城市轨道交通系统构成——供电与牵引
简述城市轨道交通供电系统的组成及供电模式
简述城市轨道交通供电系统的组成及供电模式
城市轨道交通供电系统的组成如下：
（1）外部电源供电系统：提供电能为主所供电。
（2）主所或电源开闭所供电系统：将高压电降压整流后向牵引所、降压所提供中压电源，适用于集中供电。
（3）牵引供电系统：将中压交流电降压整流为直流1500V或直流
750V。
（4）动力照明供电系统：将中压交流电降压整流为220V/380V。
（5）杂散电流腐蚀防护系统：减少杂散电流并防止其对外扩散，避免电腐蚀城轨交通主体结构，并对杂散电流进行监测。
（6）电力监控系统：对全线变电所及沿线供电设备进行集中监视、控制、测量。
城市轨道交通供电系统的供电模式有：
集中式供电、分散式供电和混合式供电。
城市轨道交通的强弱电系统-四电工程
城市轨道交通的强弱电系统-四电工程城市轨道交通是一种高效、快速、安全、舒适的现代化交通工具。
为了保证城市轨道交通系统的正常运行，以及为满足未来城市轨道交通网络的扩张和发展，需要进行全面、可靠、安全的强弱电系统设计。
在轨道交通领域中最常用到的又被称为“四电工程”的强弱电系统设计。
下面将从四个方面详细介绍城市轨道交通的强弱电系统-四电工程。
一、供电系统1.供电系统的基本构成城市轨道交通供电系统由电源、送电线路、接触网、变电站、开关站、牵引变压器、道床电气设备等多个部分组成。
2.供电系统的工作原理和特点供电系统是城市轨道交通系统的核心部分，提供高电压直流（或交流）电力来驱动列车行驶。
主要特点是：变压器在交流传输过程中具有较小的电流损耗，能够满足长距离供电要求；交流供电系统具有较好的适应性，可适用于多种场合；直流供电具有升级改造方便等优点。
二、信号与通信系统1.信号与通信系统的基本构成城市轨道交通信号与通信系统主要由列车信号设备、道岔控制、信号机和通讯设备等多个部分组成。
2.信号与通信系统的工作原理和特点信号与通信系统是城市轨道交通系统的另一个关键部分，主要用于列车行驶控制和通讯。
它具有安全性高、精度高、灵活性好、实时性高等特点。
常见的信号方式有区段信号、换位信号、跟踪信号等多种方式。
三、控制系统1.控制系统的基本构成城市轨道交通控制系统包括车辆控制、列车队列控制、信号控制和中央监控等多个部分。
2.控制系统的工作原理和特点控制系统用于对车辆进行运行管理和列车流量智能控制。
它具有灵活性强、反应快捷、控制准确等特点。
控制系统的设计案采用了遥控技术，在现代化设备的基础上，更是加强了机动性和智能化程度，实现了全自动化组织和调度。
四、车辆牵引安全系统1.车辆牵引安全系统的基本构成城市轨道交通车辆牵引安全系统包括牵引变流器、牵引电机、制动系统、速度监控系统等多个部分。
2.车辆牵引安全系统的工作原理和特点车辆牵引安全系统是城市轨道交通系统中最关键的部分，主要用于控制列车的牵引和制动。
城市轨道交通供电系统的组成与各部分功能
框架保护动作分析—— 正常工况
框架保护动作分析——正极对外壳短路
框架保护动作分析——负极对外壳短路
框架保护动作分析－小结
• 在正常工况下，正极对外壳、负极对外壳、外壳对地、钢 轨对地绝缘正常，框架保护不动作 • 外壳对地短路工况，正极对外壳、负极对外壳、钢轨对地 绝缘正常， 框架保护不动作 • 正极对外壳短路工况，框架保护动作 • 负极对外壳短路工况，当流过框架保护元件的电流大于 40A时，框架保护动作 • 外壳对地短路工况，且钢轨对地绝缘较差，流过框架保护 元件的电流大于40A时，框架保护动作
•
3.
五,中压环网供电系统
城市轨道交通中压交流环网系统供电系统的形式:
1. 牵引供电和动力照明系统采取相对独立的供电网络,电压等级可以相同 也可以不同.(上海地铁采取本方式供电,且动力照明供电网全线各站采 取10KV电网供电,即各站都有一个10KV配电所.而牵引供电采取 33KV(或35KV)电压进行供电.即各牵引变电所都是一个35KV变电所.
七、直流牵引供电
• • • •
接触网（轨）： 馈电线： 回流线：从钢轨返回牵引变电所的导线。 电分段：为了便于检修和缩小事故范围、 将接触网分成若干段。 • 轨道：利用走行轨作为牵引电流回流的电 路
2.牵引变电所的设计原则
• 正线任一个牵引变电所故障时，其相邻牵引变电所应采取 越区供电方式，担负其该区段的全部牵引负荷。此负荷应 满足远期高峰小时负荷。
5.逆流保护
• 在直流牵引供电系统中，整流机组把交流电经降 压整流后转换称所需要的 直流电。在正常运行时， 电流只能从整流机组经过直流进线断路器流向母 排，不会从直流母排反向流向整流机组，否则将 会导致整流机组烧坏。这点与交流供电机制不同。
城市轨道交通牵引供电系统电能损耗分析
城市轨道交通牵引供电系统电能损耗分析城市轨道交通牵引供电系统是确保城市轨道交通车辆正常运行的关键部分，其电能损耗分析对于提高能源利用效率、降低运营成本具有重要意义。
本文将从城市轨道交通牵引供电系统的组成、电能损耗的主要因素、电能损耗的计算方法以及降低电能损耗的策略等方面进行探讨。
一、城市轨道交通牵引供电系统的组成城市轨道交通牵引供电系统主要由变电所、接触网（或第三轨）、牵引变流器、牵引电动机等组成。
变电所负责将高压交流电转换为适合轨道交通车辆使用的低压直流电或交流电。
接触网或第三轨则是将电能传输到车辆的媒介。
牵引变流器将变电所提供的电能转换为适合牵引电动机使用的电能形式，而牵引电动机则是将电能转换为机械能，驱动车辆运行。
二、电能损耗的主要因素在城市轨道交通牵引供电系统中，电能损耗主要发生在以下几个方面：1. 变电所的转换损耗：在高压交流电转换为低压直流电或交流电的过程中，由于变压器、整流器等设备的损耗，会产生一定的电能损失。
2. 接触网或第三轨的传输损耗：电能在通过接触网或第三轨传输到车辆的过程中，由于电阻、电感等因素的影响，也会产生电能损失。
3. 牵引变流器的转换损耗：牵引变流器在将电能转换为适合牵引电动机使用的电能形式时，由于器件的损耗，同样会产生电能损失。
4. 牵引电动机的损耗：牵引电动机在将电能转换为机械能的过程中，由于铜损、铁损等因素的影响，也会产生电能损失。
5. 车辆运行中的损耗：车辆在运行过程中，由于空气阻力、摩擦力等因素的影响，也会消耗一部分电能。
三、电能损耗的计算方法电能损耗的计算方法通常包括理论计算和实测两种方式。
理论计算主要是根据牵引供电系统的组成和各部分的损耗特性，通过数学模型进行计算。
实测则是通过在实际运行中测量各部分的电能损耗，然后进行分析。
具体计算方法如下：1. 变电所损耗计算：可以通过测量变压器的输入功率和输出功率，计算出变压器的损耗功率。
2. 接触网或第三轨损耗计算：可以通过测量接触网或第三轨的电流和电压，计算出线路的损耗功率。
供电系统-城市轨道交通供电
③选线式操作，调度员对运行线名、动作状态进行选择，实 现全线停送电操作。
遥测功能
控制中心对各变电所的量值遥测。遥测的主要参数包括进线、 母线、馈线的电压、电流、有功电度、无功电度、有功功率、 无功功率及主变压器温度等。 遥信功能
接触网的主要优点：安全性较好，车辆可随时落弓脱离 电源；电压较高，适应于大运量系统供电。
上海、广州地铁均采用了1500V接触网供电的方式。
牵引供电系统运行方式 正常运行：双边供电
牵引所1 牵引所2 牵引所3
任一牵引所解列：“大双边”供电
牵引所1
牵引所2
牵引所3
动力与照明供电系统 降压变电所 动力与照明供电系统 动力照明
牵引变电所主接线一
牵引变电所主接线二
牵引网
牵引网：沿线路敷设的专为电动车辆供给电源的装置。由 正极接触网供电，负极走行轨回流。 世界城市轨道交通除巴黎个别线路为第四轨回流外，全都 采用走行轨回流。 上部接触式 接触轨 下部接触式 侧面接触式 刚性悬挂 柔性悬挂
接触网
架空接触网
接触轨的主要优点：使用寿命长、维修量小，在地面对 城市景观没有影响，适应于电压较低的制式。 主要缺点：车辆不能脱离电源；电压偏低，对于大运量 的车辆供电，使得牵引变电所的距离较近。 北京地铁采用了750V接触轨供电的方式。
城市轨道交通内部供电系统
牵引供电系统
城市轨道交通内部供电系统 动力照明供电系统 牵引供电系统：牵引变电所将三相高压交流电变成适合电 动车辆应用的低压直流电。馈电线再将牵引变电所的直流 电送到接触网上，电动车辆通过其受流器与接触网的直接 接触而获得电能 动力照明供电系统：提供车站和区间各类照明、扶梯、风 机、水泵等动力机械设备电源和通信、信号、自动化等设 备电源，由降压变电所和动力照明配电线路组成。
绘制城市轨道交通牵引供电系统示意图
牵引供电系统的组成
牵引变电所
城
牵引供电系统
市
轨
牵引网
道
交压变电所
统
动力照明系统
动力照明配电系统
供电系统组成
电动车辆
车站内的动力、照明。 通信、信号、防灾装 置等用电负荷及区间 内的用电负荷
操作过程
第一步，画出钢轨、接触轨及列车；（列车运行在钢轨上，通 过受电弓从接触网受电） 第二部，牵引变电所、馈电所的绘制。城市轨道交通正线采用 双边供电，在列车的前方和后方面两个牵引变电所，牵引变电 所通过馈电将电流引入接触网。 第三部，绘制回流线。电流要形成封闭的回路方能使电流流通， 在钢轨上引一条线至牵引变电所，将轨道及牵引变电所连接起 来，以供牵引电流返回牵引变电所。
绘制轨道交通系统 供电系统示意图
牵引供电系统
牵引供电系统工作原理 牵引供电系统组成
1.牵引供电系统工作原理
牵引供电，顾名思义，就是将电能直接或者经过输送、变换后提 供给车组的牵引电动机，由牵引电动机将电能转换成机械能，从而驱 动车辆运行。
2.牵引供电系统的组成
城市轨道交通供电系统大体可分为牵引供电系统和动力照明供电 系统两部分。牵引供电系统和照明供电系统又有各自的主要设备，牵 引供电系统的组成。
相关设备
城市轨道交通牵引供电系统分析
城市轨道交通牵引供电系统分析摘要：近年来，轨道交通的运输规模不断增加，给人们的出行带来更加便捷体验的同时，也引起了很多人的担忧。
因为交通运输规模的增加必然会导致车辆流动量的增加，这也给城市轨道交通牵引供电系统带来了全新的挑战。
这需要不断引进新的技术，不断消化吸收，努力进行创新和再创新，同时对轨道交通建设的标准与质量的认识也不断提高，所以对于其关键技术进行研究是有必要的。
关键词：城市；轨道交通；牵引供电系统1地铁车辆供电系统构成为了保证地铁的顺利运营，我们必须做好地铁供电系统的运行工作。
其关键作用是为地铁及其电气设备供电。
在地铁供电系统中，关键可分为高压电源供电和地铁内部结构供电。
高压电源可以立即应用于市政工程的用电。
在供电的情况下，一般采用混合供电方式、分散供电方式和集中供电方式。
地铁内部结构的供电分为照明供电和牵引供电。
牵引供电的目的是将高压交流电源转换为地铁运营所需的直流稳压电源。
然后根据同轴电缆将其发送到地铁-轨道交通接触网，地铁在用电过程中会立即从轨道交通接触网获得必要的用电。
在地铁照明灯具供电系统中，不仅需要给照明灯具供电，还需要给离心泵和离心风机供电。
该供电系统主要由电源线及其降压配电设备组成。
2牵引供电系统的关键技术2.1 双向变流装置双向变流装置通常由交流开关柜、变压器柜、双向变流器柜、直流开关柜和负极柜组成，整体接线方案与现有二极管整流机组的相一致。
其交流侧通过35kV开关柜被接于牵引变电所内的35 kV母线段；直流侧正极通过1500V直流开关柜被接于牵引变电所内的直流母线段正极，负极仍保留直流控制柜内的隔离开关，且被接于牵引变电所内的直流母线段负极。
传统二极管整流机组牵引供电方式中直流侧短路保护主要依赖直流进线柜和直流馈线柜的保护设施。
直流进线柜保护包含大电流脱扣保护和逆流保护；直流馈线柜保护包含大电流脱扣保护、ΔI保护、di/dt保护、过电流保护和双边联跳保护，各种保护相互配合，从而实现牵引网近、中、远端短路的全范围保护。
城市轨道交通供电与牵引系统
城市轨道交通供电与牵引系统简介城市轨道交通供电与牵引系统是城市轨道交通运营的核心局部，为城市轨道交通车辆提供稳定可靠的电力供给，并通过牵引系统将电力转化为动力，驱动车辆运行。
本文将对城市轨道交通供电与牵引系统的关键组成局部进行详细介绍。
供电系统城市轨道交通的供电系统主要由供电设备、接触网和供电馈线组成。
供电设备供电设备是城市轨道交通供电系统的核心局部，它主要包括变电站、配电装置和电力传输线路等。
变电站负责将输入的电能进行变压、变流等处理，输出适合城市轨道交通使用的高电压电能。
配电装置用于将变电站输出的电能分配到不同的供电馈线上。
电力传输线路那么将电能从变电站输送到供电馈线。
接触网接触网是城市轨道交通供电系统的另一个重要组成局部，它负责将电能从供电设备传输到行车区域。
接触网通常采用悬挂在轨道上方的导线或导轨，通过接触网与车辆上的供电装置接触，将电能传输给车辆。
供电馈线供电馈线是连接接触网和供电设备的局部，它通过分布在轨道两侧或中央的电缆将电能传输给接触网。
供电馈线主要负责将变电站输出的高电压电能传输到接触网，以供行车区域的车辆使用。
城市轨道交通的牵引系统是将电能转化为动力，驱动车辆运行的关键局部，它主要包括牵引变流器、牵引电机和传动装置等。
牵引变流器牵引变流器是将供电系统提供的直流电转化为交流电，并根据车辆的运行需求控制输出功率和频率的设备。
牵引变流器通常由多个晶闸管或功率模块组成，通过调整晶闸管的导通和封锁，实现对电流和电压的控制，从而实现对车辆的驱动力和制动力的控制。
牵引电机牵引电机是城市轨道交通车辆中的动力装置，它根据牵引变流器输出的交流电能，将电能转化为机械能，驱动车辆运行。
常用的牵引电机包括直流电机和交流电机，其中交流电机又包括异步电机和同时电机等。
传动装置是将牵引电机输出的动力传递给车轮的局部，它主要通过减速器和传动轴等组件实现。
传动装置的设计对车辆的运行稳定性、效率和能耗等方面有着重要影响。
城市轨道交通牵引供电及电力技术分析
城市轨道交通牵引供电及电力技术分析摘要：城市轨道交通是一种新型的交通方式，得到了更多的应用。
在城市轨道交通牵引供电系统中，包含着直流供电以及交流供电两种。
通过使用基于接触网的供电网络技术、基于第三轨的供电技术等电力技术，使城市交通牵引供电系统的运行更加安全，耗能更低，电能传输的效率更高。
关键词：城市轨道交通；牵引供电；电力技术1城市轨道交通牵引供电系统分析1.1城市轨道交通牵引交流供电系统与城市轨道交通牵引直流供电系统不同，城市轨道交通牵引交流供电系统在搭建中使用的是单向连接的方式。
将两台变压器同时安装在变电站内，并使用双绕组的单项变压。
这样的搭建方式能够使得整个结构呈现出开口的三角形。
低压端口位于接地一侧，高压端口在电网接入端，其他的端口则要与牵引母线进行连接。
在进行城市轨道交通牵引交流供电系统的建设中，降压系统要设置在供电系统的终端以及线路的区间，这样的设置能够为城市轨道交通牵引交流供电系统的正常运行提供保障，尤其是对于线路中的照明系统的工作进行了更好的保护。
城市轨道交通牵引交流供电系统系统上的设备都要具有较强的耐磨性，使得供电系统能够更好的抵御运行中较大的瞬间接触压力。
1.2直流制牵引供电就我国目前阶段的供电方式来说，大部分的城市为了保障为人们的日常工作和生活提供稳定的电流和电压，都会在城市的变电站、牵引网、接触网的安置和运行过程中，采取1500V 直流电的供电方式。
而双轨道交通牵引作为一种对用电需求更高的城市轨道交通方式，需要在实际的运行过程中采取两边都供电的模式，这一模式的采用是为了防止当一边的供电系统出现故障时，另一边的供电系统能够接替进行工作，从而保障城市轨道交通的正常运行，不会造成城市交通故障，对使用者也是一种保障。
此外，还会辅助以直流牵引供电网的保护，借助杂散电流的保护方法，将使用的电能、电压、电能等均匀地分配到每一个运输网络，从而保证每一个用电器都能够保持正常的工作，而且对于长距离的运输线路来说，也具有一定的保障作用，不会由于线路过长而出现故障。
城市轨道交通系统构成——供电与牵引_图文_图文
【理论知识】 6.2 城市轨道交通电力牵引系统
1.城市轨道交通电力牵引概念 以电力系统城市电网的电力为动力源 ，在车辆上将电能转换为机械能，从而牵引列车组在轨道上运行的一 种城市交通牵引动力形式。
图6-10 城市轨道交通电力牵引结构图
【理论知识】 6.2 城市轨道交通电力牵引系统
【理论知识】 6.2 城市轨道交通牵引系统
(3)电力机车 电力牵引在现实生活中最好的体现就是电力机车。 4.牵引变电所容量的计算和确定 (1)确定牵引变压器的容量 1)确定计算容量。 2)确定校核容量。 3)确定安装容量。 (2)牵引变压器的安装容量 牵引变压器的安装容量是在计算容量和校 核容量的基础上，再考虑备用方式，最后按变压器的产品规格所确定 的变压器台数与容量。 1)移动备用。 2)固定备用。
【理论知识】 6.2 城市轨道交通牵引系统
5.电力牵引的远动监控装置 (1)地下迷流 在直流牵引供电中，牵引电流并非全部由钢轨直接流回 牵引变电所，而是有一部分由钢轨杂散泄漏流入大地，再由大地流回 钢轨和牵引变电所，这种地下杂散电流被称为地下迷流。 (2)谐波 由于牵引变电所大功率整流设备和其他变流装置等的非线性 负荷特性，使牵引供电系统成了城市电网的一个重要谐波源。 (3)电动车组 由牵引供电系统供给电能，驱动车辆上的电动机，产生 牵引力牵引在轨道上行驶的列车组。 (4)车辆电气 车辆电气包括车辆上各种电气设备及其连接导线。
【理论知识】 6.1 城市轨道交通供电系统
(1)牵引变电所 牵引变电所的作用是降压，并将三相电源转换成两个 单相电源，然后通过馈电线分别供电给牵引变电所两侧的接触网。 1)桥接线方式。
图6-1 牵引变电所的引入线方式
【理论知识】 6.1 城市轨道交通供电系统
城市轨道交通供电系统—牵引系统
学习目标
要求学生通过学习，掌握轨道 交通机车牵引引优势
01
直流电力牵引特点
02
直流电力牵引优势
直流电力牵引特点
1.电动车辆应用直流牵引电机调速方便且易于 实现,借助传统的电阻调节控制,改变牵引电机 端压或调节励磁即可调节速度。 2.直流串激电机具有适合于列车牵引性能的转 矩-速度特性。 3.直流供电相对交流供电的牵引网电压损失和 功率损失要小得多，有利于保持网压稳定,确 保列车频繁启动下的电压质量,从而有利于保 证列车的运行速度。
02
01
直流电力牵引优势
随着机车控制技术和电力电子技术的发展,出现了斩波 调压控制的直流牵引电机驱动方式,直流牵引制的上述 优势依然明显。
即便是目前采用变频调压(VVVF)控制的交流牵引电机 传动系统,直流牵引制对于保证网压质量和交流传动控 制系统的稳定工作,以及简化电动车辆逆变器的器件与 设备都是有利的。
项目一城轨车辆电气控制系统构成
项目一城轨车辆电气控制系统构成城轨车辆电气控制系统是城市轨道交通系统中的重要组成部分，主要负责车辆的电气控制和监控。
该系统由多个子系统组成，包括牵引供电系统、车辆控制系统、信号与通信系统、辅助设备系统等。
1.牵引供电系统：该系统主要提供城轨车辆所需的电力，并通过电缆或接触网将电力传输到车辆上。
牵引供电系统通常由供电系统、接触网和接触网检测系统组成。
供电系统负责发电、输电和配电，同时还包括断路器、保护设备等。
接触网是一种架设在轨道上方的金属支架，通过接触网和集电弓之间的接触来传输电能。
接触网检测系统则用于监测接触网的状态和工作情况。
2.车辆控制系统：该系统负责控制城轨车辆的运行和停止，并监测车辆的状态。
车辆控制系统通常由牵引系统、电制动系统、车门控制系统和速度调节系统等组成。
牵引系统负责通过控制电机的工作方式实现车辆的加速和减速。
电制动系统通过反向激励电机和再生制动来控制车辆的制动。
车门控制系统负责控制车门的开关。
速度调节系统则用于调节车辆的运行速度。
3.信号与通信系统：该系统用于城轨车辆之间和车辆与调度中心之间的通信和指挥。
信号系统主要由信号灯和信号电缆组成，用于指示车辆的行进方向和限制车辆的速度。
通信系统则通过无线电或有线电路实现车辆之间和车辆与调度中心之间的通信。
4.辅助设备系统：该系统包括城轨车辆上的辅助电源系统、空调系统、灯光系统等。
辅助电源系统负责为车辆提供电力，例如给车内照明、车门控制系统等提供电源。
空调系统则用于调节车内温度和湿度。
灯光系统则用于车辆的照明和标识。
城轨车辆电气控制系统的构成及功能是相互关联的，各个子系统的协同工作可以保证城轨车辆的安全运行和乘客的舒适体验。
通过牵引供电系统，车辆可以获得所需的电能；车辆控制系统可以控制车辆的加速、减速和制动；信号与通信系统可以实现车辆之间和车辆与调度中心之间的通信和指挥；辅助设备系统可以提供车辆所需的辅助电源、空调和照明等。
这些子系统的协同工作可以实现城轨车辆的高效、安全和舒适运行。
城市轨道交通车辆技术《车辆电气系统构成》
一、车辆电路系统构成城市轨道交通车辆电气系统由牵引系统〔动力系统〕、辅助系统和控制系统等三局部，牵引动力系统属于高压电路，一般为1500V或750V直流供电，辅助系统一般由三相380伏交流电路构成，而控制系统电压通常为110V及以下直流电压，因此，车辆电路系统按其功能及电压上下，可分为高压牵引电路〔主电路〕、辅助电路、控制电路等三局部。
厂家在设计时，通常又对其进行功能细分，如SZP1列车的电路系统按功能级别被分为主电路、牵引制动控制、辅助、监控信息、照明、空调、附属设备、车门控制、车钩电路等9个局部。
1.车辆电气设备配置图1-1 3车单元牵引设备布置根据运量需要，地铁车辆通常采用3辆、4辆、5辆、6辆等几种编组方式。
SZP1列车采用6辆编组，由2组相同的3车单元连挂在一起构成。
图1-1是SZP1列车牵引设备布置简图，除受电弓和避雷器外，所有的车辆高压、牵引和辅助设备分布在车辆底部，大局部牵引设备位于B车和C车车下的两个逆变器箱中，其中，PH箱(牵引和高压)安装在B车，PA 箱(牵引和辅助系统)安装在C车。
SZP1列车采用直流1500伏架空接触网供电，每个3车单元设一台受电弓，受电弓位于B车II端顶部，由接触网送来的直流1500V高压电流经受电弓直接进入PH箱。
PH 箱由高压系统和MCM〔电机逆变器〕组成，高压系统包括线路断路器、隔离接地开关、带接触器的车间电源插座、熔断器和去耦二极管等高压设备。
MCM由三相逆变器、控制板和保护元件等设备组成。
位于C车的PA箱主要由一个MCM和一个ACM〔辅助逆变器〕组成，此外还包括充电电路、EMI 电容器、三相辅助滤波器、辅助变压器〔三相电压〕等。
BCM〔蓄电池充电机〕和蓄电池位于A车，负责向全列车提供直流110V控制电压。
2.电路系统构成由2动1拖组成的3车单元的车辆电路原理图如图1-2所示。
图中，车辆通过受电弓〔Q1〕从接触网取得1500V直流电源。
F1是避雷器，负责对车辆进行网侧过电压保护。
城市轨道交通牵引供电及电力技术
城市轨道交通牵引供电及电力技术摘要：中国大中城市的交通压力越来越大，高速铁路、地铁和轻轨的大量兴建，在给中国居民出行提供便利的同时，也给城轨的供电提出了新的要求，尤其是在客流量和车流量方面。
随着我国各大城市的发展，为城市轨道交通供电已成为当务之急。
在客流高峰时期，保证城市轨道交通的稳定、高效和持续的电力供应是至关重要的。
关于城市轨道交通的供电，要做更多的细致和深入的研究，增强其缓解城市交通压力的功能。
关键词：城市轨道交通；牵引供电；电力技术1城市轨道交通现状所谓的城市轨道交通，并不是指地铁，而是指轻轨和大巴。
世界上第一条轨道交通是在英国建成的，它是19世纪50年代修建的首都铁路，历时9年，终于在1863年通车。
这条铁路以蒸汽发动机为动力，以牵引列车为动力，后来随着时间的推移，这种发动机也被改造成了电力。
当今，随着世界经济的持续发展，随着人口的增加，更多的人从乡村涌向了城市，造成了严重的交通堵塞，因此，许多发达国家都将目光投向了轨道交通，以此来缓解城市的交通压力。
就目前的现状而言，中，美，韩三国的地铁线路最多，其中上海和北京是地铁线路发展最快的两个国家，此外，其它一些城市也都在加大地铁线路的建设力度，对缓解城市的交通压力起到了很大的作用。
2城市轨道交通牵引供电系统分析2.1直流制在社会生产和生活中，必须保证供电的稳定性，若供电不稳定，则会造成不利的后果，因此，在城镇供电上，一般采用1500 V的直流供电方式。
在城市轨道交通中，因为是用两条铁轨来驱动，所以对电力的要求很高，所以必须为铁轨的两端供电。
这样可以有效地防止由于某一端在供电上出现问题而影响整体运行，而另一端则可以继续工作，保证轨道交通具有良好的稳定性，极大地降低了轨道交通发生事故的概率。
同时，也可以有效地发挥供电网的保护作用，在交通网络中可以均衡地分布电能，促进用电器的稳定运行。
在长距离的线路运输中，可以起到一定的保障作用，不要由于线路过长而导致的各类故障，从而影响到轨道交通的运营。
轨道交通概论第七章
（一）城市轨道交通供电系统的组成 城市轨道交通供电电源一般取自城市电网，通过城市 电网一次电力系统和轨道交通供电系统实现输送或变 换，最后以适当的电压等级一定的电流形式（直流或 交流电）供给用电设备。如图7-3所示，城市电网一 次电力系统和地铁供电系统图。图中虚线上部为城市
电网一次电力系统，虚线下部为地铁供电系统。
第一节 城市轨道交通供电与牵引系统
（一）城市轨道交通车辆的组成 2.走行部分
对于动力转向架还装设有牵引电机及传动装置。 车体和转向架之间的连接部位在心盘，车体心盘和转 向架心盘之间可以相互有一定的转动。
第一节 城市轨道交通供电与牵引系统
（一）城市轨道交通车辆的组成 3.牵引缓冲连接装置
车辆编组成列运行必须借助于连接装置，即所谓车钩。 为了改善列车纵向平稳性，一般在车钩的后部装设缓 冲装置，以缓和列车冲动。另外还必须连接车辆之间 的电气和空气的管路
第一节 城市轨道交通供电与牵引系统
（一）城市轨道交通车辆的组成
第一节 城市轨道交通供电与牵引系统
（一）城市轨道交通车辆的组成 4. 制动装置
它是保证列车安全运行所必不可少的装置。不仅在动 车上设制动装置，而且在拖车上也要设制动装置，这 样才能使运行中的车辆按需要减速或在规定的距离内 停车。城市轨道车辆制动装置除常规的空气制动装置 外，还有再生制动、电阻制动和磁轨制动等。
的机电设备。城市轨道车辆应具有先进性、可靠性和
实用性，应满足容量大、安全、快速、舒适、美观和
节能的要求。
第一节 城市轨道交通供电与牵引系统
（一）城市轨道交通车辆的组成
车辆的设计应遵循减少能耗、减少发热设备的原则，
用以降低隧道内温度升高；为此要尽量减轻自重，选
城市轨道交通供电系统
供电系统
城市轨道交通供电系统
1.3.1城市轨道交通供电系统的供电制式
城市轨道交通供电系统由变电所、接触网（接触轨）和回流网三部分构成。变电所通过接 触网（接触轨），由车辆受电器向电动客车馈送电能，回流网是牵引电流返回变电所的导体。
供电系统的供电制式主要指电流制式、电压等级和馈电方式。目前，城市轨道交通的直 流牵引电压等级有DC 600 V、DC 750 V和DC 1 500 V等多种。我国国家标准《城市轨道交 通直流牵引供电系统》（GB/T 10411—2005）规定了DC 750 V和DC 1 500 V两种电压制式。 供电系统的馈电方式分为架空接触网和接触轨两种。其中，电压制式和馈电方式是密不可分的。 一般架空接触网馈电方式电压等级采用DC 1 500 V，接触轨馈电方式电压等级主要采用DC 750 V，但有向DC 1 500 V发展的趋势。
1.3.2 城市轨道交通供电系统的组成
城市轨道交通作为城市交通看成一个重要用户。城市轨道交通供电系统由电源系统（城市电网、主变电所）、 牵引供电系统、动力照明供电系统和电力监控系统组成。其中，牵引供电系统包括牵引变 电所和牵引网两大部分，动力照明供电系统包括降压变电所与动力照明配电系统。
2. 牵引供电系统
城市轨道交通牵引供电系统如图1 3所示，各部分功能简述如下：图1 3城市轨道交通牵 引供电系统1—牵引变电所；2—馈电网；3—接触网；4—电动列车；5—钢轨；6—回流线； 7—电分段
2. 牵引供电系统
01
牵引变电所：供给城市轨道交通一定区域内牵引电能的变电所。
02
接触网：经过电动列车的受电器向电动列车供给电能的导电网。
在接触轨材料的选择上，国内已运行的城市轨道交通线路大多采用低碳钢轨；在国外，有 些城市轨道交通线路采用钢铝复合轨。与低碳钢轨相比，钢铝复合轨载流量大，可以减少牵引 变电所的数量，降低运营维修费用，减少运行损耗。现在，武汉轻轨和天津地铁均已采用该材 料。
城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术
城市轨道交通交流牵引供电系统及其关键技术摘要：随着经济和科技发展，交通运输领域也表现出快速发展趋势，很多一二线城市纷纷建设轻轨、地铁等，其中，城轨供电问题成为一个难题。
城轨系统电源来自于城轨交流牵引供电系统。
为了缓解城轨供电压力，本文对供电系统进行分析，希望可以供应更多电力。
关键词：城市轨道交通；交流牵引供电；关键技术1传统城市轨道交通直流牵引供电系统城市轨道交通牵引供电系统一般由城市电网电源和城市轨道交通内部供电系统两部分组成，一般采用设置专门的主变电所为牵引变电所及降压变电所集中提供电源。
主变电所高压侧进线电压一般取自110kV三相城市电源，经主变降压后变成35kV或者10kV。
牵引变电所、降压变电所均为一级负荷需保证有两路独立的电源。
城市轨道交通中机车所需的功率一般不大，线路长度一般为几十公里，供电距离相对干线铁路较小，牵引网所需的电压等级不是很高，故而城市轨道交通普遍都使用了直流的供电制式。
而且直流制相较于交流制没有电抗压降，所以在同样的电压等级下条件，直流制的电压损失更低。
因为城市轨道交通设置在城市之内，其敷设的各电力线路布置在市区各建筑群之间，为了保证安全，系统的电压等级不宜过高。
而且直流供电没有了接触网电分相的问题，使得列车的运行效率提高。
主牵引变电所的降压变压器将取自城市电网的三相高压交流电压降至35kV，再通过中压网络将该电压送至牵引变电所。
牵引变电所的作用就体现在整流变压器将交流电再次降压，或者利用整流器将交流电转化为适合电力机车的低压直流电。
然后通过馈线将牵引变电所馈出的直流电送到牵引网上，列车通过其受流器与接触网的滑动接触从而获得电能。
然而作为电流返回至牵引变电所的流通路径的钢轨，它和大地之间并非完全绝缘，所以当电流途径钢轨回流至牵引变电所的时候。
将会有部分电流泄漏至大地中，从大地回流至牵引变电所。
这种泄漏到道床及其周围土壤介质中的电流分布广泛，称为＂迷流＂或＂杂散电流＂。
城市轨道交通车辆牵引与供电系统概述
封闭式三相笼型异步电动机结构
定子
铁心：由内周有槽 的硅钢片叠成。
A ----X 三相绕组 B ----Y
C---- Z
机座：铸钢或铸铁
鼠笼转子
转子
铁心：由外周有槽的 硅钢片叠成。 (1) 鼠笼式转子 铁芯槽内放铜条，端 部用短路环形成一体； 或铸铝形成转子绕组。 (2) 绕线式转子 同定子绕组一样，也 分为三相，并且接成 星形。
气隙：定子和转子之间
必须有一个气隙
交流电动机的特点
交流电动机没有转向器，构造简单，运行可靠，效 率较高，维护很少，价格低廉；转子坚固，定子绕 组沿圆周均匀分布，电动机体积小，能够获得较大 的单位质量功率；其机械特性较硬，具有较好的防 空转性能，使黏着利用提高；且微电子技术的发展 使异步电动机的调压变频调速得以顺利实现。
效率高 由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量 损耗。
列车控制系统工作原理
城市轨道交通车辆的控制电路，是低电压小功率电 路，分为有接点的直流电路和无接点的电子电路。 有接点的直流电路由主控制器、继电器、电气控制 的低压部分、联锁接点组成；无接点的电子电路由 微机及各种电子单元组成，如列车牵引系统控制单 元、制动控制单元、空调控制单元等。
包括下部支杆5、下部导杆6、上部支杆7和上 部导杆8；
采用高强度冷拔无缝管制作。
• 高度止挡2：
安装在下部导杆侧下方的基础框架上； 用以限制受电弓的最大升弓高度。
• 弓头：
是弓与网相接触的部分； 由集流头9、接触带10、转轴、端角11和弹簧 盒组成。
• 升降弓装置12：
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本。
3)电力牵引列车和车辆噪声小，不排出废气和有害气体，有利于环境 保护。 4)电力牵引各主要组成环节均为独立的电气系统，且又连成整体，它 们与电子技术和计算机控制手段相结合，易于实现全面自动化和信息 化。 (2)电力牵引存在的缺陷 电力牵引增加供电系统装置，使其一次投资 费用比其他牵引动力形式要高些。
在车辆上将电能转换为机械能，从而牵引列车组在轨道上运行的一种
城市交通牵引动力形式。
图6-10 城市轨道交通电力牵引结构图
【理论知识】 6.2 城市轨道交通电力牵引系统
2.城市轨道交通电力牵引系统的构成及功能 （1）城市轨道交通电力牵引系统的构成 城市轨道交通电力牵引系统 主要是由牵引供电系统和电动列车牵引控制装置两大部分组成。 1）牵引供电系统。是由牵引变电所和牵引网组成的向列车提供电力的 系统。牵引变电所包括：主降压变电站、直流牵引变电所。牵引网包 括：馈电线、接触网（接触轨）、走行轨道、回流线。 2）电动列车牵引控制装置。 电动列车的牵引控制装置是由牵引电器 和列车电路构成的。牵引电器包括：受流器、牵引电机、传动控制装 置、其他牵引电力电子转换控制系统。列车电路包括：主电路、辅助 电路、控制电路。
【教学建议】
1.教学场地：在教室和牵引供电模拟实训室中进行，课后可实地参 观。 2.设备要求：至少具有接触网或接触轨及操作模拟演示软件1套，仿 真受电弓、受电靴等教具1套。 3.课时要求：共6课时，其中课堂讲授4课时，模拟操作2课时。
【理论知识】 6.1 城市轨道交通供电系统
1.供电系统概述 城市轨道交通供电系统是由电力系统经高压输电网、主变电所降压、 配电网络和牵引变电所降压、换流（转换为直流电）等环节，向城市 轨道快速交通线路运行的动车组输送电力的全部供电系统。
【评价跟进】
1.教师的评价
表格
【评价跟进】
2.学员的评价
表格
3.知识跟进 1)供电系统的设备组成，以及电能的传递过程是什么？ 2)牵引系统电能和动能的转化过程，以及电气制动的工作原理是什么？
第6章 城市轨道交通系统的构成——供 电与牵引
第6章 城市轨道交通系统的构成——供电与牵引
【学习目标】 【教学建议】 【理论知识】 【实践操作】
【评价跟进】
【学习目标】
1.能掌握城市轨道交通供电系统的组成。 2.能说出直流牵引变电所的核心设备——整流装置的工作原理。 3.能掌握电力牵引的制式、电力车辆牵引供电系统的组成。 4.了解城市轨道交通常用的电力电子器件。
2.供电系统的组成
城市轨道交通的供电系统通常包括两大部分，即外部供电系统和牵引 供电系统。
【理论知识】 6.1 城市轨道交通供电系统
供电系统示意图
【理论知识】 6.1 城市轨道交通供电系统
2.供电系统的组成 城市轨道交通供电系统一般包括四个子系统：高压供电源系统；牵引 供电系统；动力照明供电系统；电力监控系统。
图6-8 外部供电方式——单侧供电
【理论知识】 6.1 城市轨道交通供电系统
(4)放射式供电 当各牵引变电所离开电源差不多等距并且比单侧供 电更经济时，可采用放射供电方式(见图6-9)。
图6-9 外部供电方式——放射式供电
【理论知识】 6.2 城市轨道交通电力牵引系统
1.城市轨道交通电力牵引概念 以电力系统城市电网的电力为动力源，
【理论知识】 6.2 城市轨道交通电力牵引系统
接触轨与受电器连接三种方式 牵引变电所
馈电线
【理论知识】 6.2 城市轨道交通电力牵引系统
受电弓结构示意图
受电靴结构示意图
【理论知识】 6.2 城市轨道交通电力牵引系统
直线牵引电机在列车上的应用
【理论知识】 6.2 城市轨道交通电力牵引系统
3.电力牵引的技术特性 (1)电力牵引的优点 1)电力牵引为非自给式牵引动力。 2)电力牵引的总功效(做功效率)最高，可显著节省能源并降低运营成
【理论知识】 6.2 城市轨道交通牵引系统
(3)电力机车 电力牵引在现实生活中最好的体现就是电力机车。
4.牵引变电所容量的计算和确定 (1)确定牵引变压器的容量 1)确定计算容量。
2)确定校核容量。
3)确定安装容量。 (2)牵引变压器的安装容量 的变压器台数与容量。 1)移动备用。 2)固定备用。 牵引变压器的安装容量是在计算容量和校 核容量的基础上，再考虑备用方式，最后按变压器的产品规格所确定
由牵引供电系统供给电能，驱动车辆上的电动机，产生 车辆电气包括车辆上各种电气设备及其连接导线。
负荷特性，使牵引供电系统成了城市电网的一个重要谐波源。 (3)电动车组 (4)车辆电气 牵引力牵引在轨道上行驶的列车组。
【实践操作】
1.操作练习 1)通过供电与牵引实训室的接触网模型，了解接触网是如何给电力机 车提供电能的，并了解接触轨的给电方式。 2)根据自己对牵引的了解，自己画出在机车内部电能的转化过程，并 且标出交直流的制式变化分界线。 2.书面练习 1)简要回答城市轨道交通供电系统的概念与构成。 2)简要回答城市轨道交通牵引系统的组成与工作原理。
3)用户变电所。 (4)一次供电网络 一次供电网络是指直接向牵引变电所供电的地区 变电所(或发电厂)及高压输电线路。
4.牵引供电系统的组成
【理论知识】 6.1 城市轨道交通供电系统
(1)牵引变电所 牵引变电所的作用是降压，并将三相电源转换成两 个单相电源，然后通过馈电线分别供电给牵引变电所两侧的接触网。 1)桥接线方式。
【理论知识】 6.2 城市轨道交通牵引系统
5.电力牵引的远动监控装置 (1)地下迷流 在直流牵引供电中，牵引电流并非全部由钢轨直接流回 牵引变电所，而是有一部分由钢轨杂散泄漏流入大地，再由大地流回 钢轨和牵引变电所，这种地下杂散电流被称为地下迷流。
(2)谐波
由于牵引变电所大功率整流设备和其他变流装置等的非线性
图6-1 牵引变电所的引入线方式
【理论知识】 6.1 城市轨道交通供电系统
2)双T接线方式。 3)单母线分段方式。 (2)牵引网 牵引网是由馈电线、接触网、钢轨和回流线组成的双导 线供电系统。
【理论知识】 6.1 城市轨道交通供电系统
5.内外部供电系统联结方式 (1)环形供电 环形供电即电力系统将牵引变电所联成环形网。
供电系统划分示意图
【理论知识】 6.1 城市轨道交通供电系统
3.高压供电源系统的组成 (1)发电厂 1)火电厂。 2)水电厂。 发电厂将其他形式的能源转换为电能。
3)核电厂。
【理论知识】 6.1 城市轨道交通供电系统
(2)电力网和电网电压 电力网简称电网，由输电线路、配电线路和 变电所组成。 (3)变电所 变电所除具有变换电压的作用外，还具有集中电能、分 配电能、控制电能以及调整电压的作用。 1)枢纽变电所。 2)地区变电所。
图6-6 外部供电方式——环形供电
【理论知识】 6.1 城市轨道交通供电系统
(2)双侧供电 双侧供电即电源来自电力系统的两个地区变电所，给 铁路供电的输电侧供电
【理论知识】 6.1 城市轨道交通供电系统
(3)单侧供电 单侧供电即由一个地区变电所给数个牵引变电所供电。