跨座式单轨交通工程供电系统研究

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随着社会经济发展，人们对交通运输的便利性要求越来越高，跨座式单轨交通系统由于自身独特的优势，在城市交通工程建设中受到广泛关注[1]。与其他交通工程供电系统不同，跨座式单轨交通工程供电系统通过对电能的分级化，可以有效分配电能，充分满足列车及相关设备设施的电能需求，可有效保障跨座式单轨交通系统的稳定、安全运行。

1跨座式单轨交通的特点

跨座式单轨列车从车型上看，不同的企业研发的列车车型具有较大差异。当前，在市场中主要有Hitachi研发的高低板双轴类型以及Bombardier研发的中低底板单轴类型，还有其他的一些列车制造商，研发的列车同样具备一定的独特性。双轴车型相应的车轴重量较小，列车内部的底板较为平整，列车内部的视野范围也相对较大，但由于车轴较高，使得列车重心较高，稳定性较差。中、低地板列车由于轴心较低，车轴的重量较大，列车内部的视野范围也相对较小，但这一类型列车具有较好的外观曲线。跨座式单轨交通系统主要是铺设在一条高架轨道上，能够有效满足城市交通运输需求，由于其主要运行在高架上，不会影响地面交通，也不会被地面交通拥堵问题所影响。跨座式单轨交通系统具有较强的地形适应性，列车在运行中噪声较小，相应的技术难度较低，系统施工不用花费过长的时间。在具体施工过程中，投资成本更低，有较好的经济效益。因此，跨座式单轨交通系统除了可以应用在名胜景区中，还可以作为城市主要轨道交通线。

2跨座式单轨供电系统功能与组成

2.1供电系统功能。为有效保障跨座式单轨交通的安全、可靠运行，应确保相应供电系统的稳定运行，保证充足的电能供应。在跨座式单轨交通工程供电系统运行中，为保障单轨列车的正常运行，确保乘客乘坐列车的良好环境，需要为自动扶梯、自动售检票、屏蔽门、空调设施、信号、通信、消防设施以及相关照明装置提供电能，以保证跨座式单轨交通整个系统的正常运行。供电系统是跨座式单轨交通系统的基础，是这一系统运行中最关键的能源设施。为充分保障跨座式单轨交通系统的正常运行，应确保相应的供电系统功能齐全、调度方便、技术先进、安全可靠以及经济合理等。同时，供电系统应当具备如下功能：全方位的服务功能、显示和计量工程、故障自救功能、防止误操作的功能、远程控制功能、电磁兼容功能、方便灵活的调度功能、完善的控制功能、系统的自我保护功能等。2.2供电系统组成。跨座式单轨交通工程供电系统主要由供电设备与供电线路组成，其中供电设备有牵引降压混合变电所、降压变电所。降压变电所主要为跨座式单轨交通系统相应的车站和交通区间内，提供380V/220V的动力能源以及照明的电能。牵引降压混合变电所具备降压变电所相应的功能，还向相应的供电线路提供直流1500V牵引电源。在安装供电设备时，需要安装基础预埋件、接地干线、桥支架以及相应的直流设备，做好电缆的敷设以及二次接线等工作。关于供电系统的供电线路，主要有接触网和环网。在跨座式单轨交通工程中，供电系统的接触网主要采用在轨道梁的侧面进行刚性的接触悬挂方式，相应的电压等级是直流1500V。作为跨座式单轨交通工程供电系统中重要的组成部分，接触网可以将相应的电能稳定输送到列车中，能够充分保障列车的稳定、安全运行。在供电线路施工中，需要对PC梁进行测量，安装相应的绝缘子、汇流排、接触线以及电缆支架，还需要安装接地板、敷设相应的环网电缆、对悬挂进行调整、制作相应的电缆头等。

3跨座式单轨交通工程供电系统技术特点

3.1主变电所技术特点。跨座式单轨交通系统工程建设中，主变电所建设是保障整个系统正常运行的基础。主变电所作为跨座式单轨交通工程供电系统中的专用变电站，其主要作用是从城市电网中获取相应的电力，并将城市电网中的高电压转化为适合跨座式单轨交通供电系统运行的电压，保障单轨交通的正常运行。跨座式单轨交通供电系统主要采用了集中供电的方式，以跨座式单轨交通为例，在交通线设有2座主变电所，采用线路变压器进行接线处理，应充分考虑每一台主变压器相应的容量和电源的进线，确保该变电站在相应的供电范围之内，能够独立承担相应的一级负荷和二级负荷的供电，确保主变电站在发生紧急情况时，具备良好相互支援的能力。3.2中压环网技术特点。在跨座式单轨交通供电系统中，主变电所与单轨交通变电所通过中压环路连接，电能通过电缆被输送到单轨上，以保障单轨的用电。在跨座式单轨交通工程供电系统设计中，供电所使用的是2级电压制，中压网络则通过10kV分区环网的方式对单轨交通供电。一个供电分区最多有三个变电所组成，应在环网中分段设置开关，运行正常时，保持开关断开；在紧急情况下，闭合开关能够实现有效的相互支援。采用分区环网供电方式，相应的损耗小，具有较强的可靠性，这一方式所采用的光缆更少，便于管理，充足的空间有利于后续同程电源的续建。3.3牵引供电技术特点。作为牵引供电所的核心，需要确保牵引系统的稳定运行。在牵引变电所位置的选择上，应进行充分的理论计算，综合考虑多方面因素后确定相应的地址。跨座式单轨交通工程建设中，在某处交通线上设有5座正线牵引变电所及有待维修的牵引变电所1座。牵引变电所之间组成一个牵引网，相应的列车所采用的供电制式是DC1500V，因此，牵引网相应的额定电压也应当为DC1500V。应控制好电压波动范围，确保其处于1~1.8kV区间内，牵引网的设置主要采用的是轨道梁侧面刚性接触的悬挂式。为有效保证列车的用电需要，确保稳定供电，相应的牵引网结构相对简单且安装方便，维修和运营较为便捷。3.4变配电技术特点。跨座式单轨交通工程供电系统建设中，应满足另外一些装置的用电需求。为有效保障相关装置的用电负荷供电，需要应用变配电系统。变配电系统主要有动力照明和降压变电所这两个部分组成，动力照明系统采用380V/220V（TN-S系统）的配电。在这一系统中，如果一级负荷采用双电源、双电缆，在供电末端能够实现自动切换以及来电自复的方案。二级负荷所采用的则是双电源、双电缆的供电方案。三级负荷采用的是单电源、单电缆的供电方案。降压变电所与牵引变电所在车站中一起构建，进而建设成1座牵引降压混合变电所，但一般在基地的一侧设置1座跟随式降压变电所。2台降压变电所通常会分列运行，当其中一台出现故障问题时，会立即自动切除三级负荷，另一台变压器可以承担起相应范围内1、2级的负荷供电要求。3.5电力监控。在跨座式单轨交通工程供电系统建设中，不应忽视对电力供应安全的监控系统建设，应用相应的电力监控系统，保障供电系统的正常运行。在跨座式单轨交通工程供电系统中，采用的电力监控系统主要由控制中心主站、变电综合自动化以及通道3个方面组成。电力监控系统主要通过计算机实现监控操作，通过在相应区域内以双以太网为基础构建局域网的方式，可以有效保障相互之间的备用，在主监控网络出现故障问题时，可以应用备用的监控网络，充分保障对电力系统的有效监控。3.6再生制动能量吸收装置。在跨座式单轨交通工程建设中，列车所采用的制动方式有空气制动与再生制动两种，可以实现有效的协调制动。在运行过程中，主要采用的是再生制动方式，单轨交通工程中相应的列车在设计时速时，最高为80km/h，再生制动主要被应用在列车运行中以及进站前。应用再生制动时，通常会产生再生能量，如果行车较少，便难以充分利用这部分能量，使牵引网中相应的电压升高，严重威胁相关设备的安全运营。为解决这一问题，可以采用能量吸收和反馈的方式处理再生能量。采用反馈的方式，可以实现对相应能量的再回收利用，但相应的成本较高，能量的回收质量较低，因此，在本次工程建设中采用能量吸收的方式。可以在地面设置能量吸收装置，将列车运行中所产生的再生能量充分吸收，有效保障牵引网电压的稳定性。3.7综合接地。在某跨座式单轨交通工程建设中，由于工程所在区段的特殊性，相应的土壤具有高电阻率，造成了相应的接地电阻难以达到较低的水平。同时，由于工程所在区域人员密集，可以设置接地装置的地点相对较少，难以进行有效的接地处理。为有效解决这一问题，可以采用综合接地系统，综合接地系统可以将车站相应的建筑桩作为自然接地体，保证接地的效果，同时，这种装设方式更加的经济合理，能够有效节约资金投入。

4结语

随着我国经济的不断发展，城市轨道交通基础建设规模不断扩大，跨座式单轨交通以其良好的地形适应能力，可以有效满足地形较为复杂以及交通拥堵问题较为严重地区的交通运输需求。为充分保障跨座式单轨交通系统的正常运行，需要确保相应供电系统的安全、稳定运行，不断提升供电系统的质量水平，进一步推动跨座式单轨交通工程的不断发展。

参考文献

[1]武农，雷慧锋，郭锴.跨座式单轨作为中等规模城市轨道交通模式的适应性分析[J].隧道建设，2015（7）：623-628.

作者:梁冬 单位:广西柳州市轨道交通投资发展集团有限公司运营分公司