摘要：自从改革开放以来，我国社会经济快速发展，给人们日常生活带来较强变化，尤其是交通运输行业变化程度较高，给交通运输行业提供巨大发展空间。而供电系统作为城市轨道交通中的关键环节，其工作质量决定着整个城市轨道交通运行效果。基于此，本文从城市轨道交通牵引供电和电力技术方面着手，分析我国城市轨道交通运行中存在的问题，提出城市轨道交通牵引供电系统，并将该系统和第三轨、接触网相互对比，有利于各地城市根据自身实际情况选择对应的牵引供电模式。

关键词：第三轨；电力系统；接触网；城市轨道交通

一、前言

随着城市化进程不断深入，城市规模进一步拓展，人口数量呈现逐年递增的形式，无形中增加城市交通问题。在城市运行过程中，城市轨道交通是最先进的运输方式，对比传统交通工具，其具有明显优势，如污染低、噪声小、不会交通堵塞等优点，适用于人口较多、交通过于拥挤的地段。目前，地铁成为城市交通网络中的关键点，能有效缓解交通压力，保证城市轨道交通能满足实际需求，保证城市轨道交通运行的稳定性。但从目前轨道交通运行情况来看，其在运行中时常受到各种外在因素影响，降低轨道交通运输效果，需要专业人员进行持续优化，才能充分发挥城市轨道交通运行效果。基于此，本文以牵引供电技术为主要研究对象，结合我国城市轨道交通实际发展情况，将牵引供电系统应用到城市轨道交通方面，明确交通牵引供电系统应用限制，延长城市轨道交通运行年限[1]。

二、城市轨道交通牵引供电系统分析

（一）交流制

交流牵引电力系统是发电厂同步安装2台变压器，并设置双绕组变压的典型单向连接电力系统。该系统目前采用开放式三角结构，电网接入端采用高压侧，表面有1个公用端口和2个端口，其他端口与牵引母线相互连接，接地端设置低压端，通过高压侧与电网接入端相连接的方式，实现了对于牵引供电系统的降压系统，除了在动力系统末端提供压力外，还应在线路上加装机械增压系统，对系统的运行路线进行全面的控制，确保线路照明系统能够正常运转。另外，牵引式交流电源系统在运行过程中，长时间处于动态状态，会产生较强的瞬间接触压力，所以要加强交流牵引电力系统设备的耐磨性[3]。

（二）直流制

轨道交通牵引供电系统是指在运输线路上提供电力供应，满足电力输送操作，保证相关交通工具能正常运行，如轻轨、地铁、电力机车等。在整个牵引供电系统运行时，最常用牵引网进行供电，主要分为直流制和交流制，研究人员将其和先进技术相互结合，形成双重标准的电力供应。目前，牵引网、接触网等构建物在许多城市都有建设，一些单位对其进行了深入研究，发现电力系统通常采用1500V供电方式，而城市轨道交通则是通过电力系统进行双侧供电，主要是当某一条线路出现安全问题时，可以立即对线路进行更换，从而保证能够持续供电。同时，在建立直流牵引供电网络时，应采用均匀输送到供电网的杂散电流保护方法，使输送距离进一步扩大。而通过应用直流系统电力传输方式，能缩短电力供应距离，但会提高项目投资数量，且直流牵引电力系统传输效率较低，不推荐使用直流牵引供电系统[2]。

三、牵引供电接触网结构分析

（一）柔性接触网结构

在简单悬吊中不存在承力线，通过导线进行承重，其具有支撑高度低、结构简单等特征，在支撑位置的载荷数值较低，所以在不存在支撑情况下，通常采用简易悬挂操作连接城市轻轨和轨道交通。该种方法主要缺点时悬吊点刚性点较大、跨距较小，在使用中导引头的导向性交叉，线路会出现上下摆动问题，无法使用在高铁上。而柔性接触作为轨道交通供电系统中最常用的形式，是以链条悬挂和简易悬挂结构为主体，由于简易悬挂操作流程过于简单，不用布置承力线，适用于轻轨轨道交通供电系统。但值得注意的是，虽然简易悬挂具有各种优点，但其跨度较小、悬空硬点，易产生振动问题。因此，工作人员要采用链式悬挂进行连接，加强承力线和电线连接的稳定性，能有效解决简易悬挂存在的问题，这种方式不仅能应用在电气化铁道方面，还能被普及到高速铁路系统，充分发挥牵引电力系统应用价值[4]。

（二）刚性接触网结构

较硬的悬挂是将传统柔性导轨换成了硬质金属条。随着材料学和结构力学的飞速发展，刚性悬挂在城市轨道行业中应用非常广泛，其特点是接触面积大，可以为三轨供电，可以有效解决轨道过重不能悬挂的问题。当港铁由地面行驶至地下线时，与地面列车互相连结，可透过刚性悬吊无缝连结，机车无法再替换。同时，集电靴容易脱落的问题可以得到有效解决，提高工作效率，因为集电弓的应用。当应用刚性界面时，有利于提高系统操作的便捷性，是刚性悬架具有的特殊性能；在使用刚性接触网时，通常要选择硬金属条，用更好的悬架代替原有金属丝。结合施工经验，利用刚性接点，如扩大接点区域等多种优点，使原来的牵引动力缺陷问题得到有效解决。对于城轨系统而言，采用刚性接触网，在不进行其他操作的情况下实现无缝连接，是一种自下而上的转变。另外，刚性接触网采用集电弓形式连接架上架设，避免使用中出现脱口问题[5]。

（三）第三轨技术

在城市轨道交通运行过程中，第三轨是由接触轨头、安装底座、端部弯头、接触轨等环节。其中接触轨中最常用钢铝复合轨，能有效控制器材损耗，且其具有导电率高、重量轻、损耗电能少等特征。铝制围板材料能加固不同阶段的导电轨，且不会出现伸缩缝问题；端部弯头通过集电靴控制接触段顺利运行；防爬器能限制接触轨自由神缩短碰撞伸缩程度；安装底座是以绝缘式材料为主，适用于轨枕上。由于将钢铝复合材料接触轨应用到第三轨中，能提高第三轨导电性，降低电阻，合理控制牵引网电能损耗。同时，不用在轨道外延设置电缆，降低城市轨道交通运营成本。另外，因为接触轨应用复合材料，其具有较强的耐磨损、耐腐蚀等特征，不用进行频繁维护，控制整体维护成本[6]。

四、总结

综上所述，随着我国城市交通压力持续上升，很多一二线城市采用地铁交通运行方式，有利于提高市民出行的便捷性，满足日常出行要求。对于部分车流量、人流量较大的城市，其面临较高的城市交通压力，对城市轨道交通供电系统提出更高要求，需要其在车流量高峰期保持稳定供电。而牵引供电电力技术具有效率高、成本低、损耗小等特征，能降低人们出行压力，促进城市轨道交通行业实现可持续发展。

参考文献：

[1]王婷婷，毛润前，孙凯琦，等. 基于模块占用的城市轨道交通牵引供电系统建模研究[J]. 智慧轨道交通，2023，60（4）：53-58.

[2]胡维锋，夏波. 城市轨道交通直流牵引供电系统再生制动能量利用对钢轨电位的影响[J]. 城市轨道交通研究，2021，24（10）：176-181.

[3]林珊，王洪杰. 突发灾害下城市轨道交通牵引供电系统的适用性分析[J]. 城市轨道交通研究，2021，24（7）：165-168.

[4]何亮，吴浩，李思文，等. 基于EMD（经验模态分解）奇异值熵的城市轨道交通直流牵引供电系统短路故障辨识[J]. 城市轨道交通研究，2021，24（9）：88-93.

[5]陈伟杰，李立颖，卜立峰，等. 城市轨道交通高架区间牵引供电系统环网电缆新型敷设方案的应用[J]. 电工技术，2021（16）：160-162.

[6]王雄，陈洁莲，吴雪峰，等. 城市轨道交通牵引供电系统双向变流器直流侧短路保护方案[J]. 控制与信息技术，2021（3）：26-32.