国内地铁为什么喜欢采用直流1500伏架空接触网架空地线的授电方式

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-07-24 05:06 标签： 架空接触网

武汉首条“带辫子”的地铁通电试跑 成本省下7500万元

记者昨从武汉地铁集团获悉，地铁6号线全线供电系统成功贯通，列车进入全线“热滑”试跑阶段。这意味着该线路距离今年底按计划开通试运营又进了一步。

　　昨天上午，地铁6号线老关村车辆段巨大的列车检修库内，整齐停放着数十列崭新的“芳草绿”列车。武汉晚报记者现场看到，与轨道交通1号、2号、3号、4号线不同的是，列车下方的“第三轨”——黄色供电轨消失了，取而代之的是车顶多出了“辫子”状的受电弓，一根架空供电线悬挂在列车正上方。

　　“这是供电接触网，为列车提供牵引动力所需的电能。”武汉地铁集团建设事业总部副总经理、教授级高工张刚说，轨道交通6号线是武汉地铁首条采用直流1500伏架空接触网供电方式的线路，隧道内接触网全部采用刚性悬挂，电客车通过设置于车顶的受电弓与接触线滑动接触获取电能，类似于电气化铁路的受电方式。

　　相比直流750伏接触轨供电方式，地铁6号线接触网供电方式更安全可靠、更经济、也更易维护。由于供电接触网从地上移到了天上，一般不会对线路维护人员和其他工作人员构成安全威胁，当列车在隧道发生事故时，也不会影响乘客快速疏散，当有人在未停电情况下进入轨道区域时，也不会发生触电事故。

　　直流1500伏的电压等级比之前升高了一倍，电压更高、电阻更小，相同功率下牵引网的电流减小了一半，牵引网上的电能损耗降低50%以上。因此，全线牵引变电所由原来的22座缩减到16座，仅此一项成本就节省了近4800万元，而这还不包括设备用房占地土建投资成本。同时，相比接触轨供电方式，接触网的建设投资少了约30万元/条公里，按照6号线双线近72公里的标准测算，可省下约2000万元建设成本。



轨交R1线园博园站至前大彦站区间右线鸟瞰图，黄色轨道作业车正在架设导线。（李培养 摄）

日前，长清大学城主变电站提前供电，预示着济南轨道交通R1线开通离济南市民又近了一步，也让轨交的“电通”领域走入大家视野。轨交如何通电？又蕴藏了哪些“电报”？近日，本报记者带你一一解“密”。

“报告！数据一切正常，就等送电投运！”5月6日14点51分至次日凌晨2点30分，经过12小时的奋战，由中铁电气化局集团承建的轨交R1线供电项目大学城站变电所、紫薇路站变电所、范村车辆基地变电所均已成功完成外电线路及主变压器受电冲击试验，各种参数显示正常，各种设备运行正常，一次性送电成功。至此，济南第一条轨道交通的电气化“心脏”开始“起搏”，进行送电投运。

据该公司R1线供电项目技术人员介绍，牵引变电工程被喻为电气化铁路的“心脏”，为车辆运营及办公照明提供着源源不断的动能。6个变电所的送电成功，离不开环网电缆敷设。3根直径近7厘米粗的电缆从大学城主所取电后，一路穿夹层、走廊道，通过区间敷设，将每个变电所串联到一起。

就在此前一天，济南轨道交通R1线规划建设的两大主变电站之一的110千伏大学城主变电站于当天下午投用。该主变电站也是济南轨道交通建设中首座投用的变电站，为沿线的轨道交通车辆联调联试提供可靠的主电源。两大供电项目的提前竣工，为即将上线的首辆列车联调联试奠定坚实的基础。

在外人看来，洞通、轨通、电通、车通被称为轨道交通的“四部曲”，却很少人了解“电通”这个关键环节。

中铁电气化局集团负责承建济南轨交R1线的供电项目。对于“电通”，该项目施工负责人做了一个形象比喻：如果把轨交拟人化，车站和轨道好比骨架肌肉，供电系统是铁路的血液，为电力机车提供动力源泉，接触网是神经系统，担负着把从牵引变电所获得的电能直接送给电力机车使用的重要任务。

车辆在行驶中需要源源不断的电能，其电能主要来自大电网。线路两旁一根根的电杆和列车头顶密如蛛网的电线，从上而下，一套复杂完整的供电系统为车辆运行提供动力源泉。

施工人员告诉记者，车辆能够跑起来，依靠的是牵引供电系统提供的电力。该系统包括牵引变电所、架空接触网、回流回路。简单来说就是牵引变电所为架空接触网提供电能，车辆将架空接触网的电能取回车内，驱动电机使车辆运转。

目前，我国常见的火车、动车、高铁等轨道列车的干线全部使用27.5千伏交流电，使用架空接触网进行供电。其他电力机车，如地铁等小功率轨道车使用低压直流电，一般为750伏或1500伏。济南轨道交通R1线列车采用1500伏低压直流电作为牵引。

牵引变电所犹如地铁的“心脏”。牵引供电系统能够为轨道交通提供动力，满足轨道交通牵引负荷变化剧烈、外部短路频繁的要求，是确保轨道交通安全、高速、可靠、稳定运行的关键。

除此而外，它还起着供电保护、测量、控制电气设备提高供电质量，降低电力牵引负荷对公共电网影响的作用。为确保牵引供电万无一失，牵引供电系统采用“热备用”模式，两套设备通过切换装置可以互为备用并随时处于“热备用”状态，以备不时之需。

与早期的蒸汽机火车相比，电力机车得到快速发展，其特点是列车上不需要装载任何能源物质，通过高空中的接触线就可以源源不断为列车提供电能。济南轨道交通R1线采用1500伏架空接触网供电，最高时速可达每小时100公里，预计跑完全程只需 30分钟。那么，列车是如何在高速运行下，持续稳定地获得电力呢？

5月8日上午11点左右，在济南国际园博园附近，记者站在3米多高的轨道车作业平台上放眼望去，两条线索近在咫尺，架设在一根根钢柱上，向R1线前大彦站和园博园站延伸，10余名工人正在挥汗如雨地架设接触线。

中铁电气化局集团施工负责人介绍，在地铁顶部有一个可以升降的供电折叠装置——受电弓。与受电弓接触的线叫接触线，目的就是传送高压电。而列车就是通过受电弓将接触线上的电能取回车内，以供列车运转。所以，给列车提供电力的正是受电弓与接触线所构成的弓网系统。不难理解，两者长时间接触会存在摩擦，有摩擦就会有(损，假如在相对速度每小时100公里下持续高速摩擦，无疑会像电锯一样产生切割。受电弓缘何能承受这巨大的摩擦力呢？

“所有的电气化铁路接触网线架设方式不是“一”字形排布，而是呈‘之’字形排布，正是这样的排布方式使受电弓与接触线的接触点，一直处于不断变化，均匀摩擦，这样的设计有助于电力机车在高速运行状态下持续稳定地提供电流，尽可能减少或避免打火现象，以保证运行安全。此外，‘之’字形设计大大延长了受电弓的使用寿命，保证电客车得以高速行驶。”R1线供电项目负责人介绍。

R1线全线供电项目今年1月3日高架段接触网立首杆，标志着济南轨道交通R1线的供电系统安装全面拉开序幕。目前，全线接触网工程、变配电工程施工完成均已过半。根据工期安排，R1线接触网工程力争5月底完成高架段及范村车辆基地的接触网架设和调整，局部实现“电通”，并计划近日进行试车线限界测量和冷滑试验，为首趟电客车上线调试作好充分准备。8月中旬，完成隧道内的接触网施工，实现全线“电通”。预计2019年元旦通车试运行，泉城期盼20年的地铁梦圆梦在即。

最近，北京的事儿也是有点儿多~这不，前几日，北京地铁大兴线又出事儿了——

因为一名男子进入地铁运营轨道，地铁公司在新宫站到西红门站区间采取了断电措施。可能有小伙伴好奇了：将男子拖离轨道不就行了，它们的头上并没有电线啊，为什么还要采取断电措施呢？这样不就影响了很多其他轨道的运行了吗？

嗯，解答这个问题，就要先弄明白地铁的供电方式。

首先，和其他轨道交通一样，地铁的电是来自大电网，由城市电网引入电源。在我国，地铁一般使用10~35千伏的交流电，通过牵引变电所变压整流后，牵引网供给车辆的是750伏或者1500伏的直流电。

由于从城市电网引入电源到地铁车辆的方式有多种，这里以集中式供电为例（也就是地铁有专用的主变电所），展示一下地铁供电系统的构成：

上图清楚地显示牵引网供给车辆的方式有两种：

1地上取电：“第3条轨道”供电

“第三轨”供电，形象地说，就是从地上取电。这条轨道是接触轨，是承载地铁列车两条轨道之外的第3条轨道。

“第三轨”专门供电。车辆通过集电装置与接触轨接触取电，接触轨外设有防护罩保障安全。根据接触面的位置不同，可分为上部授流、下部授流和侧部授流接触轨~目前，接触轨供电多采用750伏电压，也有部分采用1500伏电压（在我国，首个采用1500伏直流接触轨供电的地铁是广州地铁4号线）。

2空中取电：头顶的架空接触网供电

架空接触网供电，形象地说，就是从空中取电。这点和高铁很相似。

隧道上方架设刚性或弹性装置、悬挂接触网，车辆通过受电弓从接触线中获取电流，多采用1500伏电压。架空接触网也有不同的悬挂结构，具体采用哪种，要考虑隧道高度和安装空间~

由于架空接触网在列车上方，一般人不太容易接触到，安全性较高。而接触轨就不同了，虽然设置有防护罩，但由于第三轨敷设在地面上，人跌落到轨道上触电的可能性大一些；如果有导电物质坠落，还有可能造成短路，影响行车和人身安全（两年前，深圳地铁3号线就发生过乘客雨伞掉落到接触轨上导致短路的事故，地铁停运了10分钟）。

此外，在接触轨供电的情况下，地铁高速行驶时，集电装置难以持续抓紧第三轨，受流不稳定会影响行车最高时速，也不适合大运量的地铁。而架空接触网供电下，就不存在这个问题，地铁能跑得更快、运载更多乘客~

机智的小伙伴可能就要问了：既然架空接触网更安全、地铁行车速度更快、运载量更大，为何不全部采用这种供电形式呢？头条君咨询了相关专家，主要有以下几方面的原因~

A 接触轨施工难度较小、建设成本相对低，在经济上有优势；架空接触网的零部件较多、施工难度大、成本较高。

B 接触轨的使用寿命长，维修量小，更容易运营；架空接触网局部易磨损，维护工作量大。

C 除此之外，如果应用在轻轨中，接触轨设有防护罩，受恶劣天气影响轻且美观；架空接触网则容易受外界天气影响，也不美观。

D 接触轨供电的方式历史较长，运营经验丰富。

其实，地铁究竟采用哪种供电方式，要考虑城市特点、客流大小、列车编组、美观需求等各方面因素。默默地说，在我国，北京、上海、广州、南京、天津等各地地铁，都是既有接触轨供电又有架空接触网供电的~

乘坐接触轨供电的地铁，大家也不用太担心触电。

目前国内绝大多数地铁都安装了屏蔽门，跌落站台的可能性很小，当然，但国内还有少部分地铁没有加装屏蔽门，国外很多地铁都没有屏蔽门，出国玩耍乘地铁，也都需要小心一点。这个时候，万一真的不小心跌落地铁站台，那该如何逃生呢？

首先，要大声向站台工作人员呼救，工作人员会及时采取断电措施，地铁司机也会及时制动。

其次，如果列车已经驶来，要立即紧贴接触轨对侧的墙壁（大多数情况下，接触轨靠近站台一侧，但也不完全哦~）。不要趴在铁轨间的凹槽内，地铁和枕木之间没有足够空间使人容身。

最后，头条君还是要奉劝大家，珍爱生命、遵守秩序，即使在装设屏蔽门的地铁里，也请站在黄线之后~

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