高速鐵路與概論論文

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1、中低速磁浮列車供電系統(tǒng)研究0概述磁浮列車是i種新型的非接觸式地面軌道交通運(yùn)輸工具，其以高速、節(jié)能、安全、舒適、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。與傳統(tǒng)的輪軌式機(jī)車車輛不同，磁浮列車的支撐和導(dǎo)向力是由電磁吸力和電動(dòng)斥力來(lái)捉供的，它的牽引力是由線性電機(jī)產(chǎn)生的。磁浮列車的關(guān)鍵技術(shù)是牽引技術(shù)、懸浮導(dǎo)向技術(shù)和車輛結(jié)構(gòu)技術(shù),而安全、可靠、經(jīng)濟(jì)合理的供電系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)磁浮列車安全可靠運(yùn)行的重要保證和前提。與傳統(tǒng)的輪軌式機(jī)車車輛不同，磁浮車輛的支撐和導(dǎo)向力是由電磁吸力或電動(dòng)斥力以非接觸的方式實(shí)現(xiàn)的；而其牽引力則由線性

2、電機(jī)產(chǎn)生，線性電機(jī)的電磁力就是車輛的牽引力，因此磁浮列車的牽引力不存在接觸黏著限制問(wèn)題。磁浮列車的速度主要取決于線性牽引電機(jī)的型式與結(jié)構(gòu)?？紤]到實(shí)際需要和經(jīng)濟(jì)因素,一般中低速磁浮列車采用短定子線性感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，高速磁浮列車采用長(zhǎng)定子線性同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)。短定了是指將線性感應(yīng)電機(jī)的初級(jí)繞組（即定了繞組）安裝在車上，次級(jí)反應(yīng)板（即轉(zhuǎn)子）鋪設(shè)在線路上。此時(shí)車輛的牽引功率需由接觸網(wǎng)供電，通過(guò)接觸受流方式將地面電能送到車上。由于這種牽引方式的供電系統(tǒng)存在“弓網(wǎng)”關(guān)系，車輛的速度受到一定限制，因此這種系統(tǒng)適于屮

3、低速運(yùn)行，比如城市軌道交通。長(zhǎng)定子是指將線性同步屯機(jī)的屯樞繞組沿線路鋪設(shè)，勵(lì)磁繞組安裝在車上。由于這種型式的牽引功率是由地面電網(wǎng)直接送到沿線定了繞組的，不存在接觸受流問(wèn)題，因此適于高速運(yùn)行。中低速磁浮列車供電系統(tǒng)包描牽引變電系統(tǒng)、受流系統(tǒng)和地面再牛制動(dòng)系統(tǒng)。1牽引變電系統(tǒng)1.1電壓等級(jí)中低速磁浮列車的時(shí)速一般為100?200km,適合于城市公共軌道交通，其屮包括市內(nèi)交通、市郊交通、市屮心至機(jī)場(chǎng)、城際交通。城市軌道交通的特點(diǎn)決定了中低速磁浮列車的牽引供電必須采用直流電流制，其電壓等級(jí)應(yīng)選用國(guó)家推薦

4、的DC750V或DC1500V。因此中低速磁浮列車采用交直流牽引變電所，其牽引供電方式與目前地鐵、輕軌廣泛使用的基本相同。中低速磁浮列車作為一種新型的交通工具，其供電系統(tǒng)的電壓制式也同樣須考慮其先進(jìn)、安全和節(jié)能等特性。DC750V供電電壓是-?種非常成熟的電壓制，在國(guó)內(nèi)外城軌的主要交通工具中（地鐵、輕軌等）得到了廣泛的應(yīng)用，其供電設(shè)備、車載電器設(shè)備國(guó)內(nèi)外都有許多十分成熟的產(chǎn)品。但其缺點(diǎn)是供電距離比較短（一般1km設(shè)1個(gè)變電站），供電電流比較大，投資費(fèi)用高、占地而積大，而口線路消耗的能量也大，因此

5、，目前國(guó)內(nèi)外城由軌道交通己不再采用該電壓制式,而采用DC1500V供電以克服上述缺點(diǎn)。它的供電設(shè)備及車載電器設(shè)備國(guó)外產(chǎn)品非常成熟，國(guó)內(nèi)也早已進(jìn)行了開(kāi)發(fā)研制，積累了許多經(jīng)驗(yàn)，并冇-?些成熟的產(chǎn)品。因此，磁浮列車作為一種現(xiàn)代城市軌道交通工具中的一員，它的供電電壓應(yīng)選擇投資少、占地而積小且耗能低的DC1500V供電電壓制式。1.2牽引變電所容量正確合理地選擇牽引變電所的容量能夠節(jié)省建設(shè)用地和投資費(fèi)用。對(duì)于正常運(yùn)行的磁浮列車系統(tǒng)，其牽引變電所應(yīng)由2路互為備用的獨(dú)立電源供電，即由2路互為備用的高壓進(jìn)線系統(tǒng)

6、，2路互為備用的整流變壓器、整流設(shè)備及相關(guān)的開(kāi)關(guān)設(shè)備組成，以實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)的不間斷供電。在選擇牽引變電所供電設(shè)備容量時(shí)，全線只考慮有1個(gè)牽引變電所發(fā)生故障的情況。當(dāng)正線牽引變電所任何1個(gè)發(fā)生故障時(shí)，其相鄰牽引變電所采取越區(qū)供電方式，擔(dān)負(fù)起該段磁浮列車的牽引供電負(fù)荷。此負(fù)荷應(yīng)滿足遠(yuǎn)期高峰小時(shí)負(fù)荷。牽引變電所的數(shù)量及其在線路上的位置，必須經(jīng)計(jì)算確定，并滿足在事故狀態(tài)下單邊（或越區(qū)）供電時(shí)接觸網(wǎng)電壓的要求。電氣設(shè)計(jì)最重要的就是確定系統(tǒng)的負(fù)荷容量。由于磁浮列車是一項(xiàng)新技術(shù)，它與現(xiàn)冇的其他軌道交通系統(tǒng)相比既

7、冇共性又有特性。磁浮列車的牽引供電系統(tǒng)的負(fù)荷由牽引系統(tǒng)負(fù)荷、懸浮系統(tǒng)負(fù)荷、牽引系統(tǒng)和懸浮系統(tǒng)輔助負(fù)荷及車站、維修基地、控制屮心的動(dòng)力、照明等負(fù)荷組成。中低速磁浮列車的牽引變電所的負(fù)荷容量設(shè)計(jì)應(yīng)按照列車運(yùn)行峰值速度、彎道通過(guò)速度、坡道通過(guò)能力等冃標(biāo)來(lái)進(jìn)行。其中，直線感應(yīng)電機(jī)的牽引特性是根據(jù)額定能力來(lái)設(shè)置，其牽引力可用式（1）表示：Fg=F-W7（1）式中，F(xiàn)為直線電機(jī)的牽引力，『為列車運(yùn)行吋的阻力，包括電磁阻力、受流產(chǎn)生的阻力和空氣阻力。根據(jù)磁浮列車的相關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)額定速度為60km/h時(shí)，車輛

8、所受由電磁鐵帶來(lái)的電磁阻力約為車重的5%o,并且隨著速度的變化基本趨于穩(wěn)定；參考H本CHSST的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，受流產(chǎn)生的阻力為41.67N左右；空氣阻力可按式（2）計(jì)算：式中，Cx為空氣阻力系數(shù)，取決于車體的外形，參照日本CHSST取值為0.443；P為空氣密度，取值為1.29kg/m3；S為車體最大橫截面積，取值為10m2；v為列車與空氣的相對(duì)速度。動(dòng)力負(fù)荷主要冇懸浮系統(tǒng)輔助負(fù)荷及車站、維修基地、控制中心的動(dòng)力、照明等，它的大小根據(jù)具體情況和試驗(yàn)場(chǎng)地大小及要求而定。1.3主要電氣設(shè)備1.3.1變壓