关于城市轨道供电制式与接触网的对比与选择

　

1 前言

　　随着中国社会经济的迅猛发展，汽车保有量的逐年上升不断为城市交通制造压力。越来越多的城市选择将轨道交通和公交系统作为解决交通拥堵问题的主要手段。近年来城轨技术发展迅猛，并基于不同的国情与技术力量发展出多种制式各异的设备。在IEC(国际电工委员会)和UIC(国际铁路联盟)的规定中有600V、750V、1500V、3000V 四种直流电压制和25Kv，50Hz一种交流电压制。我国GB50157《地下铁道设计规范》、GB3317-82《电力机车通用技术条件》等有关标准中规定：城市轨道交通车辆的供电制式为DC 750V、DC 1500V 两种;以我国城市轨道交通系统的供电制式为例，又有DC750V 接触轨供电、DC1500V接触网供电和DC1500V 接触轨供电等不同方式。

　　本文将就DC750V 与DC1500V 电压等级供电制式的选取以及接触网与接触轨的供电方式提出一些自己的看法。

　　2 各电压等级及供电方式的应用现状及发展方向

　　欧美及日本， 早期的地铁、轻轨系统多采用DC600V、DC750V 供电。随着技术进步，20 世纪70 年代后期设计的地铁系统更多地采用DC1500V 的供电方式。1980 年开始投入运营的英国纽卡斯尔地铁， 则采用DC1500V 供电方式和架空接触网受流。法国客流量较大的巴黎地区快车线则采用DC1500V架空接触网受流。在德国的各城市其城市轨道交通供电电压制式为DC600V、DC750V， 接触轨、架空接触网两种受流方式并存。日本多数城市快车、地铁、轻轨均采用DC1500V 供电制式和接触网受流;单轨铁路、部分地铁线路及新交通系统、小型地铁等交通系统则采用了DC750V 供电方式和接触轨受流。我国的香港地铁采用DC 1500V 供电制式，架空接触网受流;轻轨采用DC750V 供电方式，架空接触网受流。上海地铁一、二号线及全线高架的轻轨线路明珠线，采用DC1500V 供电制式，架空接触网受流。广州地铁一、二号线采用DC1500V 供电制式，架空接触网受流。深圳地铁一号线，采用DC1500V 供电制式，架空接触网受流。西安地铁一、二号线采用DC1500V 供电制式，架空接触网受流等。20 世纪50 年代末期，北京地铁以前苏联生产的凸轮变阻技术地铁车辆为原形，开发了国产的北京地铁车辆。经过多年发展，后来陆续开发了多种车型，但供电制式则一直沿用DC750V 制式。采用该电压的供电系统多用接触轨受流， 而部分轻轨系统和有轨电车系统则采用接触网受流;20 世纪的七八十年代，DC1500V 供电制在世界各国得到了广泛的应用。其主要特点是：线路电压高，电损耗及线路的电压降小;供电距离长，变流站的数量相对减少。因此特别适合特大城市、大城市和近郊卫星城区各种不同形式的轨道交通工具的联网运营，也适用于中等容量的供电系统。DC1500V 电压供电的系统大多采用架空接触网受流。

　　3 各型接触网施工安装维护对比

　　接触轨一般安装在轨道外侧700mm 处，距轨面140mm，组成零件包括导电轨、绝缘子、绝缘支架、隔离开关、电缆、防护罩。部件少，结构简单。施工时人员无需登高作业，安装维护简便。以架空柔性接触网为例。其安装位置通常在轨道上方距轨面4000-5000mm 处。组成零件包括承力索、接触导线、馈电线、架空地线、绝缘子、支柱、支持、隔离开关、电缆及拉锚装置等，结构较为复杂，部件较多。因而在施工与维护时，需要使用梯车等专用工器具，采用人员高处作业等方式，施工维护难度较高且产生了人员登高取证、购买专用线车、梯车的费用。

　　4 供电性能对比

　　架空柔性接触网因其结构特点，可能发生接触导线断线脱落、断线、打弓等事故。加之高处作业不便于抢修在供电可靠性上相对差一些。优点是供电受流稳定，运行噪音小，带电安全距离大。而接触轨因结构简单、坚固耐用，不存在架空柔性接触网的上述缺点，通过国内成熟地铁公司如广州、北京、上海的应用实例显示其可靠性高于架空柔性接触网;

　　5 实际应用中安全与便捷性对比

　　地铁正线隧道区间的接触网安装高度通常为接触线距轨面4m，对于司乘人员、乘客、线路设备维修人员具备足够的安全距离。在区间发生紧急故障或人员疏散过程中不需停电确保人员触电安全; 而接触轨的安装位置一般高于轨面100-200mm，与人员的安全距离远远小于接触网，在乘客紧急疏散过程中难以确保人员触电安全。

　　目前国内绝大多数地铁公司的行车设备检修都采用停电作业方式，目的是确保人身安全。但接触网线路的大多数线路巡检可以不停电进行，接触轨却必须停电进行。考虑到申请停电作业必须进行的请点、销点程序，采取接触轨的线路检修往往耗时较长降低了设备维护效率;两者在其他方面也存在不同影响。仅以车辆段道路规划为例，若采用的是接触轨供电方式，在设计道路时， 道路行进方向必须考虑到接触轨的安装位置，不能靠道路太近。而以接触网为供电方式的场段则无需考虑道路横跨接触网的问题。

　　6 使用寿命及耐久度对比

　　根据国家规定， 接触网导线断面的允许磨耗量为33%，行业数据显示，国产采用铜银合金的接触导线一般设计使用寿命为15 年，进口接触网导线约20 年。对比北京地铁已运行超过25 年的低碳钢接触轨磨耗量不到5%的数据，两者在耐久度上存在巨大差异。接触轨耐久度明显优于接触导线。这无疑能为轨道交通企业节约大量运营维护成本。

　　7 对比结果

　　随着国内经济建设的不断发展，城市规模不断扩大，故以供电制式的发展趋势来看，DC1500V 优于DC750V;而对于接触网类型的选择可按照实际需求来决定。架空接触网的受电质量好、安全性高，适合高速铁路。适用于客运量大，行车间隔短的地铁线路。而接触轨使用寿命长、维护便捷且对城市规划的景观影响较小，适用于地面段及高架线路。