我國(guó)地鐵電氣技術(shù)的發(fā)展試述

1、我國(guó)地鐵電氣技術(shù)的開(kāi)展試述 我國(guó)地鐵電氣技術(shù)的開(kāi)展試述 摘要：為了緩解地面交通繁重的壓力，近年來(lái)我國(guó)的地鐵建設(shè)開(kāi)展十分迅速。地鐵作為新型的交通工具，具有建設(shè)投資大、技術(shù)要求高、難度大等特點(diǎn)。電氣工程作為地鐵建設(shè)中的關(guān)鍵局部，對(duì)地鐵建設(shè)的質(zhì)量關(guān)系重大。本文分析了我國(guó)地鐵電氣技術(shù)的開(kāi)展趨勢(shì)及施工質(zhì)量控制。 關(guān)鍵詞：地鐵；電氣技術(shù)；開(kāi)展；質(zhì)量 中圖分類(lèi)號(hào)： U231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 1、中國(guó)地鐵的開(kāi)展前史 北京地鐵是中國(guó)的第一條地鐵，于1965年7月開(kāi)端建造，1969年9月通車(chē)，全長(zhǎng)23.6公里。而1971年北京的2號(hào)線地鐵開(kāi)工，由于建造速度緩慢，歷時(shí)三年，到1984才開(kāi)始投入運(yùn)營(yíng)。到1999年之

2、前，中國(guó)投入運(yùn)營(yíng)的地鐵路程數(shù)才打到90公里，而只有北京、天津、上海、廣東四個(gè)城市具有了地鐵站。 2000年之前，中國(guó)地鐵一向處于緩慢乃至阻滯的開(kāi)展?fàn)顩r，到2000年后，中國(guó)的地鐵才開(kāi)始真正進(jìn)入急速開(kāi)展，截止到2021年，中國(guó)注冊(cè)地鐵營(yíng)運(yùn)線路的城市現(xiàn)已到達(dá)15個(gè)，而正在建造中或規(guī)劃內(nèi)的城市包含大多數(shù)的興旺城市、大多數(shù)省會(huì)城市、直轄市等35個(gè)城市。很多城市紛紛將地鐵建造歸入城市規(guī)劃、交通規(guī)劃的軌道中。 事實(shí)上，盡管中國(guó)現(xiàn)已在一些城市具有了地鐵線路，但同其他興旺國(guó)家比擬，中國(guó)的城市地鐵建造還處于起步期間。在很多方面還不成熟，對(duì)于地鐵毛病、地鐵形成的地上陷落等問(wèn)題頻發(fā)，如何建造健康可持續(xù)的地鐵交通網(wǎng)絡(luò)

3、，方便人民生活，促進(jìn)社會(huì)有序開(kāi)展，變成中國(guó)政府在地鐵規(guī)劃和建造時(shí)要求思考的重要問(wèn)題。 2、電氣技術(shù)的開(kāi)展現(xiàn)狀 科技是第一生產(chǎn)力。中國(guó)在進(jìn)行地鐵的建造過(guò)程中，也在地鐵的驅(qū)動(dòng)技術(shù)上下了很大功夫，從這些年地鐵的電氣技術(shù)的開(kāi)展現(xiàn)狀來(lái)看，能夠發(fā)現(xiàn)很多改變。 2.1從直流驅(qū)動(dòng)到溝通驅(qū)動(dòng)的改變 我們?cè)谇懊嬗行┘赫劦搅诉@方面的問(wèn)題。之所以要用溝通驅(qū)動(dòng)體系來(lái)替代直流驅(qū)動(dòng)體系，問(wèn)題出在直流電動(dòng)機(jī)上，由于它的換向器及電刷有些在高速工作或者負(fù)載急劇改變的情況下極易出現(xiàn)火花，乃至環(huán)火，形成事端，因而直流電動(dòng)機(jī)的維護(hù)工作量很大，運(yùn)營(yíng)本錢(qián)也高。加之直流電動(dòng)機(jī)本身在制作時(shí)用銅量高，加工精度要求也高，技術(shù)過(guò)程雜亂，因而相同功率

4、的直流電動(dòng)機(jī)和溝通電動(dòng)機(jī)比擬，價(jià)格要貴3-4倍以上，而溝通電動(dòng)機(jī)特別是鼠籠型溝通電動(dòng)機(jī)構(gòu)造容易，鞏固耐用，溝通電動(dòng)機(jī)在地鐵牽引時(shí)無(wú)需用電刷滑環(huán)，所以它的工作轉(zhuǎn)速，高于直流電動(dòng)轉(zhuǎn)速的一倍以上，不會(huì)發(fā)生火花、環(huán)火乃至放炮等表象。當(dāng)新式的電力電子器件出現(xiàn)時(shí)，能使鼠籠式溝通電機(jī)隨電源頻率改變而進(jìn)行調(diào)速的變頻器應(yīng)運(yùn)而生，選用適宜的操控策略，溝通電動(dòng)機(jī)的調(diào)速功能己能取得和直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速相同的作用。這樣直流驅(qū)動(dòng)體系退出地鐵牽引體系是不可防止的。圖1為新式電力電子器件工GBT由電力電子器件IGBT功率模塊可構(gòu)成VVVF相逆變器。此逆變器向三相鼠籠式電動(dòng)機(jī)供應(yīng)三相溝通電源，鼠籠式電動(dòng)機(jī)就驅(qū)動(dòng)地鐵車(chē)輛工作起來(lái)，圖

5、2為北京地鐵八通線動(dòng)車(chē)溝通驅(qū)動(dòng)體系原理簡(jiǎn)圖。 圖1 2.2接觸網(wǎng)的晉級(jí) 接觸網(wǎng)體系是為地鐵的車(chē)輛供應(yīng)動(dòng)力的設(shè)備，從前為接觸網(wǎng)體系供應(yīng)的電壓等級(jí)是DC750V，這個(gè)等級(jí)電壓在為接觸網(wǎng)供電時(shí)，牽引變電站的供電規(guī)模較小，為兩到三個(gè)地鐵站。而現(xiàn)在的電壓等級(jí)提高到DC1500V，不僅能夠擴(kuò)展供電規(guī)模，節(jié)省電能，削減因建造變電站而消耗的人力財(cái)力，也能夠使車(chē)輛在工作中愈加平安安穩(wěn)。九十年代以后，除了武漢市以外建有地鐵的城市，都選用的是DC1500V電壓，由此能夠看出地鐵建造對(duì)于電氣技術(shù)方面的升級(jí)。 2.3電流的改變 盡人皆知，直流電動(dòng)機(jī)的換向器和電刷在負(fù)載發(fā)作巨大改變或急速工作時(shí)，容易出現(xiàn)火花，乃至發(fā)生環(huán)火

6、事端，引起火災(zāi)，所以以往為了維護(hù)直流電動(dòng)機(jī)，通常消耗很大的本錢(qián)和人力物力。而溝通電動(dòng)機(jī)的構(gòu)造容易、不容易損壞，由于其在地鐵牽引時(shí)不要求電刷滑環(huán)的輔佐，所以工作速度較直流電動(dòng)機(jī)快，也愈加平安。在2000年后，中國(guó)所建造的地鐵幾乎悉數(shù)運(yùn)用了溝通電的驅(qū)動(dòng)體系，這與國(guó)際同期的技術(shù)水平也是平起平坐的，在將來(lái)的三到五年內(nèi)，溝通電動(dòng)時(shí)機(jī)逐步替代運(yùn)用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的地鐵車(chē)輛。 2.4牽引器件的提高 以牽引設(shè)備所屬湘潭電機(jī)制作的用于地鐵車(chē)輛的牽引電機(jī)出產(chǎn)軌道來(lái)看，牽引電機(jī)的功率是逐步在提高的，抽象說(shuō)車(chē)輛載荷大，功率要求高，線路斜度大，也會(huì)對(duì)電機(jī)有相同的要求，地鐵車(chē)輛是按全動(dòng)車(chē)編組，仍是一動(dòng)一拖編組或兩動(dòng)一拖編組

7、，也決議了對(duì)電機(jī)功率的要求，湘電集團(tuán)出產(chǎn)的地鐵牽引電機(jī)由76kW，86kW，132k180kW，190kW直到深圳3線的200kW。如果地鐵線路是通往郊外機(jī)場(chǎng)的，那么應(yīng)考慮車(chē)站區(qū)間會(huì)加長(zhǎng)，要提高功率，地鐵將會(huì)突破80km/h傳統(tǒng)做法，提高到最高速達(dá)100km/h或130km/h，這就應(yīng)使電機(jī)的功率進(jìn)一步加大，總之應(yīng)以滿足乘客的出行要求為目的。 2.5電氣資料愈加環(huán)保 在日益提倡環(huán)保的今日，政府在投入地鐵建造時(shí)也越發(fā)留意運(yùn)用愈加環(huán)保的材料，建造綠色地鐵，完成可持續(xù)開(kāi)展。例如電纜的接頭曾經(jīng)運(yùn)用的是焊錫銜接，這種資料在加熱時(shí)會(huì)發(fā)生有害氣體，對(duì)人體和環(huán)境產(chǎn)生危害，而現(xiàn)在那么改為不要求焊料的冷壓銜接；而

8、接觸器上的滅弧盒曾經(jīng)選用的是會(huì)污染環(huán)境的石棉資料，現(xiàn)在那么改為清洗環(huán)保的DMC資料；觸頭資料曾經(jīng)為了協(xié)助滅弧，多項(xiàng)選擇用含鎘類(lèi)資料，這種物質(zhì)對(duì)環(huán)境污染極大，所以現(xiàn)在逐步以銀氧化鋅、銀氧化錫等材料代替。 3、電氣技術(shù)的開(kāi)展戰(zhàn)略 3.1樹(shù)立目標(biāo)，階段性開(kāi)展 不一樣的城市有不一樣的開(kāi)展策略，在提高地鐵建造的電氣技術(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)因地制宜，按照本地的實(shí)際情況，以交通、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)等方面作為參照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行方針的擬定。在將來(lái)開(kāi)展時(shí)既不要阻滯不前，也不要急于求成，建立正確合理的方針，完成期間性的開(kāi)展。 3.2研制領(lǐng)先技術(shù) 在科學(xué)技術(shù)一日千里的今日，國(guó)際上的地鐵電氣技術(shù)也在不斷提高，日漸成熟，在進(jìn)行本國(guó)技術(shù)開(kāi)展的同時(shí)也

9、不要憑空捏造，而應(yīng)開(kāi)跨視野學(xué)習(xí)和學(xué)習(xí)其他地鐵興旺的國(guó)家的有關(guān)技術(shù)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，讓中國(guó)的地鐵電氣技術(shù)更上一層樓。例如運(yùn)用線性電機(jī)來(lái)牽引車(chē)輛的技術(shù)手法，因其節(jié)省本錢(qián)、節(jié)省空間的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已在國(guó)外運(yùn)用的不斷增加。中國(guó)有關(guān)部門(mén)也應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)和研制，讓中國(guó)地鐵的電氣技術(shù)能夠有能力與之抗衡，為人民生活和出行提供更多便捷。 3.3電氣技術(shù)與節(jié)能技術(shù)相交融 現(xiàn)在節(jié)能環(huán)保變成各大公司要求完成的重要方針之一。政府在進(jìn)行地鐵電氣技術(shù)的開(kāi)展過(guò)程中，也應(yīng)留意將電氣技術(shù)和節(jié)能技術(shù)相交融，防止不必要的浪費(fèi)。如將高阻電纜換成低阻電纜、運(yùn)用節(jié)能變壓器和高壓變頻來(lái)調(diào)控速度的技術(shù)等，都是很有用的節(jié)能手法。這不僅能夠削減對(duì)電力體系的壓力

10、，也能夠使電氣器件愈加經(jīng)久耐用，提高工作效率。 4、地鐵電氣安裝工程質(zhì)量控制措施 4.1施工前控制 在地鐵電氣工程施工過(guò)程中，設(shè)計(jì)圖紙是電氣設(shè)備材料施工安裝的重要根據(jù)，在施工前期，設(shè)計(jì)方應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)的勘察，對(duì)施工開(kāi)展的環(huán)境進(jìn)行分析，確保施工條件的滿足要求，設(shè)計(jì)內(nèi)容符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)和工藝方法。供電方案設(shè)計(jì)、路線布置、安裝方式、設(shè)備材料等應(yīng)與地下結(jié)構(gòu)、外觀相適應(yīng)。 4.2 電氣施工階段質(zhì)量控制 設(shè)備材料進(jìn)場(chǎng)要嚴(yán)格把關(guān)，確認(rèn)相關(guān)材料型號(hào)規(guī)格正確、符合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，防止劣質(zhì)材料進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，這在地鐵建設(shè)中尤為重要。電氣線路要嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求敷設(shè)，敷設(shè)過(guò)程應(yīng)注意保持線路整齊、美觀，對(duì)于暗敷線路

11、那么要求保證不影響地鐵建筑的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和外觀效果。施工過(guò)程中要明確電氣管線與給排水管線、通風(fēng)管線、通信管線其他專(zhuān)業(yè)設(shè)施的關(guān)系，合理商定管線的空間位置和安裝次序，保證各個(gè)專(zhuān)業(yè)必要的工作面以及施工條件，防止不必要的專(zhuān)業(yè)糾紛。電線的接頭是電路故障的高風(fēng)險(xiǎn)部位，故在電氣配電過(guò)程應(yīng)盡量防止接頭的出現(xiàn)，假設(shè)必須預(yù)留，那么應(yīng)該采用焊接壓接處理，做好絕緣保護(hù)，另外在線管內(nèi)敷設(shè)的導(dǎo)線禁止留有接頭。對(duì)于地鐵中的配線明路應(yīng)滿足平安距離的要求，水平敷設(shè)的導(dǎo)線應(yīng)在距地面2.5m以上的位置敷設(shè)，高度缺乏時(shí)應(yīng)穿管保護(hù)，盡量防止意外損傷。對(duì)于導(dǎo)線敷設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的導(dǎo)線交差現(xiàn)象，應(yīng)做好保護(hù)措施，防止“碰線事故的發(fā)生。對(duì)于導(dǎo)線穿越墻壁、樓板等關(guān)鍵部位，應(yīng)做好保護(hù)工作，防止導(dǎo)線與結(jié)構(gòu)墻體直接接觸，防止由于環(huán)境潮濕、或者墻體變形而損壞導(dǎo)線，如導(dǎo)線穿墻壁，宜采用磁管保護(hù)，同時(shí)兩端出線口距離墻面應(yīng)大于10mm；導(dǎo)線穿越樓板應(yīng)加設(shè)塑料管或者鋼管保護(hù)。 結(jié)束語(yǔ)： 綜上所述，進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)地鐵的有關(guān)電氣技術(shù)進(jìn)入急速開(kāi)展的時(shí)期，但同時(shí)也應(yīng)看到同國(guó)際的領(lǐng)先技術(shù)水平比擬，還有很大差距，如在環(huán)保節(jié)能技術(shù)方面一些城市還比擬落后，有些器件還要求