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1、专业知识分享版摘 要 结合深圳地铁3号线工程设计成果及工程实践,从城市轨道交通牵引授流制式在节约能源、节省资源和减少碳排放等方面的优势进行阐述,充分证明直流1500V钢铝复合接触轨授流方式是城市轨道交通的发展方向。关键词 牵引授流制式 直流1500V 架空接触网 钢铝复合接触轨 节约能源 节省资源 低碳环保能源是国民经济和社会发展的根本。目前,我国是一个能源供应紧张而又浪费严重的国家,虽然能源开发与节约工作取得了重大进展,能源效率有所提高,但与发达国家相比,我国的能源效率和水平依然偏低,节能、环保是时代的主题。为此,城市轨道交通工程也应从长远考虑节能、环保的问题,正确处理城市轨道交通与城市自
2、然环境的关系,通过资源的高效利用、合理配置和有效保护,实现城市可持续发展是城市轨道交通建设及发展的现代理念。1 影响城市轨道交通牵引用电量的因素城市轨道交通牵引用电量随不同线路和运输规模而不同,影响牵引用电量大小的因素很多。1)车辆重量。车辆重量包括自重和乘客重量,车辆自重约占总重量的2/3~4/5。因车辆自重所消耗的用电量占有很大比重,故减少车辆自重,可降低列车耗电量。2)车辆的启制动方式和特性。车辆采用VVVF交流牵引传动技术,通过调节电压及频率来调节电机转速,其调速性能和节能效果明显优于直流牵引传动系统,可以有效地节约能源。制动时采用电力再生技术回收电能,可节约电能15%左右。而车辆启
3、动加速度大,可以减少用电时间、节约启动耗电;车辆制动减速度大,可以延长惰行时间,从而多利用车辆动能,节约制动耗电。另外,车辆本身的牵引电机和机械特性不同,会影响传动效率,降低或增加电能。3)线路坡度和曲线半径。线路坡度大、曲线半径小,用电量相应增加。4)线路形式。线路形式不同,影响列车运行的附加阻力。在隧道中,运行的列车因要克服风洞阻力而增加用电量。列车横断面与隧道断面的比例越大风洞阻力也大,单线隧道的阻力又大于双线隧道的阻力。列车出站线路上坡比下坡要增加用电量。5)车站站距。车站站间距离小、列车启动次数多、惰行时间短,用电量大。6)牵引供电系统电压和馈电方式。一般而言,提高牵引电压,可以减
4、少线路损失,节约用电量。在相同牵引电压下,采用钢铝复合接触轨授电要比采用架空网授电减少线路损失(因采用接触轨授电时牵引网电阻通常较小)。上下行并路馈电要比分路馈电节约用电,双边馈电要比单边馈电节约用电。7)列车最高速度。列车运行最高速度与耗电量几乎成平方关系,列车运行速度高,列车动能大,启动电流强,用电时间长。以上这些都是影响牵引用电量的因素,往往在方案选择和可行性论证中互相影响而不确定。其中,与牵引供电密切相关的是牵引供电系统电压和馈电方式,亦即牵引供电制式。2 牵引供电制式城市轨道交通牵引供电制式主要是指电流制、电压等级和授流方式等,它制约着城市轨道交通牵引变电所的形式及规模。1)电流制
5、。城市轨道交通系统的牵引供电制式宜采用直流制。2)电压等级。城市轨道交通的发展历史比较长,而不同国家、不同时期所采用的电压等级也多种多样,但发展趋向是IEC的DC600V、750V、1500V三种,我国城市轨道交通直流牵引供电系统采用DC750V和DC1500V两个电压等级。采用DC1500V供电,可以更大限度地发挥车辆的牵引功率,减小车辆重量和能量损耗。具体选择哪种电压等级,需根据车辆、线路结构和电气设备水平而定。从经济角度看,选用DC1500V较好,它可以增加牵引供电距离,减少牵引变电所数量,减少电能损失,节约投资和运行费用,同时还可以减少杂散电流。但是,在采用DC1使命：加速中国职业化
6、进程专业知识分享版500V电压等级时,必须提高牵引变电所和车辆直流电器电机设备的绝缘水平。3)授流方式。在目前的城市轨道交通系统中,地铁的授流方式分为接触轨(俗称“第三轨”)、架空接触网、导向轨(橡胶轮车)三种。接触轨的电压范围是DC600~1500V,架空接触网一般采用DC1500V。传统认为架空接触网比较安全,但其系统可靠性较差、运营风险高、维护工作量大、运行费用高。而接触轨运行维护简便、工作量少、运行费用低,而且线路电能损耗小,可以充分利用隧道空间。相对架空接触网而言,接触轨系统的城市景观较好。GB/T10411—2005《城市轨道交通直流牵引供电系统》规定:“向地铁电动客车供给电源的
7、接触网,分为接触轨和架空接触网。架空接触网又可分为柔性接触和刚性接触,并以地铁的走行轨或专用回流轨作为牵引电流的回流电路。电压在DC1500V及以上的接触网宜采用架空形式。”我国近期修建的城市轨道交通,根据IEC标准和我国国家标准的规定,分为DC750V和DC1500V两个电压等级,接触轨一般采用DC750V,架空接触网一般采用DC1500V,并都采用走行轨回流方式。采用DC1500V供电,可以更大限度地发挥
