现代有轨电车供电方式的选择分析

【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，阐述了现代有轨电车供电方式的选择。

【关键词】现代；有轨电车；供电方式；选择

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 现代有轨电车供电方式

1.1 无架空线地面供电方式

1.1.1 Tram Wave地面供电

Tram Wave地面供电系统是由安萨尔公司研制的一种地面供电系统，其基本构件是一个长5m或者3m的内嵌模块化组件，该内嵌模块组件中包含地面供电系统的所有组成部分，并且Tram Wave地面供电系统的接触线通过嵌入式方式设置在相邻钢轨之间的连续导管中，不会影响车辆、行人的穿行。在模块组件表面安装若干个50cm长并且相互绝缘的接触板，彼此隔离各个区段，所有模块组件共同组成Tram Wave地面供电系统接触线。在车辆行驶过程中，当有轨电车处于区段正上方时开始到点，当区段上有电车，并且电车处于运行状态时，内部供电模块才能被激活开始传输电流，这时和有轨电车集电靴相接触的几个区段处于激活通电状态[1]，其他区段不带电，有效提高了供电的安全性，也可以满足有轨电车运行的用电需求。采用Tram Wave地面供电方式的有轨电车可利用车载蓄能设备实现回收制动和再生制动电能，并且Tram Wave地面供电方式可保持连续、稳定的电力供应，不需要再安装辅助系统，可自主运行，并且能够直接安装在有轨电车上，和架空网供电方式形成混合供电方式。

1.1.2 APS地面供电系统

APS地面供电系统是阿尔斯通公司研制的地面供电系统，其采用第三轨供电方式，在两条钢轨之间埋设供电轨，供电轨表面和轨道面平行，供电轨由多个3m绝缘段组成8m长导电段，每个导电段长度小于或者等于电车长度。导电段下方埋设有感应电路，当电车通过导电段时，开关接收到信号后对供电轨进行通电，电车通过后，供电轨断电。有轨电车上安装有蓄电池组，具有蓄能功能，即使供电系统出现运行故障，也可以保障有轨电车继续向前行驶，保障绝缘段持续供电，防止有轨电车停在危险地段。但是APS地面供电系统在长期运行过程中，绝缘段磨损比较大，和导电轨逐渐出现差异，另外，在雨雪天下，APS地面供电系统难以及时恢复制动能量。

1.1.3 非接触供电

Prim ove电磁感应供电系统是一种重要的非接触供电方式，其基于感应电能传输原理，在轨道中间埋设750V直流供电电缆，结合电车运行要求，在每个区段设置1台逆变装置，Prim ove电磁感应供电系统的直流馈电电路由两个完全绝缘和相互独立的电缆组成，和沿着电车轨道设置的逆变器进行连接，通过供电电缆进行供电。逆变器主要是轨道直流电转化为20kHz交流电，在轨道中间敷设3条电缆组成地面初级电路，该初级电路设置在电车底部，相互保持70mm距离，确保良好的供电效果。次级线圈根据电磁感应原理，将400V交流电整流为600V直流电，供给电车的锂电池、相关辅助设备和牵引电机。Prim ove电磁感应供电系统的运行效率主要受到初级电路和次级线圈之间间隙大小的影响，在有轨电车运行过程中，间隙大小随着车体的振动而发生变化。Prim ove电磁感应供电系统根据电磁感应原理，不会产生系统设备磨损，受到雨雪天气的影响较小，为了避免电缆损坏，在水泥或者沥青街道敷设电缆时，深度应超过20cm。

1.2 局部架空线和储能装置供电方式

1.2.1 超级电容

超级电容供电方式是指由电车超级电容进行供电的电源系统，在电车进站制动时，超级电容利用刹车产生的大量再生电能进行充电，停站时由架空接触网完成快速充电，有轨电车停靠站之前不需要架设架空线网。根据试验验证，超级电容设置在有轨电车顶部，总容量为2.16kW・h，整个停站充电时间约20s。超级电容作为有轨电车的储能装置，其可在短时间内快速完成充电，但是其体积和质量较大，能量密度低，占用有轨电车空间大，如果有轨电车空间受限，则不合适安装采用超级电容供电方式。

1.2.2 蓄电池

蓄电池作为有轨电车的储能装置，和超级电容相比，能量密度高、单体电压高，同样的体积和质量可输出更大的能量，可适用于电车空间受限的情况，但是蓄电池的充电时间较长。例如，南京河西新城首先应用我国首个蓄电池有轨电车，其结合蓄电池储能技术和低地板有轨电车技术，在停靠车站采用架空接触网进行充电，停靠站之间不架设接触网，通过车载蓄电池组提供动力[2]。在站台区域安装车站接触网，总长小于90m。电车进站时，受电弓升弓，在停站的一段时间内对蓄电池充电，出站时电车降弓，利用蓄电池独立供电行驶到下一个停靠站再次充电。

2 现代有轨电车供电方式的选择

对于现代有轨电车运行要求，架空供电方式虽然比较经济，但是从有轨电车的实用价值和系统特点来看，有轨电车采用地面供电方式更有优势。首先，地面供电方式减少了基座、电线杆和架空线所产生的视觉冲击，不需要砍伐沿线树木，也不用破坏建筑物。其次，架空线路很容易受到特殊天气的影响，而采用供电方式可避免该影响，并且维护和运营成本比架空线路供电方式更低。

对于部分架空线或者无架空线系统，有轨电车采用接触网和蓄电池相结合的供电方式比较合理。一方面，和无架空线网供电方式相比，更加渐变、投入少、成本低，Tram Wave、APS、Prim ove系统都需要从国外引进，并且地面轨道区域需埋设多种精密设备，前期投入和后期保养维护费用都较高[3]。另一方面，蓄电池比超级电容更适合空间有限的有轨电车，充电时间长的缺点可利用站站充电、增大充电电流的方式来弥补，并且大容量的蓄电池可以确保有轨电车载客安全行驶。

3 结束语

现代有轨电车具有换乘方便、建设周期短、造价低等优点，逐渐成为中小型城市的一种交通工具。供电系统是有轨电车的一个重要组成部分，结合不同供电方式的特点和有轨电车运行要求，选择合适的供电方式，推动现代有轨电车快速发发展。

【参考文献】

[1]苏国强，郑磊，黄坤林.新型有轨电车供电方式分析[J].铁路技术创新，2013，6：46-49.

[2]吴泳江，李芾.现代有轨电车新型供电方式发展及运用现状[J].电力机车与城轨车辆，2014，5：5-9.

[3]何治新.现代有轨电车牵引供电方式选择[J].城市轨道交通研究，2013，7：105-108+113.