有轨电车的牵引供电方式探讨

有轨电车供电方式发展研究摘要：近年来，现代化有轨电车快速发展，为人们的交通出行提供了极大地便利。

有轨电车具有运量大、速度快、污染小等优点，供电系统是现代有轨电车的重要组成部分，对于有轨电车的日常运营有着直接的影响，因此结合当前现代有轨电车各种供电方式，选择高效、合适的供电方式，确保现代有轨电车安全、稳定运行。

本文分析了现代有轨电车供电方式，对各供电方式做出了简要的分析比较。

关键词：有轨电车；供电方式；发展前言：当前，城市私家车数量大幅上涨，交通堵塞严重，并且还存在着大气污染、能源危机等问题，现代有轨电车作为新一代交通工具，其比轻轨和地铁，运营费用低、建设速度快、使用寿命长，在很多中小型城市应用广泛。

由于现代有轨电车耗能较大，因此必须采用合适的供电方式，满足现代有轨电车的运营要求。

1 有轨电车供电方式的发展接触网供电是传统的有轨电车供电方式。

目前大多数城市的有轨电车仍采用这种供电方式。

该供电方式中最常见的是：架空接触网供电和钢轨回流方式供电（传统接触轨供电）。

虽然这种方法的应用有成熟的经验，但其对城市景观的影响不容忽视，存在着线网的架设、维护工作量大等问题。

为解决有轨电车可靠供电与城市景观之间的矛盾，近年来开始对有轨电车无接触网供电技术进行研究，并取得了不错成果。

现代有轨电车越来越受国内各级城市青睐，其供电方式逐步由接触网向无架空接触网发展，以适应城市发展需求。

目前，世界上有轨电车无架空接触网供电方式主要分为两大类：一类为地面供电，其将供电设施沿地面敷设，并分段供电以保证安全；另一类为车载储能供电，代替实时受流，无需外部供电设施。

2 新型无接触网供电方式的介绍2.1 Alston的APS地面供电系统APS系统是地面接触供电的典型代表，采用地面接触轨供电、钢轨回流制式。

保留传统第三轨供电的优势，同时提高了安全性。

（1）组成：APS系统主要由接触轨、集电靴和天线、直流配电单元、直流监控柜等组成。

（2）工作原理：接触轨分段敷设，段间设置绝缘节，电能经受电靴传送至列车；沿接触轨每两段设有控制箱，列车驶入相应段时，控制箱内的控制单元接收到列车发来的编码信号后向该段接触轨供电；其余接触轨保持接地，以保证行人安全。

有轨电车原理
有轨电车是一种利用轨道供电的城市交通工具，它以电动机驱动车轮，利用电
力传动技术进行运行。

有轨电车的原理是基于电力传动和轨道供电的工作机制，下面我们将详细介绍有轨电车的原理。

首先，有轨电车的电力传动系统是其运行的核心。

电力传动系统由电动机、牵
引系统、制动系统等组成。

电动机是有轨电车的动力来源，它通过电能转换为机械能驱动车轮运动。

而牵引系统则是将电动机产生的动力传递到车轮上，推动有轨电车前进。

制动系统则是用于控制有轨电车的速度和停车，确保行车安全。

其次，有轨电车的轨道供电系统是保证其正常运行的重要条件。

轨道供电系统
是通过架设接触网或第三轨等方式，将电能供应到有轨电车的电力传动系统中。

有轨电车通过接触网或第三轨与地面的接触，实现电能的传输，从而驱动电动机进行运行。

这种供电方式不仅能够保证有轨电车长时间运行，而且对环境的影响较小。

最后，有轨电车的控制系统是其安全运行的保障。

控制系统包括车辆控制器、
车载监控系统、信号系统等。

车辆控制器用于控制电动机的启动、加速、减速和制动等操作，确保有轨电车的平稳运行。

车载监控系统则可以实时监测有轨电车的运行状态，及时发现并处理故障。

信号系统则是用于指挥有轨电车的行车方向和速度，保证有序的运行。

总的来说，有轨电车的原理是基于电力传动和轨道供电的工作机制，通过电动机、牵引系统、制动系统、轨道供电系统和控制系统等部件的协同作用，实现有轨电车的安全、稳定、高效运行。

有轨电车作为城市公共交通工具，具有环保、舒适、便捷的特点，对于缓解交通压力、改善城市环境具有重要意义。

接触网的供电方式我国电气化铁路均采用单边供电方式，即牵引变电所向接触网供电时，每一个供电臂的接触网只从一端的牵引变电所获得电能（从两边获得电能则为双边供电，可提高接触网末端网压，但由于其故障范围大、继电保护装置复杂等原因尚未有采用）。

复线区段可通过分区亭将上下行接触网联接，实现“并联供电”，可适当提高末端网压。

当牵引变电所发生故障时，相邻变电所通过分区亭实现“越区供电”，此时供电范围扩大，网压降低，通常应减少列车对数或牵引定数，以维持运行。

1、直接供电方式如前所述，电气化铁路采用工频单相交流电力牵引制，单相交流负荷在接触网周围空间产生交变电磁场，从而对附近通信设施和无线电装置产生一定的电磁干扰。

我国早期电气化铁路（如宝成线、阳安线）建设时，处于山区，地方通信技术不发达，铁路通信采用高屏蔽性能的同轴电缆，接触网产生的电磁干扰影响极小，不用采取特殊防护措施，因此上述单边供电方式亦称为直接供电方式（简称TR供电方式）。

随着电气化铁路向平原和大城市发展，电磁干扰矛盾日显突出，于是在接触网供电方式上采取不同的防护措施，便产生不同的供电方式。

目前有所谓的BT、AT和DN供电方式。

从以下的介绍中可以看出这些供电方式有一个共同特点，即在接触网支柱田野侧，与接触悬挂同等高度处都挂有一条附加导线。

电力牵引时，附加导线中通过的电流与接触网中通过的牵引电流，理论上讲（或理想中）大小相等、方向相反，从而两者产生的电磁干扰相互抵消。

但实际上是做不到的，所以不同的供电方式有不同的防护效果。

2、吸流变压器（BT）供电方式这种供电方式，在接触网上每隔一段距离装一台吸流变压器（变比为1:1），其原边串入接触网，次边串入回流线（简称NF线，架在接触网支柱田野侧，与接触悬挂等高），每两台吸流变压器之间有一根吸上线，将回流线与钢轨连接，其作用是将钢轨中的回流“吸上”去，经回流线返回牵引变电所，起到防干扰效果。

由于大地回流及所谓的“半段效应”，BT供电方式的防护效果并不理想，加之“吸——回”装置造成接触网结构复杂，机车受流条件恶化，近年来已很少采用。

现代有轨电车无接触网牵引供电方式分析摘要：现代有轨电车的牵引供电方式一般采用DC 750V架空接触网供电制式。

该供电方式系统成熟，结构简单，投资成本低，具有丰富的设计、建设和运营维护经验。

但是，架空接触网在非封闭式的营运环境中所带来的景观和安全问题也不容忽视，特别是在交叉路口和对景观特别敏感的区域。

为了适应现代城市对景观和安全的要求，阿尔斯通、庞巴迪、西门子、卡佛、安萨尔多等主要的有轨电车系统供应商都在积极进行无架空接触网系统的研究与实践。

本文从牵引供电的基本功能出发，系统分析现代有轨电车无架空接触网解决方案，旨在促进现代有轨电车的快速发展。

关键词：现代有轨电车；无接触网；牵引供电方式；分析1 无接触网供电系统简介1.1 分段地面供电系统（1）Tramwave 供电系统Tramwave 地面供电技术是安萨尔多STS 公司的先进专利技术，是一种创新的供电方法，模块化设计理念，适合于各种不同的结构及管理规划需求。

意大利安塞尔多公司的Tramwave 技术是从其运用于公交车的Stream 系统转化而来。

意大利人从1994 年开始研发Stream 系统，1998 年在意大利的里雅斯（Trieste）一条3.3km 的公交车上得到了商业运营。

系统由车载受流器与埋于轨道中的供电装置构成，两者通过磁相互作用，使车辆通过一段轨道，轨道和电源接通。

当车离开轨道时，轨道连接到安全负极，以确保没有车时的供电安全。

Tramwave 在公交车中得到了应用，但在有轨电车的运用成熟度仍有待实际情况进一步的检验。

安萨尔多Tramwave 系统在意大利那不勒斯有轨电车得到了应用。

（2）APS 供电系统APS 系统是由阿尔斯通开发的无接触网供电方案，其基本原理是在走道中间铺设两个电源轨来替代架空接触线供电，同时车辆在底部带有接收靴，当接收靴通过汽车信号与导电轨接触触摸打开机柜时，开始与导电轨道部分的电源接触，车辆在断电后，始终将车辆保持在导电部分，其余部分由绝缘轨道隔开，以确保电源的安全。

城市轨道交通供电与牵引系统简介城市轨道交通供电与牵引系统是城市轨道交通运营的核心部分，为城市轨道交通车辆提供稳定可靠的电力供应，并通过牵引系统将电力转化为动力，驱动车辆运行。

本文将对城市轨道交通供电与牵引系统的关键组成部分进行详细介绍。

供电系统城市轨道交通的供电系统主要由供电设备、接触网和供电馈线组成。

供电设备供电设备是城市轨道交通供电系统的核心部分，它主要包括变电站、配电装置和电力传输线路等。

变电站负责将输入的电能进行变压、变流等处理，输出适合城市轨道交通使用的高电压电能。

配电装置用于将变电站输出的电能分配到不同的供电馈线上。

电力传输线路则将电能从变电站输送到供电馈线。

接触网接触网是城市轨道交通供电系统的另一个重要组成部分，它负责将电能从供电设备传输到行车区域。

接触网通常采用悬挂在轨道上方的导线或导轨，通过接触网与车辆上的供电装置接触，将电能传输给车辆。

供电馈线供电馈线是连接接触网和供电设备的部分，它通过分布在轨道两侧或中央的电缆将电能传输给接触网。

供电馈线主要负责将变电站输出的高电压电能传输到接触网，以供行车区域的车辆使用。

城市轨道交通的牵引系统是将电能转化为动力，驱动车辆运行的关键部分，它主要包括牵引变流器、牵引电机和传动装置等。

牵引变流器牵引变流器是将供电系统提供的直流电转化为交流电，并根据车辆的运行需求控制输出功率和频率的设备。

牵引变流器通常由多个晶闸管或功率模块组成，通过调整晶闸管的导通和封锁，实现对电流和电压的控制，从而实现对车辆的驱动力和制动力的控制。

牵引电机牵引电机是城市轨道交通车辆中的动力装置，它根据牵引变流器输出的交流电能，将电能转化为机械能，驱动车辆运行。

常用的牵引电机包括直流电机和交流电机，其中交流电机又包括异步电机和同步电机等。

传动装置是将牵引电机输出的动力传递给车轮的部分，它主要通过减速器和传动轴等组件实现。

传动装置的设计对车辆的运行稳定性、效率和能耗等方面有着重要影响。

浅谈城市轨道交通牵引供电系统城市轨道交通牵引供电系统主要由牵引变电所和接触网组成，牵引变电所将电力系统通过高压输电线送来的电能加以降压和整流后输送给接触网，以供电给沿线路行驶的电力机车。

接触网作为传输电能的最后一环，它和电力机车受电弓、集电靴等取流设备的滑动接触将牵引变电所送来的电流送给电力机车。

接触网主要有柔性接触网（如图一所示）、刚性接触网（如图二所示）和接触轨（如图三所示）三种形式，柔性和刚性接触网都是以架空形式安装，与机车的受电弓接触送电。

接触轨则在地面安装，受制于轨道、土建等其他问题制约，在个别单渡线、交叉渡线及连续道岔处存在断口，当受车辆、线路、信号等多个系统共同作用下产生机车无法取流的"失电区"，直接影响运营安全。

如何解决"失电区"问题是接触轨工程面对的一个技术难题，也是确保运营安全的关键。

本文重点分析接触轨工程产生机车无法取流"失电区"的原因，并以广州地铁六号线一期（以下简称6号线）接触轨工程为例，说明如何利用其他接触网安装方式，提出不同线路环境下接触轨工程"失电区"的解决方案。

1、接触轨"失电区"形成的原因分析接触轨"失电区"形成不是由接触轨这单一系统原因造成的，而是由车辆、线路、接触轨这三个系统相互制约，共同作用下产生的。

1.1车辆的电气构造以6号线为例，正线采用DC1500V接触轨受流制式，车辆采用L型车四辆编组形式，共布置了四组集电靴、两组受电弓，低压电气（辅助电气）连通，分别形成了集电靴取流系统和受电弓取流系統，如图四、图五所示。

四组集电靴分散布置在车辆前中后三个位置，集电靴之间存在一定的间距。

1.2接触轨"失电区"形成原因分析接触轨受线路原因主要是道岔影响形成断口，在9号道岔或者12号道岔单渡线、交叉渡线、带存车线的交叉渡线及连续道岔处形成连续断口，如图六所示，不同情况下，断口长度以及间距各不一样。

牵引供电方式的概念
牵引供电方式是指在铁路或有轨电车系统中，为电力机车或电车提供动力的电能传输方式。

传统的牵引供电方式通常有两种：接触网供电和第三轨供电。

1. 接触网供电：接触网供电是通过电压较高的架空导线（接触网）向电力机车或电车传输电能。

电力机车或电车上的受电弓与接触网接触，将电能传输到车辆的牵引系统中，从而提供动力。

接触网供电方式广泛应用于高速铁路和城市轨道交通系统中。

2. 第三轨供电：第三轨供电是通过地面的固定导轨向电力机车或电车传输电能。

电力机车或电车上的集电靴与第三轨接触，将电能传输到车辆的牵引系统中，从而提供动力。

第三轨供电方式常用于城市轨道交通系统，如地铁。

这些传统的牵引供电方式都有各自的优点和限制。

近年来，一些新的牵引供电技术也得到了发展，例如无线充电等方式，以提高供能效率和操作灵活性。

１　有轨电车牵引供电仿真模拟分析根据车辆及线路资料，对１列２节编组列车在１号线线路运行时进行牵引性能仿真分析。

１．１　游客中心站—玉龙雪山站（上坡）ＡＷ３（满座＋９人／ｍ２，超常载荷）工况下，牵引供电系统采用ＤＣ１５００Ｖ，制动供电采用ＤＣ１６５０Ｖ，再生制动能量按１００％吸收、５０％吸收、０％吸收制动能量回收，且按照最大能力运行方式，对游客中心站—玉龙雪山站（上坡）以及玉龙雪山站—游客中心站（下坡）进行仿真模拟运行计算。

结果如表１所示。

上坡时网侧电流 里程曲线如图２所示。

由表１和图２的仿真数据可知，由于东巴谷站—玉龙雪山站之间线路的坡度大于游客中心站—东巴谷站之间的线路坡度，故前者的能耗数据大于后者。

且列车在东巴谷站—玉龙雪山站区间运行时，存在９ｋｍ时接近满电流（６００Ａ）持续取流的情况，此时牵引网电流大，电能消耗大，牵引网的电压损失较大。

表１　游客中心站—玉龙雪山站区间列车上坡时的仿真模拟计算数据项目区间游客中心站—东巴谷站东巴谷站—玉龙雪山站区间距离／ｋｍ８．５１１１．６２牵引ＲＭＳ电流／Ａ８２．２４８３．４３再生制动ＲＭＳ电流／Ａ７６．１２７４．８８总ＲＭＳ电流／Ａ８０．７８８２．１３再生制动率０．２８０．１１区间总能耗（１００％吸收）／ｋＷｈ５８．８３１２２．２１区间总能耗（５０％吸收）／ｋＷｈ７０．４０１２９．８８区间总能耗（０％吸收）／ｋＷｈ８１．９５１３７．５４区间平均每公里耗电量（１００％吸收）／（ｋＷｈ／ｋｍ）６．９２１０．５２区间平均每公里耗电量（５０％吸收）／（ｋＷｈ／ｋｍ）８．２７１１．１８区间平均每公里耗电量（０％吸收）／（ｋＷｈ／ｋｍ）９．６３１１．８４注：ＲＭＳ代表均方根图２　游客中心站—玉龙雪山站区间网侧电流 里程曲线１．２　玉龙雪山站—游客中心站（下坡）玉山雪山站—游客中心站区间列车下坡时的仿真模拟计算结果如表２所示。

下坡时网侧电流 里程曲线如图３所示。

由表２和图３的仿真数据可知，由于列车持续下坡，列车的势能转化为动能，列车的能耗数据较小，使得列车再生制动产生的电能向牵引网反馈。

城市轨道交通牵引供电及电力技术分析摘要：随着社会的进步和发展，城市化的进程也变的越来越快，在城市发展的过程当中，城市轨道交通是一个很重要的部分。

在进行交通运输的过程当中，一个非常重要的部分就是城市轨道交通，所以要将城市轨道交通直流牵引供电系统进行加强。

关键词：城市交通；交通运输；供电系统前言城市化的进程正在不断的加快，也在一定程度上推动了城市轨道交通的发展和进步。

在发展城市轨道交通的过程当中，一个非常重要的部分就是牵引供电系统。

城市轨道交通和汽车等其它的交通方式之间存在一定的差异，污染相对来说比较低，而且噪音也比较低，所以要不断的发展城市轨道交通。

1城市轨道交通的发展状况高压供电系统在城市轨道交通发展的过程当中是必不可少的，只有高压供电系统可以正常运行，才可以保证电气设备的正常稳定运行。

但是城市轨道交通高压设备具有比较复杂的运行环境，所以需要将高压设备的稳定正常运行进行保证。

所以在对高压供电设备进行管理的过程当中，需要不断的加强，对科学合理的方式进行应用，将比较完善的管理制度进行制定，不断的将相关工作人员的维护管理意识进行加强，这样可以将一个比较高素质的团队进行建立。

所以在加强管理的过程当中，首先要加强对问题的预防，将比较科学的管理计划进行制定，这样才可以有效的将管理和维修城市轨道交通的制度进行落实，这样可以及时的对问题以及故障进行修复，将维修效率进行不断的提高，将高压供电设备的稳定运行进行保证。

可以根据不同的功能将城市轨道交通高压供电分成不同的两个部分，这两个部分分别是车站区间控制中心用电负荷以及电力机车牵引负荷。

而且城市轨道交通的自动化程度也在不断的提高，所以需要更高的城市轨道交通运行安全要求，所以需要将供电的稳定性进行保证。

只有将城市轨道交通运行系统的自动化程度不断的进行提高，才可以将现代社会的需求进行满足，不断的提高城市轨道交通系统的运行效率。

1.1牵引直流供电系统在中国当前的城市轨道交通系统当中，一般就是对两种牵引供电系统进行应用，分别是城市轨道交通牵引直流供电系统以及交流供电系统。