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轨道交通输电系统新技术展望

发布时间:2017-07-07 13:17:33 编辑:gaogege
本文摘要:轨道交通有100多年的历史,最早的模式是很古老,但是一直延续至今,目前的输电模式有三种,接触网、接触轨和刚性悬挂。
  轨道交通有100多年的历史,最早的模式是很古老,但是一直延续至今,目前的输电模式有三种,接触网、接触轨和刚性悬挂。接触网是在于大于160公里的交通系统当中作为长入,接触轨一般是地下和160公里以下的轨道交通,刚性悬挂原先在国外是一个寒冬过渡区段的这个模式,现在也在我国的部分地铁当中使用。接触网和刚性悬挂都需要受电弓来跟它作为一个受流器,这样一个小小的受电弓非常薄弱,然而其结构非常复杂。接触轨在道岔的地段布局也是非常困难,接触轨与受流器合作来进行讲电流引入到车辆。那么这个系统也是有一定的薄弱环节,受流器也可以在这种空轨上使用,各式各样的这种模式,这是刚性悬挂。
 
  接触网具有柔性、悬空、挂网事故的危机潜在;受电弓也具有动力学的很大的一个脆弱,易出故障;刚性悬挂,目前为止世界上还没有一个与它能够配套的受电弓在使用,因为刚性悬挂现在就几乎每个月都可以听到发生严重的挂网事故。那么在这种条件下,跳出160年以来所有国际电气化铁路发展的脉络,重新来思考一下,如果轨道交通系统是一个安全、可靠和稳定的,那它应该是什么样?试想,输电系统应该与受流机之间有一个可控的、稳定的结合关系,基本不受自然界的影响,可以在500公里以上的过程当中能够为列车稳定的输电。在目前可能国际上所跑到的高速列车的运动过程当中,其中一个最大的困难就是输电的困难,在高速运动的过程当中弓网关系已经无法保证输电能够完成。那么这个系统的寿命应该也已陷入同步达到50-100年,还必须坚固、耐用,没有安全事故,比如像触电等等一系列,像雷击这些的事情应该也不会影响到它,成本也不应该特别高。本着这样的要求,如果有这样的一个输电系统应该说我们的轨道交通的发展就进入了一个良性的循环,在没有这样一个弓网关系或者说输电系统能够达到安全的级别的时候,其实轨道一直是在艰难的、一个苛刻的条件下去运行的。要达到这样的一个目的,其实是要从全面的、多方位的进行一个整体的设计、整体创新,需要着无数的新的方案的、新的技术的、新的思路的采纳,从此也可以告别受电弓的存在。
 
  受电弓在160年来一直是以一条完整的碳滑板,它与接触网接触的点只是一条线或者一个点。但是当风吹草动所有的冲击的时候,整个的碳滑板就会受到恶劣的冲击,因此就会发生脱弓、(拉胡)等等一些恶劣的现象,现在受电弓就采用的不是碳滑板,而是键盘式的一个界面。那么作为这样一个键盘式的受电弓就将彻底改变弓网接触的摩擦关系,当然对于摩擦受流发展的进程还不是要达到极致的一个最终目的。所以进一步的来看可以用滚动的受电弓,一款滚对的受电弓如果能够保持对地的线速度与车的线速度是完全同步的,而如今用的材料是铜制的,这样碳滑板它的导电率非常低,不如铸铁,更不如铝,更不如铜,它们之间的导电率的差异相差几十倍,如果改为铜的一个接触界面,那么这个时间大家知道它的接触压价就会提高几十倍,效率意味着大大的提高,因此它的受电的可能性也比较稳定。同样作为另一个输电模式接触轨,滚动式的受流靴已经在事实过程当中马上就要进行安装、进行试挂。同时也有一些各式各样的新的思维,像这是一个酸极受流靴,可以把正负极它的输电系统压缩在一个区域。另外的一些发明是基于受流器与输电网之间,先把它的关系可控的设计出来、固定出来,然后让受流器和机车之间的联系非常简单容易,就是一根电线和一条钢索。这样的一个棒式的受流器在一个空心的导电轨道当中运行,就变得它们之间完全可以控制间隙以及它们的接触面积、接触模式,并且可以加上一定的固体润滑,把干摩擦的输电立式变为带热滑的输电立式。所以这样的一个结构就可以实现接触网的一个平层交错,也就是说两条高速列车可以完全在平层进行交汇。以上的设施还缺乏一个安全性,比如冰冻、冰雨、触电,这些现象雷击还是无法进行避免。因此新的结构,就是把的供电系统进行了彻底的一个重新组合。首先外面是一层防护罩,它的材料就是一些绝缘的,比方说有机玻璃钢等等的。那么导电的系统就变为中心的这两边的一个导电通道,而且这个导电通道是有机的,在一起具有一定的弹附性和减振性的。
 
  据统计,现在列车运行的80%的故障来自于电器及控制系统,列车上的电器及控制系统相当于万博博览会,具有全球不同的语言模式,也有各自不同的安全等级和设计理念。成为无法实现预见、预测、预报的这样一种根源,甚至造成故障诊断及故障报警语言的翻译障碍。但是客观的讲, 80%这样的工作本身就不应该有,如果这样的现象、这样的数据的混乱、这样的设计理念的统一,其实所有的这些工作原本就不需要。按照理想的要求每一个元件它的输入与输出都要进行监测,并进行反馈,这是最理想的。如果一个列车千千万万的这样的点,完全都把每一个输出与输入进行监测,这个数据量超出了我们可以承受的范围。
 
  因此这一个破解的方法,首先要从不同的层级上来分,分成微级、普级以及无障碍级,也就是说如果某一个故障一旦发生或者某一个元件一旦出问题,会危及到列车的安全行驶,那么这样的点一定要做进出和入的双层检验,要检验它的入,要检验它的出,而且要准确的报出它的故障代码和内容。但是像这样的,如果可以通过冗余,如果一个故障发生了可以通过一级、两级的冗余,让它就变得无足轻重,那么这个问题就简化了。但第二层可以带兵运转,知道这是有一个故障,就要在检修的时候把它消除掉。所以在分层之后就可以发现,其实真正的要必须在行驶当中,必须报出来而且必须马上解决的问题并不多,但是会有。其他在分层之后,把所有的电器和系统的控制融合到一起按照一个安全等级进行设计,一个冗余的原则进行设计。这个时候按照等级来进行模块化备至,如果有的故障没有必要了当场报,知道有故障了我们就把它积累下来,知道到哪一个模块就可以了。回到检修的时候把这一块模块到实验室,然后整个的模块装完车以后就可以运行了。所以按照这个思路必须达到另一个目的,全车它的所有的控制系统必须是一家设计,有一个思想、一个思路、一个等级来做,所有的硬件供应商就变得不需要你的控制器,不需要你的能耗,只需要进行你提供硬件。如果这个目标你一旦实现了,那么这个列车出来你想一想完全可以做到预见、预判,以及所有模块的它的一种分级处理,数据变得少了很多,之前的任何翻译和歧异都没有了,而且还可以做到如何给巴基斯坦供车、给印度供车,给德国或者迪拜供车,完全按照不同的层级来进行提供。因此说要真正达到一个系统的大数据的合理的一个使用,而且科学的能够被人类掌控的一个使用,必须改变所有的列车制造的这种理念。
 
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