置取决于牵引系统网络结构、牵引网电压等级、牵引网电压损失、供电质量，并涉及到杂散电流防护、线路能耗、土建造价及运营维护等因素。 2.1.2 牵引变电站设备 牵引变电站的主要设备是27.5kV开关柜、整流变、整流器、直流1500V正负母排、直流高速开关。27.5kV开关柜应选用SF6绝缘全封闭组合电器，以减少占地面积。27.5kV开关柜进线还配有避雷器，防止雷电波入侵。整流器组由24个整流二极管与24个保护二极管组成，每个牵引变电站有两套整流器组，每套整流器为6相12脉波整流，单独运行时输出的为12脉波的脉动电流，两套并
1牵引供电系统：从主降压变电站（当它不属于电力部门时）及其以后部分统称“牵引供电系统” 2杂散电流：绝大多数电力牵引轨道交通线路是以走行轨为其回路的，由于钢轨大地之间不是绝缘的，因此回流电流必有部分经大地回牵引所，这部分电流因土壤的导电性质，地下管道位置不同，可以分布很广，故称杂散电流。 3.GIS：六氟化硫全封闭组合电器，它是在六氟化硫断路器的基础上把各种控制保护电器全部封装的组合电器设备。 4远动控制：又称遥控即在远离变电所（执行端）的电气设备进行控制。 5距离控制:即在主控制室内对变电所的一次设备集中进行控制监测，开关位置信号-中央信号以及继电保护装置等都配置在主控制室的屏台上，便于监视和管理运行。 6安装接线图：为二次设备的制造安装或调试检修而专门绘制的安装图 7二次原理图：也称归总式原理图，用来表示二次设备中的监视仪表，控制与信号，保护和自动装置等的工作原理图。 一．简述断路器的主要功能？答：断路器又叫高压开关，断路器不仅可以切断和闭合高压电路的空载电流和负载电流，而且，当系统发生故障时，它与保护装置相配合，可以迅速地切断故障电流，以减少停电范围，防止事故扩大，保证系统的安全运行。 二．简述地铁动力照明结构及功能？答： 三．简述直流牵引所的保护？答： 四．接触网设计过程中应满足什么要求？答：1.接触网 悬挂应弹性均匀高度一致， 在高速行车和恶习的气象 条件下，能保证正常取。2. 接触网结构应力求简单，并 保证在施工和运营检修方 面具有充分的可靠性和灵 活性。3.接触网寿命应尽量 长，具有足够的耐磨性和抗 腐蚀能力。4.接触网的建设 应注意节约有色金属及其 他贵重材料，以降低成本。 五．简述地面架空接触网组 成及功能？答：架空式接触 网由接触悬挂，支撑装置， 支柱与基础设施几大部分 组成。接触悬挂是将电能传 导给电动车组的供电设备。 支持装置用来支持悬挂，并 将悬挂的负荷传递给支柱 和固定装置。支柱与基础用 以承受接触悬挂和支撑装 置所传递的负荷（包括自身 重量），并将接触线悬挂固 定在一定高度。 六．简述地下迷流防护措 施？答：在电力牵引方面： 提高供电电压，减小牵引所 距离，采用双边供电，减小 钢轨电阻，增加回流线减少 回流电阻，增加到道泄漏电 阻，定期检测。在埋设金属 管方面:尽量远离，在金属表 面或接头处采用绝缘，采用 防电蚀电缆线路，在电缆上 包铜线套钢管，在地下管道 涂沥青包油毡，设排流装 置。 七．牵引变电所计算需要的 参数有那些？答：1.馈电线 及牵引变电所的平均电流， 有效电流，最大电流；2.电 动车辆或机车在供电区段 内运行时的平均电压损失 及最大电压损失；3.接触网 中平均功率损失等 八．高压控制电路构成及作 用？答：主要由控制元件， 中间放大元件与继电器以 及操作机构等几部分组成。 1控制元件：运行人员用来 发出开关跳，合闸操作命令 的操作按钮。2 中间放大元 件与继电器：将控制元件的 操作命令转化成高压开关 的电磁操作机构所需要的 大电流。3操作机构;直接对 高压开关进行分，合闸操 作。 九．电气主接线的要求是？ 答：可靠性:保证在各种运行 方式下，牵引负荷以及其他 动力的供电连续性。灵活 性：在系统故障或变电所设 备故障和检修时，能适应调 度的要求，灵活便捷迅速地 改变运行方式，且故障影响 的范围最小。安全性：保证 在进行一切操作切换时，工 作人员和设备的安全以及 能在安全条件下进行维护 检修工作。经济性应使主接 线投资与运行费用达到经 济合理。 十．简述断路器控制回路的 要求？答;1高压开关的合 跳闸回路是按短路通过大 电流脉冲来设计的。操作或 自动合跳闸完成后，应迅速 自动断开跳合闸回路以免 烧损线圈。2控制回路应能 在控制室由控制开关控制 进行手动跳合闸，又能在自 动装置和继电保护作用下 自动合闸或跳闸，同时能由 远方调度中心发送控制命 令进行跳合闸。3应具有高 压开关位置状态的信号，事 故跳闸与自动合闸的闪光 信号。4.具有防止断路器多 次合跳闸的“防跳”装置。 5.采用液压和气压操作的机 构，跳合闸操作回路中应分 别设有液压和气压闭锁，在 低于规定标准压力情况下， 闭锁操作回路。断路器和隔 离开关配合使用时，应有防 误操作的闭锁措施。6.对跳 合闸回路及其电源的完好 性，应能进行监视。
牵引供电系统简介 一、系统功能 牵引供电系统的主要功能是：将地方电力系统的电源（交流电气化铁路:AC110 kV或AC2２０kV，城市轨道交通:中心变电所AC22０ｋＶ或AC１1０kＶ→AC35kV环网)引入牵引供电系统的牵引变电所,通过牵引变压器变压为适合电力机车运行的电压制式（交流电气化铁路:AＣ２5kV或AC2×２5kV，城市轨道交通：DＣ75０V、DＣ150０Ｖ或DＣ3000V）,向电力机车提供连续电能。 电力牵引负荷为一级负荷,引入牵引变电所的外部电源应为两回独力可靠的电源，并互为热备用,能够实现自动切换。 交流电气化铁路及城市轨道交通牵引供电系统简图分别如图1．１和图１.2所示。 图1.1 交流电气化铁路牵引供电系统 图1.２城市轨道交通牵引供电系统
二、牵引网供电方式 1.交流电气化铁路 交流电气化铁路牵引网供电方式大体上可分为三种:直接供电方式（包括带回流线的直接供电方式)、BＴ供电方式和AT供电方式。 （1）直接供电方式 直接供电方式又可分为不带回流线直接供电方式(图２.1)和带回流线的直接供电方式(图２.2)两种。 图2.1 不带回流线的直接供电方式 图2．2 带回流线的直接供电方式 不带回流线的直接供电方式在我国早期的电气化铁路中采用，机车电流完全通过钢轨和大地流回牵引变电所，牵引网本身不具备防干扰功能。在接地方面，每根支柱需单独接地(设接地极或通过火花间隙)，或者通过架空地线实现集中接地(架空地线不与信号扼流圈中性点连接）。 带回流线的直接供电方式,机车电流一部分通过钢轨和大地流回牵引变电所(约7０%），其余通过回流线流回牵引变电所(约３0%)。由于流经接触网的电流和流经回流线的电流虽然大小不等，单方向相反，且安装高度比较接近，两者对铁路沿线通讯设施的电磁干扰影响趋于抵消，因此牵引网本身具备防干扰功能。在接地方面，接触网支柱通过回流线实现集中接地，回流线每隔一个闭塞分区通过吸上线(铝芯或铜芯电缆，常用VLV－70和2xVＬＶ－１５0)与信号扼流圈中性点连接(吸上线间距3～4kｍ)。
牵引供电系统简介 （丁为民） 一、系统功能 牵引供电系统的主要功能是：将地方电力系统的电源（交流电气化铁路： AC110 kV或AC220kV ，城市轨道交通：中心变电所AC220kV 或AC110kV →AC35 kV 环网）引入牵引供电系统的牵引变电所，通过牵引变压器变压为适合电力机车运行的电压制式（交流电气化铁路：AC25kV 或AC2×25kV ，城市轨道交通：DC750V 、DC1500V 或DC3000V ），向电力机车提供连续电能。 电力牵引负荷为一级负荷，引入牵引变电所的外部电源应为两回独力可靠的电源，并互为热备用，能够实现自动切换。 交流电气化铁路及城市轨道交通牵引供电系统简图分别如图1.1和图1.2所示。 图1.1 交流电气化铁路牵引供电系统
图1.2 城市轨道交通牵引供电系统 二、牵引网供电方式 1. 交流电气化铁路 交流电气化铁路牵引网供电方式大体上可分为三种：直接供电方式（包括带回流线的直接供电方式）、BT 供电方式和AT 供电方式。 （1）直接供电方式 直接供电方式又可分为不带回流线直接供电方式(图2.1 和带回流线的直接供电方式(图2.2 两种。 图2.1 不带回流线的直接供电方式
图2.2 带回流线的直接供电方式 不带回流线的直接供电方式在我国早期的电气化铁路中采用，机车电流完全通过钢轨和大地流回牵引变电所，牵引网本身不具备防干扰功能。在接地方面，每根支柱需单独接地（设接地极或通过火花间隙），或者通过架空地线实现集中接地（架空地线不与信号扼流圈中性点连接）。 带回流线的直接供电方式，机车电流一部分通过钢轨和大地流回牵引变电所（约70%），其余通过回流线流回牵引变电所（约30%）。由于流经接触网的电流和流经回流线的电流虽然大小不等，单方向相反，且安装高度比较接近，两者对铁路沿线通讯设施的电磁干扰影响趋于抵消，因此牵引网本身具备防干扰功能。在接地方面，接触网支柱通过回流线实现集中接地，回流线每隔一个闭塞分区通过吸上线（铝芯或铜芯电缆，常用VLV-70和2xVLV-150）与信号扼流圈中性点连接（吸上线间距3～4km ）。 （2） BT 供电方式 BT （Boost Transformer）供电方式又称吸流变压器供电方式，也是在我国早期电气化铁路中有采用，其主要目的是为了提高牵引网防干扰能力，但随着通讯线路电缆化和光缆化，防干扰矛盾越来越不突出，其生命力也已大大降低，该种供电
第38卷第8期电力系统保护与控制Vol.38 No.8 2010年4月16日Power System Protection and Control Apr.16, 2010 城市轨道交通交直流统一的牵引供电计算 刘 炜，李群湛，陈民武 (西南交通大学电气工程学院，四川 成都 610031) 摘要：针对城轨牵引供电计算现状，即一般将交流系统等效至直流侧进行计算或者交直流侧分开迭代，简化了交直流系统的内在联系，在一定程度上影响计算的精度，探讨了一种基于整流机组模型的城轨牵引供电系统交直流统一的牵引供电计算方法，并采用改进的牛顿-拉夫逊法和高斯-赛德尔法求解，利用10节点直流牵引供电系统进行了验证。提出的交直流统一的牵引供电计算方法已成功应用在城轨牵引供电仿真系统中。 关键词: 城市轨道；牵引供电计算；仿真分析 Study of unified AC / DC power flow in DC traction power supply system LIU Wei, LI Qun-zhan, CHEN Min-wu (School of Electric Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China) Abstract：Traditional power flow for DC traction power supply system usually carries out at DC traction side or executes separately at AC/DC sides, which simplifies the internal relationship and reduces the calculation precision. Through analyzing the model of parallel-connected 12 pulse uncontrolled rectifier, a unified AC/DC power flow for DC traction power system based on improved Newton-Raphson method and Gauss-Seidel method is discussed and applied in 10-node hybrid traction power supply system for practical verification. The unified AC/DC power flow algorithm has been successfully applied in simulation system of DC traction power supply system. Key words：urban railway; traction power calculation; simulation analysis 中图分类号： U231.92; TP391 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2010)08-0128-06 0 引言 牵引供电计算在城轨供电系统的设计工作中占有极其重要的地位，是进行供电系统设计必须的一项工作，它关系到供电系统构成、牵引供电方式、变电所设置等多项系统设计的关键因素。 国内外众多学者对城轨牵引供电计算进行了深入的研究。Tylavsky对6脉波整流机组建立功率电压方程，采用牛顿-拉夫逊法求解牵引供电系统交直流混合潮流[1]。Yii-Shen Tzeng指出直流牵引供电系统中R/X较大，忽略换相电阻会导致潮流计算误差，其建立的6脉波整流机组模型中详细考虑了换相电阻和精确的基波电流，并提出一种城市轨道交直流统一的潮流计算方法[2]。蔡炎等建立了考虑复杂地网模型的多支路直流牵引供电网络模型，并采用节点电压法进行数值求解[3]。C.S.Chen，Y.S Tzeng分析了12脉波整流机组带平衡电抗器和不带平衡电抗器，各工作模式下的基波、谐波数学模型[4-5]。王晓东基于CAD技术、电路网络理论提出了一种城轨牵引供电系统仿真方法，这种研究方法成功应用在上海地铁1号线、2号线、东方明珠线的牵引供电系统研究中[6]。于松伟、史凤丽建立了牵引网动态模型，采用回路法求解牵引供电系统，并开发了城市轨道交通牵引供电仿真软件URTPS[7]。刘海东将列车牵引计算和供电计算结合，建立了实时计算牵引变电所负荷过程的供电仿真系统[8]。刘学军提出了城轨牵引供电计算的RS模型及其算法[9]。 目前比较成熟的直流牵引供电系统仿真分析软件有Carnegie-Mellon大学的EMM [10]；ELBAS针对城轨牵引供电系统仿真的SINANET [11]，该系统国内设计院均有引进。国内的一些设计院和科研所也自行研发了仿真分析设计软件。 城轨牵引供电计算一般将交流侧等效至直流侧进行或者交、直流侧分开迭代。实际上城轨供电系统是一混合系统，交直流互相耦合，相互影响。本文在12脉波整流机组模型的基础上，提出城市轨道
城市轨道交通电力牵引 复习 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
城市轨道交通电力牵引复习资料第一章牵引理论基础 1、目前，绝大多数城市轨道交通车辆属于钢轮钢轨式，运行的任何一种工况，都依赖于车轮和钢轨的相互作用力。在钢轮钢轨式城市轨道交通车辆中，牵引动力由牵引电动机通过传动机构，传递给动车的动力轮对(动轮)，由车轮和钢轨的相互作用，产生使车辆运动的反作用力。 2、空转：因驱动转矩过大，破坏粘着关系，使轮轨间出现相对滑动的现象，称为“空转”。 3、粘着：由于正压力而保持动轮与钢轨接触处相对静止的现象称为“粘着”。 4、蠕滑：在动轮正压力的作用下，轮轨接触处产生弹性变形，形成椭圆形的接触面。从微观上看，两接触面是粗糙不平的。由于切向力的作用，动轮在钢轨上滚动时，车轮和钢轨的粗糙接触面产生新弹性变形，接触面间出现微量滑动，即“蠕滑”。 5、蠕滑速度：由于蠕滑的存在，牵引时动轮的波动圆周速度将比其前进速度高，速度差称为蠕滑速度，用蠕滑率表示。σ=ωR i?v ，式中v—动轮的前进速度；ω—动轮的转 v 动角速度。 6、论述：粘着系数与改善粘着的方法。（P5） （一）影响粘着系数的重要因素：①动轮踏面与钢轨表面状态；②线路质量；③车辆运行速度和状态；④动车有关部件的状态。 （二）改善粘着的方法：①修正轮轨表面接触条件，改善轮轨表面不清洁状态；②试法改善轨道车辆的悬挂系统，以减轻轮对减载带来的不利影响。常用的措施：撒沙、清洗轨道、打磨钢轨，改进匝瓦材料如用增粘匝瓦，改善车辆悬挂减少轴重转移。
地铁牵引传动系统 进入21世纪以来，随着我国现代化建设和社会经济的飞速发展，现代城市人口大量增加、地域不断扩大，城市交通堵塞问题日益突出，交通事故、噪音和空气污染等影响着人们的工作和生活。轨道交通在优化城市空间结构、缓解城市交通拥挤、保护环境等方面均显示出积极促进作用，已日益成为中国走新型城镇化道路的重要战略举措。伴随着中国城市化进程的加快，城市交通需求剧增，城市轨道交通也进入高速发展时期。地铁作为城市快速轨道交通的一种工具，因其具有运量大、快捷、安全、舒适、乘坐方便、对环境污染少、占地面积小等诸多优点而受到越来越多城市的青睐。 车辆是地铁运输的主要载体，由于科技的高速发展，高性能的交流传动系统(牵引系统)己广泛应用于地铁车辆。据统计，欧美、日本等城市轨道交通技术强国，自20世纪90年代以来设计的地铁车辆全部采用IGBT或IPM的VVVF交流传动装置，极大地提升了地铁车辆在牵引、制动方面的动力性能。地铁车辆对牵引传动系统的安全性、可靠性、稳定性要求很高，由于各种历史原因，国内对地铁车辆交流传动系统的研究起步较晚，我国最早期的交流传动地铁列车都是整车进口的，但是，大量采用国外的变流器产品，不仅对我国轨道交通行业的发展极为不利，还会导致将来地铁车辆(一般地铁电气设备的使用寿命为30年)运营维护及维修成本提高。随着科技的发展和研究的不断深入，我们国家在装备制造方面已具备了一定的生产能力和技术基础，已经可以实现车体、空调、转向架、车钩、车门、乘客信息系统、ATO等列车重要部件的国产化，但是像牵引传动系统这样的关键部件，虽然取得一定进展，可是与国际先进水平相比，仍存在差距，国内已建或在建的地铁项目中，鲜有应用国产牵引变流设备的先例。 地铁车辆的运行条件与干线铁路/高速动车有很大差异。地铁车辆以动、拖车固定编组方式运行，站间距短，停靠站数多，区间运行时分少，要求列车动力性能优越，有较强的短时过载、断续工作能力;而大铁路的动力配置则关注城际间长距离的恒速/恒功率稳定运行，因此地铁不能像大铁路那样来进行牵引动力性能配置，这对地铁建设投资、列车服役寿命以及降低运营成本等方面均有重要影响。无论是地铁列车还是干线大铁路，其动力性能的发挥都是依靠牵引传动系统实现的，然而地铁车辆独特的运行特征决定了其牵引传动系统设计，可以借鉴
第39卷第8期2011年8月 同济大学学报(自然科学版) JO URNAL OF TON GJI UNIVERSITY(NATURAL SCIEN CE)Vol.39No .8 Aug.2011 文章编号:0253-374X(2011)08-1161-06DO I :10.3969/j.issn.0253-374x.2011.08.011 收稿日期:2010-07-01 基金项目:国家自然科学基金(50877054);上海市科委重大专项子课题(10dz1200205) 第一作者:韦 莉(1982)),女,工学博士,主要研究方向为城市轨道交通供电与车辆系统建模与仿真、城轨供电安全与节能技术. E -mail:w eili029@https://www.doczj.com/doc/c815661709.html, 通讯作者:张逸成(1951)),男,教授,博士生导师,工学博士,主要研究方向为新型智能电气设备及控制、电磁场理论及应用. E -mail:kz jc@https://www.doczj.com/doc/c815661709.html, 城市轨道交通牵引系统仿真技术研究 韦 莉1,张逸成1,达世鹏2,沈小军1 1.同济大学电子与信息工程学院,上海201804; 2.上海申通地铁集团有限公司维护保障中心供电分公司,上海200031) 摘要:回顾了国内外城市轨道交通系统仿真技术的发展现状,详细阐述了现有仿真系统存在的模型建立不够精确、列车与供电系统间的相互影响考虑不全面等问题导致仿真结果与实际偏差较大的特点,并从车辆与牵引供电网电气交互的角度仿真分析了列车的运行特性,说明牵引网电压变化对车辆牵引性能的影响,最后指出为研究城轨系统的实际运行特性,应进行车网结合的多列车、多工况动态联合仿真,同时还应开展通用仿真平台的研究,并提出使用P SCA D/EM T DC 与M A T L A B 集成作为仿真开发平台. 关键词:城市轨道交通;牵引供电;车辆;仿真软件;系统模型;联合仿真中图分类号:U 239.5 文献标识码:A Study of Simulation Technology for Traction Power System of Urban Rail Transit WEI Li 1 ,ZHANG Yicheng 1 ,DA Shipen g 2 ,SHEN Xiaojun 1 (1.Co lle ge of Elec tronics a nd Info rma tion, Tongji University, Sha nghai 201804,China ;2.The Pow er Supply Branc h of Rail Tra ffic Mainte nanc e Supp ort C enter of Sha nghai She ntong Metro Group Co.,Ltd.,Shangha i 200031,C hina ) Abstract :This paper first reviews the development sta tus of domestic and international simulation technology for urban ra il transit system,a nd desc ribes in detail the shortcomings of existing simulation systems such a s less accurate models and incomprehensive consideration of the interaction between train a nd tra ction power system,leading to large devia tion of simulation result compared with prac tical experiment. Simulation of elec trical interaction between train and traction system shows that the trac tion performanc e of the train is influenced by the va riation of overhead line .s voltage.Fina lly,in order to have a ful-l scale reflec tion on the c haracteristics of urban rail transit system that dynamic simulation whic h c ombines mult-i train with mult-i working mode is demanded,an d th e study o f a general simulation platform should also be c arried out.It is proposed that the integration of PSCAD/EMTDC and Matlab can be used for developin g the platform.Key wo rds :urban rail transit; traction power; train; sim ulation software;system model;joint -simulation 随着城市建设规模的扩大和城市人口的增多,交通拥挤、出行不便以及随之而来的环境污染等问 题严重影响着城市生活质量.城市轨道交通以其快速、安全、准时、无污染以及载客量大等特点而成为解决大中型城市交通问题的首选方案[1].近几年国家在轨道交通的投入大幅增加,城市轨道交通大发展的时期已经到来.截至2008年9月,中国城市轨道交通运营里程已经达到775.6km.全国/十一五0期间计划建设1500km 左右轨道交通,总投资额在4000~5000亿人民币,全国48个百万人口以上的大城市中已有30多个城市开展了城市轨道交通的建设或筹建工作[2] . 在城市轨道交通飞速发展的同时,一些问题也不断显现.如随着客运量的激增,地铁在高峰时段超负荷运行时变电站直流开关和车辆高速开关跳闸的问题时有发生,严重影响了安全运营 [3] .要从根本上 探明这些问题发生的原因,须从整个牵引供电系统角度去深入研究.然而由于城市轨道交通行业的特 殊性,采取大规模的试验研究方法不仅会消耗大量的财力和物力,而且往往会受各方面因素的制约而难以实施.计算机系统仿真技术不仅可以降低研发的危险性和开支,还可以模拟实验无法进行的工况,为研究整个系统提供了有力的支持.而且,仿真技术
第二章城市轨道交通供电系统描述 ●第一节供电系统的组成与功能 ●地铁供电系统是为地铁运营提供所需电能的系统，它不仅为地铁电动列车提供牵引用 电，而且还为地铁运营服务的其它设施提供电能，如照明、通风、空调、给排水、通信、信号、防灾报警、自动扶梯等。 ●地铁供电系统一般包括外部电源、主变电所（或电源开闭所）、牵引供电系统、动力照 明供电系统、电力监控系统。其中，牵引供电系统包括牵引变电所和牵引网，动力照明供电系统包括降压变电所和动力照明配电系统。 幻灯片26 ●地铁系统是一个重要的用电负荷。按规定应为一级负荷，即应由两路电源供电，当任 何一路电源发生故障中断供电时，另一路应能保证地铁重要负荷的全部用电需要。在地铁供电系统中牵引用电负荷为一级负荷，而动力照明等用电负荷根据它们的实际情况可分为一级、二级或三级负荷。地铁外部电源供电方案，可根据实际情况不同分为集中供电方式、分散供电方式和混合供电方式。 幻灯片27 第二节变电所的分类 ●地铁供电系统中一般设置三类变电所，即主变电所（分散式供电方式为电源开闭所）、 降压变电所及牵引降压混合变电所。 ●主变电所是指采用集中供电方式时，接受城市电网35kV及以上电压等级的电源，经其 降压后以中压供给牵引变电所和降压变电所的一种地铁变电所。 ●降压变电所从主变电所（电源开闭所）获得电能并降压变成低压交流电。 ● 幻灯片28 ●牵引变电所从主变电所（电源开闭所）获得电能，经过降压和整流变成电动列车牵引所 需要的直流电。 ●主变电所：专为城市轨道交通系统提供能源的枢纽。 ●牵引变电所：为列车提供适应的电源。 ●降压变电所（配电变电所）：为车站、隧道动力照明负荷提供电源。 幻灯片29 第四节供电系统主要运行方式 ● 1 10kV系统运行方式 ● 1.1 正常运行方式 ●变电所10kV母联开关和开闭所间联络开关均处于打开状态，每座变电所由2回电源供 电，两段10kV母线分列运行。变电所由开闭所按不同的供电分区供电。 1.2 其它运行方式 1.2.1 故障或检修运行方式 开闭所一回10kV外电源退出时的运行方式时，合上开闭所母联开关，由另一回10kV外电源向该开闭所供电范围内所有变电所供电。 非开闭所一回10kV进线电源退出运行时，合上该变电所母联开关，由另一回10kV进线电
1系统概述 (3) 2系统设计 (7) 2.1系统设计效果图 (7) 2.2系统功能模块组成 (8) 2.2.1变电所硬件设备实物 (8) 2.2.2网络化交互式实训系统 (8) 2.2.3教员监控与管理系统 (8) 2.2.4供电调度实训系统的通信接口和接口协议 (9) 2.3系统设计思路 (9) 2.3.1实物设备与虚拟变电所相结合 (9) 2.3.2采用情景化专家引导实训模式 (10) 2.3.3数字化三维场景与主电气图仿真 (10) 2.3.4构建全真虚拟变电所 (11) 2.3.5接口 (15) 2.4一次系统整体设计 (15) 2.5二次系统工作条件模拟方案 (17) 2.6实物设备与仿真设备之间的联动 (18) 2.6.1电信号模拟数字化微处理工控机 (18) 2.6.2终端控制逻辑服务器 (18) 2.6.3仿真主变中主变差动、综合测控、主变本体、主变后备
18 2.6.4实物开关柜中智能模块 (19) 2.6.5控制台服务器系统 (19) 2.6.6自动化电力调度系统 (19) 2.6.7电气故障模拟及诊断系统 (20) 3教学培训实现 (24) 3.1变电所综合自动化 (24) 3.1.1系统总述 (24) 3.1.2系统结构 (26) 3.1.3系统功能 (26) 3.1.4系统控制、监视、测量范围 (29) 3.1.5电力调度中心主站系统 (30) 3.1.6SCADA系统复示终端 (32) 3.2网络化交互式演练系统设计方案 (38) 3.2.1网络化交互式演练系统 (38) 3.2.2系统概况 (40) 3.2.3系统实训功能 (40) 3.3教员监控与管理系统 (43)
城市轨道交通列车牵引传动系统 城市轨道交通列车的牵引力是由城市轨道交通列车的牵引系统产生的，因此要掌握城市轨道交通列车牵引力的知识，就必须先掌握列车牵引传动系统的基础知识。 目前城市轨道交通列车的牵引传动系统基本都是电力牵引传动系统，其基本的工作过程是：电能经过列车牵引供电系统传输和相应的转换，提供给列车的牵引电动机，电能转换成机械能，从而驱动列车运行。 城市轨道交通列车牵引供电的电源是城市电网，城市电网提供的电能经过牵引变电所的降压、整流变成DC 1 500 V（或DC 750 V），再通过馈电线传递给接触网，然后通过受流装置，由钢轨和回流线流回牵引变电所形成回流。 城市轨道交通列车牵引传动系统的基本特点是牵引功率大、传动效率高、能源利用率高、绿色环保、产生的污染很少、容易实现自动化控制。 城市轨道交通列车的牵引电动机为列车提供动力，牵引电动机按工作原理可分为直流电动机、交流异步电动机、交流同步牵引电动机三种。由于交流电动机与直流电动机相比不需要换向器，结构简单，可靠性高，维护量少，重量小，并能获得较大的单位重量功率，具有良好的牵引性能，同时三相交流牵引电动机的调频、调压特性如果设计合理，可以实现大范围的平滑调速，还具有防空转的性能，使黏着利用率提高；三相交流牵引电动机对瞬时过电压和过电流很不敏感，在启动时能在更长的时间内产生较大的起动力矩。因此，交流异步电动机有取代直流电动机的趋势。 一、牵引传动系统的工况 城市轨道交通列车的牵引传动系统有两个工况：牵引工况和制动工况。 1、在牵引工况下，列车牵引传动系统为列车提供牵引动力，将供电接触网上的电能转换为列车在轨道上运行的机械能。 2、制动工况可以分为再生制动工况和电阻制动工况。再生制动就是将列车的机械能转换成电能反馈到接触网再供给其他列车或车站设备使用，这种方式能最大限度地降低电能的损耗。列车制动过程中牵引传动系统反馈的电能超过了接触网上的限值（达到DC 1 800 V）时，列车电制动产生的电能将会消耗在制动电阻上，
城市-轨道交通跨座式独轨车轨道交通电力牵引系统
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跨座式单轨车轨道交 通电力牵引系统 报告名称：跨座式单轨车轨道交通电力牵引系统 学生团队：101110129 黄彬 101110130 高伟 101110131 王耀 101110132 董其炜 101110133 陈豪 101110134 孙启原 101110135 张厉智 101110136 俞家凯指导老师：师蔚 所在学院：城市轨道交通学院 完成时间： 2013年10月9日
1．概述 城市单轨交通系统属于车轮运行模式，但与传统的钢轮钢轨、双轨线路有很大的区别，它占有的空间比传统的双轨线路要小。就技术上的定义 而言，跨座式独轨交通系统是指以单一轨道来支承车厢 并提供导向作用而运行的轨道交通系统。 1952年，瑞典人格伦以其构想发展出新型的跨座 式轨道系统，并以1:2.5的比例在德国科隆市附近的 Fuhligen 进行模型试验，轨道梁系由钢筋混凝土制成。 据记录所载，在1.9KM 长的试验轨道上，车厢可达到 130KM/H 的运行速度。1957年，格伦再次在原地建造了 一条1.8KM 长的实体轨道，测试结果与模型试验相近。 这种形式的独轨系统就以格伦的全名缩写命名为ALWEG 型独轨系统。ALWEG 型独轨系统很快成为世界独轨的风 尚，它在发展成型后到20世纪70年代的10多年间， 虽然进展较快，但似乎仅限于游乐园或展览会场区内的 游客运输，尚未进入城市轨道交通系统的领域。到了80 年代后期，欧洲的独轨交通开始进入城市轨道交通体系。 我国第一条单轨交通于2000 年在重庆开始修建。东起重庆市区商业中心校场口，西至大渡口区钢铁基地新山村，沿途设置17座车站。根据重庆市山城丘陵的地理特点，选择噪声低、爬坡能力强、转弯半径小的跨座式单轨交通系统，在我国尚属首次。由此我们可以看到跨座式单轨交通有其自身的优缺点。它的优势：（1）占地面积小、空间利用率高。跨座式单轨交通轨道梁一般利用城市道路中央隔离带设置结构墩柱，圆墩柱直径约为1M-1.5M ，区间双线轨道结构宽度一般为5M 。而普通城轨交通区间高架结构宽度为8—9M ，墩柱直径约为2M ，因此跨座式单轨交通具有占地面积少，空间利用率高的优势。（2）建设周期短，由于跨座式单轨交通轨道梁一般采用标准轨道梁， 可在工厂预制、现场拼装，且牵引电网刚性布置 在轨道侧壁，比普通架空接触网以及第三轨受电 施工方便，因此施工周期可大大缩短。（3）舒适 度高，噪声小，爬坡能力强，转弯半径小。由于 跨座式单轨车转向架采用充气橡胶轮胎作为走 行轮，且转向架与车体间的悬挂装置为空气弹 簧，因此车体震动小，乘坐舒适性高，跟普通城 轨交通相比，具有噪声小，爬坡能力强，转弯半 径小等优势。线路最大坡度可达到6%，最小曲率 半径为100M 。但是跨座式单轨交通不足在于：（1） 能耗较大，由于采用橡胶车轮造成车辆所受阻力 较钢轮大，因此，单轨交通的能耗比普通城轨交 通大。（2）道岔结构复杂，由于道岔结构复杂， 搬动时较普通城轨交通道岔费时，因此，限制了 列车运行时间间隔不能低于2.5分钟。 图1：重庆地铁3号线 图2：跨座式单轨轨道梁和车辆断面
城市轨道交通直流牵引系统框架保护 框架保护是直流供电系统中特有的保护类型，接触轨为正极，走行轨为负极。电流除了从走行轨返回，还可以从大地返回，这样的杂散电流很大，所以，直流供电系统设计为不接地系统。但是设备外壳是接地的，如果发生正极接地，正极通过设备外壳对负极间的短路电流突然增大，钢轨与车身外壳是相连为负极的，旅客上下车将有严重的生命危险。 摘要：本文分析地铁直流框架保护的重要性及原理，简述地铁直流框架绝缘安装的方法。 关键词：核心期刊投稿,城市轨道交通,框架保护,绝缘安装 1 直流牵引系统为什么要设置框架保护和绝缘安装 框架保护实时检测对地绝缘的直流供电设备正极与接地的柜体之间的绝缘状况，在断路情况下，作用于直流断路器跳闸。直流牵引系统正或负一极接地没有什么危害，但是两级都接地后对直流设备影响很大，可能烧坏直流用电设备或使直流用电设备不能正常工作，因此必须进行绝缘安装。 2 直流牵引系统框架保护原理 2.1 框架保护分为电压框架保护和电流框架保护两种 (1)电压框架保护采集信号的对象是负极与设备外壳(地)之间的电位差，在车站装设有轨电位限位装置(短路器)，如果负极对地电压升高，即走行轨对地的电压升高，轨电位限位装置直接将钢轨接地，以保证人生安全，但是，如果电压达到整定的值，轨电位限位装置还没有将刚轨
接地，电压框架保护动作，所以，电压型的框架保护相当于轨电位限位装置的后备保护。 (2)电流框架保护采集信号的对象是设备的外壳对地的泄露电流，包括整流器柜，负极柜和直流开关柜。其主要目的是保护人生的安全。 (3)运行过程中，通过判断检测到的故障电流和电压，实现保护跳闸切除故障。一般来说，牵引变电所的直流开关柜、负极柜与整流器柜绝缘安装;并采用连接电缆将直流设备的外壳保护接地连接成一个整体，通过负极柜的电流元件与牵引变电所接地网单点相连。 3 直流牵引系统框架保护可靠性提高 在轨道交通运营几年后，会发生框架保护误动作的现象。目前框架保护采用低阻框架保护装置，直流牵引供电系统如果在直流设备内发生正极对壳体的泄露，短路电流会经过壳体、地、轨-地泄露电阻或排流二极管、轨道电位限制装置流回负极母线，这种泄露故障最初一般的短路电流都不大，但如果不及时清除，事故会逐渐发展扩大，短路电流可能由最初的几十安培上升到几万安培。因此为保护直流设备设置专门保护装置，以在泄露初期就及时快速将故障清除，同时也带来了框架保护的高灵敏性，一旦该装置内受潮或粉尘侵入，本所内整流机组高压侧断路器及所有直流断路器跳闸，并联跳同一供电区的相邻牵引变电所直流断路器，并闭锁本所、相邻牵引变电所直流断路器。 4 直流牵引系统设备绝缘安装 由于地铁牵引供电采用直流电源，当牵引电源正、负极不采取绝缘措施与大地接触后，电流流入埋地金属，再从埋地金属体流出，进入大
城市轨道交通牵引系统评标办法 （修改版1） 中国城市轨道交通协会技术装备专业委员会 2014年12月
目录 一、前言 (2) 二、评标依据 (2) 三、评标原则 (2) 四、评标组织机构 (3) 五、评标程序 (3) 六、评标细则 (4) 七、评标规定 (7) 八、附件 (8) 附件一第一阶段符合性检查表 (9) 附件二商务评审表 (11) 附件三商务最终评分汇总表 (13) 附件四国产化评审表 (14) 附件五国产化最终评分汇总表 (15) 附件六技术评审表 (16) 附件七技术最终评分汇总表 (23) 附件八第一阶段得分汇总表 (24) 附件九第二阶段符合性检查表 (25) 附件十价格评审表 (26) 附件十一投标人综合得分汇总及排名表 (28) 附件十二评标委员会成员承诺书 (29)
城市轨道交通号线牵引系统招标项目 评标办法 一、前言 1.1为保证（项目名称）项目评标工作顺利进行，依据“公平、公正、科学择优” 的原则，特制定本评标办法。 1.2本评标办法的解释权归（招标人）和（招标代理公司）。 二、评标依据 2.1评标工作严格执行国家颁布的有关法规，包括但不限于以下文件： 《中华人民共和国招标投标法》； 《中华人民共和国招标投标法实施条例》； 《机电产品国际招标投标实施办法（试行）》（商务部令【2014】〕第1号）； 《商务部关于印发<机电产品国际招标综合评价法实施规范（试行）>》的通知》（商产发【2008】311号）。 三、评标原则 3.1以招标文件及澄清文件为依据，对所有实质性响应招标文件要求的投标文件， 采用“综合评价法”对投标人的商务、国产化、技术和价格四个方面进行评价打分。
科研训练结题报告 城市轨道交通供电系统研究与设计 指导教师：张俊芳 学生姓名：尹兆京梁华斌宁玉可
学号： 1010190456 10101904 一．背景介绍我国城市轨道交通事业正面临着前大力发展城市轨道交通已 成共识。目前，所未有的良好发展环境和难得的发展机遇。初步统计，21世纪，我国城市轨道交通建设将进入快速发展的阶段据。进入已实现运营线路总长度近国内目前已有十几座城市正在建造快速轨道交通工程，。另外还有相当数量的大中城市，正在着手不同类型轨道交通建设的前期筹400 备工作，预计在未来中 国城市发展中，轨道交通的建设速度将会不断加快。二、相关知识简介、城市轨道交通供电系统1由电力系统经高压输电网、主变）（ 电所降压、配电网络和牵引变电所降压、换流（转换为直流电）等环节，向城市轨道快速交通线路运行的动车组输送电力的全部供电系统。即对沿线牵引变电所输送电力的城市轨道交通供电系统通常包括两大部分，向动车组换流后，高可靠性专用外部供电系统；以及从直流牵引变电所经降压、电的直流牵引供电系统。其大致的示意图如下： 城市电 主变电高压供电系 牵引变电牵引供电系 接触馈 回流轨 图2-1 地铁供电系统 从发电厂（站）经升压、高压输电网、区域变电站至主降压变电站部分通常被称为牵引供电系统的“外部（或一次）供电系统”。 “牵引及其以后部分统称为（当它不属于电力部门时）从主降压变电站 供电系统”。它应该包括：主降压变电站、直流牵引变电所、馈电线、接触网、
走行轨及回流线等。直流牵引变电所将三相高压交流电变成适合电动车辆应用的低压直流电。馈电线是将牵引变电所的直流电送到接触网上。接触网是沿列车走行轨架设的特殊供电线路，电动车辆通过其受流器与接触网的直接接触而获得电力。走行轨道构成牵引供电回路的一部分。回流线将轨道回流引向牵引变电所。 2、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6001500V之间，我国规定采用750V和1500V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750V采用第三轨馈电方式，1500V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750V与1500V 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1500V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1500V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750V和接触轨馈电方式。比如上海、广州和大连采用1500V接触网馈电；长春轻轨采用750V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脊梁，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。 3、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，其电可靠性、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