“中国有轨电车技术论丛”依托上海松江有轨电车的工程建设，涵盖有轨电车从规划设计到施工运行的各个阶段，分册介绍各个系统的特点和专业技术要求，是国家科技支撑计划成果。本书为《有轨电车牵引供电系统》，是“中国有轨电车技术论丛”之一，本书介绍有轨电车的牵引形式及不同形式的供电要求和技术特点。具体目录如下：第一章 现代有轨电车供电制式 1.1架空接触网供电 1.1.1 工作原理 1.1.2适用性分析 1.2阿尔斯通APS系统 1.2.1 工作原理 1.2.2适用性分析 1.3安萨尔多Tramwave系统 1.3.1 工作原理 1.3.2适用性分析 1.4 庞巴迪PRIMOVE系统 1.4.1 工作原理 1.4.2适用性分析 1.5车载储能供电 1.5.1蓄电池 1.5.2超级电容 1.5.3蓄电池+超级电容 1.5.4燃料电池混合动力 1.6供电制式比较 第二章 架空接触网供电有轨电车 2.1变电所 2.1.1牵引变电所 2.1.2降压变电所 2.2接触网系统 2.2.1系统组成 2.2.2结构 第三章 储能式有轨电车 3.1超级电容 3.1.1供电系统 3.1.2超级电容和受电器 3.1.3车站充电装置 3.2混合储能 3.2.1供电系统 3.2.2储能装置和受电器 3.2.3车站充电装置 第四章 牵引供电系统设计与计算 4.1供电系统设计 4.1.1供电系统的构成及功能 4.1.2外部电源方案 4.1.3中压网络 4.1.4直流牵引供电系统 4.1.5牵引变电所 4.1.6降压变电所 4.1.7杂散电流防护与接地系统 4.1.8 SCADA系统 4.1.9电力电缆 4.2牵引供电计算 4.2.1牵引计算 4.2.2供电计算 第五章 工程设计实例 5.1上海松江有轨电车 5.1.1工程概况 5.1.2牵引供电仿真计算 5.1.3供电系统设计 5.2江苏淮安有轨电车 5.2.1工程概况 5.2.2牵引供电仿真计算 5.2.3供电系统设计 第六章 供电设备维修与养护 6.1供电设备的检查 6.1.1变电所设备的检查 6.1.2接触网设备的检查 6.2供电设备的维修机制

前言
有轨电车采用电力驱动并在轨道上行驶,具有轨道交通系统速度快、运量大的优点,又具有公共汽车的灵活性,线路车站全部设置在地面,工程实施难度低,利于既有交通系统的改扩建。有轨电车已经成为全世界重要的城市交通工具。随着我国城市化进程日益加深,城市交通问题随之而来,有轨电车的独特优势逐渐被重视并在多个城市加以实践。有轨电车制式主要受车辆、信号和供电等系统的影响,需要考虑交通需求、城市景观、工程造价、技术成熟度等众多因素,因地制宜、科学论证予以选择。有轨电车供电制式在近几十年快速发展,尤其是非接触式授流和储能式供电技术的日益成熟,为有轨电车的发展提供了更多的选择。
我国有轨电车的研发与建设正在经历一个爆发式增长阶段,制式众多、规模庞大,专业研究缺乏统一的理论体系,牵引供电系统与车辆系统相适应,更是形式多样,标准不统一。为此,我们在上海轨道交通检测技术有限公司支持下编写本书,主要讨论牵引供电系统的相关问题,以期为行业发展提供参考与帮助。
本书在参考了国内外大量文章、资料和书籍的基础上,结合国内一些有轨电车的设计与运营资料,对有轨电车牵引供电系统的工作原理、技术特点、工程设计计算和工程运营维护等几个方面进行了梳理和分析,可以作为轨道交通规划设计人员、高校相关专业学生、有轨电车从业人员的参考资料。
全书共分为六章。第一章介绍了有轨电车的不同供电制式,包括架空接触网式供电、接触轨供电、车载储能供电以及电磁感应式供电,并从工作原理和适应性分析等方面进行了比较。此外,还介绍了APS系统、Tramwave系统、Primove系统等国外先进的技术及工程应用。
第二章以架空接触网供电方式为例介绍了牵引供电系统的组成、特征和功能。从工程设计的角度介绍了外部电源、中压网络、牵引变电所、降压变电所、接触网、电力监控系统、杂散电流防护与接地系统等重要组成部分的工作原理和设计原则,最后对主要设备的技术参数与选型原则进行了介绍。
第三章主要讲述了有轨电车的牵引供电计算。首先通过建立有轨电车质点模型以及受力分析来进行牵引计算;再通过平均运量法、运行图截面法等方法进行供电计算;然后建立整流机组外特性模型、列车电气模型、时变网络模型,实现有轨电车牵引供电仿真计算;最后对牵引供电系统的中压网络、低压配电系统、直流牵引系统等部分进行了短路计算和分析。
第四章主要讲述了储能式有轨电车。重点对超级电容储能、蓄电池储能、混合储能等多种车载储能方式进行介绍。针对不同储能装置的系统结构、工作原理和数学模型以及车站充电装置的构成、技术参数和控制原理做了对比分析,并对混合储能方式的容量配置和能量管理进行了探讨。
第五章以上海松江有轨电车和江苏淮安有轨电车工程为例,介绍了不同工程条件下的有轨电车牵引供电系统设计,并应用第三章的方法进行牵引供电仿真计算,结合计算结果,对供电系统主要设备的选型和校验做了说明。
第六章主要讲述了有轨电车牵引供电设备的检修与维护。首先介绍了牵引供电设备的不同检修方式,然后介绍了变电所和接触网各主要设备的常见故障、检修方法以及检修内容与周期。
本书的编写过程中,上海市隧道工程轨道交通设计研究院、上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司、上海轨道交通检测技术有限公司提供了大量的工程设计资料和宝贵意见,在此表示诚挚的感谢。
本书由同济大学张明锐主编,同济大学硕士研究生张海龙、蔚芬、王佳莹和吴严严等参与编写。全书由上海市隧道工程轨道交通设计研究院王晨主审。
由于作者水平有限、时间仓促,书中难免会存在一些错误和疏漏之处,欢迎广大读者批评指正。
张明锐
２０１９年８月

目录
１　有轨电车供电制式 ００１  　　
１ .１　有轨电车供电制式的分类 ００１ 
 　　１ .２　架空接触网供电有轨电车 ００２
 　　１ .３　传统第三轨供电 ００３ 
 　　１ .４　APS系统 ００４  　　
１ .５　Tr amwave系统 ００６ 
 　　１ .６　Pr imove系统 ００９  
１ .７　车载供电制式 ０１２  　
　１ .８　供电制式比较 ０１８ 
２　实时授流方式供电系统配置 ０２０  
　　２ .１　供电系统的构成及功能 ０２０  
　　２ .２　外部电源 ０２１  
　　２ .３　中压网络 ０２３  
　　２ .４　变 电 所 ０２５  　
　 ２ .５　牵引网与接触网 ０４８
 　　２ .６　电力监控系统 ０６０  
　 ２ .７　杂散电流防护与接地系统 ０６７ 
 　　２ .８　电力电缆 ０７７  　
　 ２ .９　主要设备选择 ０７９  　
　 ２ .１０　设备主要技术参数 ０８９  
３　牵引供电计算 ０９７  　
　３ .１　牵引计算 ０９７  　
　３ .２　供电计算算法 １０３  
　　３ .３　等效模型 １１０  
　　３ .４　时变网络系统模型及算法实现 １１５ 
 　　３ .５　交流侧短路计算 １１９ 
 　　３ .６　直流侧短路计算 １２２ 
４　储能式有轨电车 １２７ 
４ .１　超级电容储能式有轨电车 １２７ 
 　　４ .２　蓄 电 池 １３７  　
　４ .３　混合动力 １４１  
５　有轨电车牵引供电系统工程设计实例 １５０  
　　５ .１　上海松江有轨电车 １５０  
　　５ .２　江苏淮安有轨电车 １７７ 
６　供电设备检修 ２０９  
　　６ .１　设备检修概述 ２０９  
　　６ .２　牵引变电所的检修 ２１０  
　　６ .３　柔性接触网的检修 ２１８ 
参考文献 ２４６  
附　　录 ２４９  　
　附录１　IP防护等级的划分标准 ２４９ 
 　　附录２　绝缘等级的划分标准 ２５０

张明锐，1971年10月生，工学博士，副教授，硕士生导师，IEEE 会员。研究方向为分布式发电与微网、电力系统能量管理与优化运行、轨道交通牵引供电系统。2009年2月～2010年2月，获国家留学基金委“青年骨干教师出国研修项目”资助，赴美国Arizona State University从事智能电网—可再生能源的传输与管理研究。主持完成“上海市重大技术装备研制专项”、“上海市引进技术的吸收与创新计划”、“上海市重点产业技术产学研联合攻关”及校企合作课题30余项，主持开发的电站监控系统已经在国内多家水电站、热电站和大型变电站推广应用。2项科技成果通过上海市经委鉴定，分别于2005年、2007年获得上海市科技进步三等奖。主编《城市轨道交通牵引供电系统》，完成上海市轨道交通重大专项课题“上海市轨道交通牵引供电系统资源共享及网络优化”，其成果已经在上海轨道交通建设中实际应用。发表学术论文70余篇，SCIEI收录30余篇，ISTP收录5篇，论著2部，国家发明专利10项，上海市科技进步奖3项。

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