模块1 城市轨道交通供电系统概述《轨道交通牵引供电系统》教学课件

《轨道交通牵引供电系统》✩精品课件合集第X章XXXX模块1

城市轨道交通供电系统概述1.1城市轨道交通概述1.2城轨供电系统的功能1.3城轨供电系统的组成1.4城轨供电系统的发展1.5城轨供电系统的迷流腐蚀与防护

【主要内容】1.1城市轨道交通概述一、城市轨道交通的定义和特点二、城市轨道交通的类型三、城市轨道交通系统的组成

1、城市轨道交通定义:通常以电能为动力,采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通之总称。一、城市轨道交通的定义和特点2、城市轨道交通的特点：（1）安全（2）快捷（3）准时（4）舒适（5）运量大（6）无污染（或少污染）（7）占地少，不破坏地面景观一、城市轨道交通的定义和特点城市轨道交通的局限性建设投入大——地下铁道每公里造价3亿元以上：线路建成后不易调整

运营成本高，经济效益有限——设备投资成本、运营管理成本、设备维护和保养、能源消耗成本、员工工资等。按技术特征分类：1、有轨电车：2、地铁：3、轻轨：4、市郊铁路：5、独轨系统：6、系悬浮系统7、自动导向系统8、市域快速轨道系统二、城市轨道交通的类型历史世界上第一辆有轨电车：1881年，德国世界上第一辆投入商业运营的有轨电车：1888年，美国上世纪20年代，美国有轨电车线路总长达25000km上世纪30年代，欧洲、日本、印度及我国有轨电车取得较大发展1899年，我国第一条有轨电车在北京建成通车1908年，上海第一条有轨电车建成通车由于运能、挤占道路、噪声等问题，到上世纪50年代末，国内外大城市纷纷拆除有轨电车。1.有轨电车

特点一般设在城市中心穿街走巷运行，具有上下车方便的特点通常为单节或2节编组，运送能力较低，为5000～10000人/h运行速度较低，通常为15～20km/h，甚至更低一般采用直流电机驱动与其他车辆混行，受路口红绿灯的控制，正点率低，噪声大，加减速性能较差新型有轨电车系统20世纪60年代初，西方一些大城市重新把注意力转移到地面轨道交通方式上来世界上已有270多座城市建有新型有轨电车系统2009年底，上海浦东的新型有轨电车投入运营1913年法国的24路有轨电车大连有轨电车大连低地板有轨电车

美国的有轨电车德国的有轨电车

定义：轴重相对较重，单方向高峰输送能力在3万人次/h以上的城市轨道交通系统。地铁并非单纯指行驶行驶在地下的钢轮钢轨系统，在适当位置也可采用地面或高架形式。服务区间：主要在市区，也可延伸到市郊站间距较密，电力驱动，线路全封闭，信号自动化控制，具有运量大、速度快、安全、准时、舒适、节约城市土地资源等特征注意1、地铁序号项目技术参数序号项目技术参数1高峰小时单向运送能力30000~70000人9安全性和可靠性较好2列车编组4~8节，最多11节10最小曲线半径300m3列车容量3000人11最小竖曲线半径3000m4车辆构造速度89~100km/h12舒适性较好5平均运行速度30~40km/h13城市景观无大影响6车站平均间距600~2000km/h14空气污染，噪声污染小7最大通过能力30对/h15站台高度一般为高站台，乘降方便8与地面交通隔离率100%表1-1地铁主要技术参数

适应范围优势大运量准时性和速达性与其他交通方式无相互干扰噪声小，污染少节约土地资源缺点建设费用高一旦发生火灾等自然灾害，乘客疏散较困难人口超过100万的特大城市修建地铁较为合适世界地铁之最莫斯科：年输送旅客量26亿人次中国香港地铁排在第十位，年输送旅客7.85亿人次。地铁最多的国家，美国俄罗斯莫斯科地铁：最富丽堂皇新加坡地铁：最清洁、最安全

土耳其伊斯坦布尔地铁：最短，600米英国伦敦地铁：修建最早瑞士的阿尔卑斯山地铁：最高朝鲜平壤地铁：埋得最深中国香港地铁：最具商业价值

上海地铁2号线列车法国巴黎地铁正在隧道中行驶的北京地铁地铁车辆车内布置3、轻轨概念LRT（LightRailTransit）：在有轨电车基础上发展起来的，由电气牵引，轮轨导向，列车或车辆编组运行在专用行车道上的中运量城市轨道交通系统。输送能力介于地铁和有轨列车之间，为15000~30000人/h。旅行速度可达30km/h。注意根据我国《城市快速轨道交通工程项目建设标准（试行本）》，用轻轨来命名中运量的地铁（包括地面和高架铁路），而欧洲所说的“轻轨”，一般是特制现代有轨电车交通。为了与欧洲的定义兼容，所以我们提出轻轨分为两类——准地铁与新型有轨电车。轻轨交通的特点在我国的前景展望轻轨既免除了地铁的昂贵投资，又具有中运量的特点，在我国具有较大的发展前景。运量大：每小时最多可以达3万人次噪音小，污染小灵活性高，成本小准点运行速度快，安全性高英国伦敦轻轨

长春轻轨交通西班牙巴塞罗那现代有轨电车（轻轨）大连轻轨交通武汉轻轨交通地铁与轻轨的区别有哪些？思考区分内容轻轨地铁线路走向城乡结合部穿越市区客流量1～3万人次/h单向>3万人次/h单向列车编组2～6节/列4～10节/列二、城市轨道交通的类型4、市郊铁路市郊铁路是指把城市市区与郊区、尤其是远郊区联系起来的长距离城市轨道交通系统。

二、城市轨道交通的类型5、独轨车辆在一根轨道上运行的一种轨道交通系统。旅行速度可达30~35km/h跨座式悬挂式车辆骑跨在轨道上，其轨道由预应力混凝土制作，车辆运行时走行轮在轨道上平面动，导向轮在轨道侧面滚动导向。车辆在轨道的下方。吊挂在轨道上，轨道多由箱形断面钢梁制作。走行轮沿轨道走行面滚动，导向轮沿轨道导向面滚动导向。优点占用土地少运量较大（5000~20000人次/h）能适应复杂地形要求建设工期短，造价低，能确保安全噪声与振动均较低对日照和城市景观影响较小缺点最大运量问题尚需进一步论证我国缺乏研制独轨车辆的相关经验单轨交通也存在能耗大，道岔结构复杂，车辆走行装置复杂，出现事故救援困难等缺点。重庆的独轨铁路日本千叶都市单轨（悬挂式）

日本北九州小仓线跨座式独轨悉尼独轨交通德国中部城市乌伯塔的悬挂式独轨交通磁浮列车依靠依靠磁悬浮技术将列车悬浮起来并利用直线电机驱动列车行驶的交通工具分常速、中速、高速和超高速等几种形式，最高时速可达500km/h上海磁浮列车目前是全世界唯一一条投入商业运营的线路，它是在德国的TR08列车的基础上发展起来的，基本技术规格与TR08一样，在运行速度、舒适性、能耗、环境、安全性和运行维护等方面，具有铁路车辆和飞机无可比拟的优势。6.悬浮系统

磁浮列车从严格意义上说，是介乎于火车和飞机之间的一种特别的运输工具。说它是火车，它不靠车轮在地上跑；说它是飞机，它不靠翅膀在空中飞。它是依靠磁体的吸引力或排斥力浮在轨道上运行的列车，因此，人们习惯把它纳入陆上有轨交通系统。

磁浮列车的研究和试验已经有四十多年的历史，但是复杂的技术和高额的投资以及一系列相关问题的悬而未决，使它至今难以推广普及。不过，可以肯定，随着科学技术和经济的发展，磁浮列车将会成为未来交通的新宠。目前世界上的磁浮列车大致为两种：一种以德国为代表，利用磁体吸引力的电磁悬浮；一种以日本为代表，利用磁体排斥力的电动悬浮。我们都有这样的经验，当两块磁铁放在一起，会出现同性（正极与正极或负极与负极）相斥，异性（正极与负极）相吸的现象，磁浮列车就是利用这个原理设计制造的。相吸式是把电磁铁安装在车体上，通电后产生电磁力与导轨道相吸引而使列车悬浮，再用直线电动机牵引列车前进。相斥式则是在列车上安装超导磁体，轨道上安装悬浮线圈，超导磁体与地面线圈之间感应产生强大磁力使列车悬浮，再用直线电动机牵引列车前进。

磁浮列车正因为浮在空中，没有轮轨接触，它的优越性就充分显示出来了。第一，高速度。浮在空中便没有了摩擦力，从理论上讲，速度是无限制的。第二，低振动、低噪声。与地面脱离接触，振动和噪声大大降低。第三，少维修。没有运动部件，没有磨擦损耗，维修量也就很少。第四，安全可靠。不存在脱轨更不会翻车。第五，无污染。不烧煤、不烧油，电力驱动能源清洁。上海磁悬浮列车自动导向系统AGT(AutomatedGuidewayTransit):泛指以无人驾驶的车厢在专用路权及自动化控制条件下运行的新型运输系统。在美国早期称为HorizontalElevators，skybus或TransitExpressway，近期统称PeopleMoverSystem。在法国被称为Vehicule

Automatique

Legar（VAL）在日本以“新交通系统”统称AGT7.自动导向交通系统自动导向系统车辆采用橡胶轮胎在专用轨道上运行的中运量轨道运输系统，可实现全自动化和无人驾驶。线路形态：市区为地下隧道，郊外采用高架结构占地面积小，自动化程度高，既节省人力又节省费用适用于城市机场专用线或城市中客流相对集中的点对点运送乘客，必要时，中间可设少量停车站车辆较地铁和轻轨小，编组2~6节，适用于单向小时1万人次客运量及以下的情况。举例1、法国的VAL系统里尔是法国北部的集合城市，由三个城镇组合而成，人口120万。为了将市中心区和附近的城镇和大学区连接起来，建造了一条线路。70年代开始试验，1984年建成第一条线路，称为VAL系统。VAL系统举例2、加拿大的空中列车温哥华的空中列车建成于1986年，一期工程总长21.4km，包括地面、地下和高架，利用市中心停止使用的铁路隧道，1995年延伸，总长29km，成为全自动无人驾驶轨道交通的最长线路。加拿大的空中列车举例3、神户自动导向交通车辆示意图

适用于城市群城际之间的中长距离客运交通日单向客运量可达到50万~80万人次站间距可达5~10km可选用铁路动车组或运行速度120km/h以上的特种车辆，旅行速度可达50km/h以上可选用AC25kV或DC1500V的供电方式8、市域快速轨道系统市域快速轨道交通动车组三、城市轨道交通系统的组成城市轨道交通系统1、车辆城市轨道交通的车辆是用来运输旅客的工具。按有无动力可分为两大类：

(1)拖车(T)：本身无动力牵引装置

(2)动车(M)：本身带有动力牵引装置

三、城市轨道交通系统的组成2、供电系统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）供给给通风、空调、照明、通信、信号、给排水、防灾报警、电梯、电动扶梯等用电设备。三、城市轨道交通系统的组成3、通信系统城市轨道交通的通信系统是传递语言、文字、数据、图像等多种信息的综合业务数字系统。它包括：数字传输、电话交换、高度电话、有线和无线通信，闭路电视、有线广播、时钟、电源等设备系统。三、城市轨道交通系统的组成4、信号系统城市轨道交通的信号系统是保证列车运行安全和提高线路通过能力的重要设施。实现这一方式的关键设备是列车自动控制系统ATC。三、城市轨道交通系统的组成三、城市轨道交通系统的组成5、其他自动售检票、暖通空调、屏蔽门、自动扶梯和电梯等车站设施和防火、灭火、给排水系统等环控设施。电力监控系统、机电设备监控系统、屏蔽门监控系统、防淹门(FG)互联系统、火灾自动报警、广播系统、闭路电视系统、车载信息系统、车站信息系统、自动检售票系统、信号系统、时钟系统等综合监控系统。城轨供电系统的功能：1、全方位的服务功能2、故障自救功能3、系统的自我保护功能4、防止误操作的功能5、方便灵活的调度功能6、完善的控制、显示和计量功能7、电磁兼容功能

1.2

城轨供电系统的功能1.3城轨供电系统的组成

城市轨道交通是一个重要的用电部门，其一次供电系统定为一级负荷，按规定需由两路独立的电源供电，当其中一路电源发生故障时，另一路应能保证一级负荷的全部用电需要。因此，城市轨道交通牵引变电所的电源进线来自两个区域变电所或来自一个区域变电所的两路独立电源，当一路电源失压时，另一路电源立即自动切入，使轨道交通系统能获得不间断的电源。城市轨道交通作为城市电网的一个重要用户，主要有外部供电系统、牵引供电系统和动力照明系统三大组成部分。1—发电厂（站）；2—升压变压器；3—电力网；4—主降压变电站；5—直流牵引变电所；6—馈电线；7—接触网；8—走形轨；9—回流线。一、外部供电系统1.外部供电系统：从发电厂（站）经升压、高压输电网、区域变电站至主降压变电站部分。二、牵引供电系统2.牵引供电系统：从主降压变电站及其以后部分，包括：直流牵引变电所、馈电线、接触网、走行轨及回流线等。

牵引变电所：供给地铁一定区域内牵引电能的变电所。接触网（或接触轨）：经过电动列车的受电器向电动列车供给电能的导电网（北京、天津地铁采用接触轨方式，上海地铁采用架空接触网方式）。馈电线：从牵引变电所向接触网输送牵引电能的导线。轨道电路：列车行走时，利用走行轨作为牵引电流回流的电路。回流线：用以供牵引电流返回牵引变电所的导线。接触网（轨）、馈电线、轨道、回流线总称为牵引网。牵引供电系统由牵引变电所和牵引网组成，其中牵引变电所和接触网（轨）是牵引供电系统的主要组成部分。在各种牵引供电系统中，根据电流形式可分为直流制和交流制两种。我国已建成通车的北京、天津地铁和上海地铁等均采用直流制供电。三、动力照明供电系统动力照明供电系统

：1、降压变电站2、配电所（室）3、配电线路

降压变电所：将三相电源进线电压（10kV）降压为三相380V交流电，提供机电设备如风机、水泵等动力用电和照明、信号、通信、防灾、报警设备用电，也可称为动力变电所。配电所：配电所（室）起电能分配作用，将降压变电所引入的三相交流380V和单相220V交流电，分别供给动力、照明设备。车站配电所负责车站电能配置，区间配电所负责车站两侧区间动力与照明用电配电。

配电线路：配电所（室）、用电设备之间的连线路。布置：在动力照明供电系统设计中，降压变电所一般按每站一个设置，也可以几个车站合设一个。也可将降压（动力）变电所附设在某个牵引变电所之中，形成一个牵引与动力混合变电所。变电所和接触网是城市轨道交通供电系统中最重要的组成部分。1.4城轨供电系统的发展伴随着轨道交通的发展，电力牵引方式有许多不同的制式出现。何谓制式?

供电系统向电动车辆或电力机车供电所采用的电流或电压的种类（或形式）。为什么会有不同的制式出现？

低压直流直流串励电机端电压限制低频单相交流制功率增大能耗损失大直流串激电动机端电压不能太高工频单相交流制单相交流整流子电机整流换向问题采用低频电源，系统更复杂，需专门供电我国干线电气化铁路采用供电电压25KV存在分相区问题三相交流制式易调速，性能好技术成熟一、供电制式的发展供电网复杂投资大，被淘汰世界各国的城市轨道交通的供电电压都在直流550-1500V之间。IEC标准：600V、750V和1500V。我国国标：750V、1500V。北京和天津地铁采用DC750V第三轨供电。上海、广州、南京、深圳和大连采用DC1500V接触网馈电。

二、城轨供电系统的供电制式1.5城轨供电系统的迷流腐蚀与防护一、