接觸網(wǎng)運(yùn)行電流

10.4.1 引言

電力牽引能量通過接觸網(wǎng)傳送到運(yùn)行列車上，此牽引電流由施加在牽引車受電弓上的電壓驅(qū)動(dòng)，它的量值與牽引車輛的有效阻抗成反比。牽引車輛的阻抗同樣也與車輛的額定功率成反比，也根據(jù)車輛電力控制回路的電流設(shè)定值決定。

在電力牽引供電系統(tǒng)中，標(biāo)稱電壓描述系統(tǒng)的特性，牽引車輛的額定功率是計(jì)算運(yùn)行電流時(shí)的基本參數(shù)。移動(dòng)列車取得牽引電流的時(shí)間函數(shù)可通過模擬列車行駛來進(jìn)行分析，并根據(jù)相應(yīng)的行駛參數(shù)予以確定。在接觸網(wǎng)設(shè)施中，所有在同一供電臂和給定的時(shí)間內(nèi)行進(jìn)的列車，其牽引電流將疊加。

10.4.2 牽引單元的牽引電流

牽引單元的牽引電流(即驅(qū)動(dòng)列車所需的電流) 取決于線路斷面、運(yùn)行速度和其他的列車動(dòng)態(tài)參數(shù)，它通�！”硎緸闀r(shí)間的函數(shù)： I_trc(t)。圖10.11示出牽引電流/時(shí)間圖的典型例子，表10.15給出最大的預(yù)期運(yùn)行電流指導(dǎo)值，這些數(shù)值是在經(jīng)驗(yàn)和實(shí)測(cè)基礎(chǔ)上得到的。

10.4.3 接觸網(wǎng)區(qū)段中的電流

10.4.3.1 基本原理

接觸網(wǎng)供電區(qū)段是指由特定變電所供電的電氣列車線路的那一區(qū)段。在雙邊供電系統(tǒng)中，該區(qū)段是指從供電點(diǎn)到相鄰供電點(diǎn)之間的中點(diǎn)。

根據(jù)區(qū)段長度l及列車的速度情況，在同一供電臂處于正常運(yùn)行條件下，可能有一趟或數(shù)趟列車，就像圖10.7和圖10.8中見到的那樣。

列車的負(fù)荷，即一般用途鐵路線上的接觸網(wǎng)供電區(qū)段的負(fù)荷電流，可以像第11.1.1.2節(jié)說明的那樣，被描述成隨機(jī)函數(shù)。然而在高速運(yùn)行中，在一段時(shí)間內(nèi)每個(gè)供電臂中通常只有一趟列車，因此電流負(fù)荷是斷續(xù)的，對(duì)這種負(fù)荷在第11.1.1.3節(jié)中有更詳細(xì)的說明。

10.4.3.2 一般用途的鐵路線

第11.1.1.2節(jié)描述了一般運(yùn)輸鐵路線的特征。在特定區(qū)段中與時(shí)間有關(guān)的負(fù)荷可用等式 (11.7)、式 (11.11) 和式 (11.52) 來進(jìn)行描述。為了能確定電氣參數(shù)，需要有關(guān)預(yù)期負(fù)荷電流方面的數(shù)據(jù)。由于圖10.8表示的瞬時(shí)負(fù)荷事例僅適用于特定的時(shí)刻，這就使得在計(jì)算時(shí)需要使用線路電流負(fù)荷I′_OHL，線路負(fù)荷可從設(shè)計(jì)鐵路的供電所采用的系統(tǒng)基礎(chǔ)單位長度功率P′中推算出來。

圖10.11 按時(shí)間的函數(shù)畫出的牽引電流I_trc曲線

a) DB ICE兩趟列車行駛在HanoverWurzburg高 速 線 上，中 間 不 停頓[10.31]

b) 地方區(qū)域列車：

1： T4D電車道 (Dresden)，T4D +T4D+B4D行駛在等高度的一段路程上，斬波器控制

2： GT6N電車道 (Mannheim)，不載客，試驗(yàn)運(yùn)行 [參考文獻(xiàn)10.32]

c) 長距離運(yùn)行，直接驅(qū)動(dòng)型機(jī)車：

1： 客運(yùn)列車，400t，vmax=110km/h

2： 貨運(yùn)列車，1500t，vmax=70km/h

表10.15 在各種供電系統(tǒng)中的預(yù)期最大運(yùn)行電流指導(dǎo)值

注 1) 三列車;

2) 4×Br481+482;

3) 每個(gè)牽引車輛。

如圖10.12所示，在距離接觸網(wǎng)設(shè)施左側(cè)供電點(diǎn)x的任意點(diǎn)上流過的電流為

圖10.12 依照式 (10.39)，假設(shè)在均勻分配線路負(fù)荷I′OHL的情況下，兩個(gè)變電所間的接觸網(wǎng)電流IOHL

在供電點(diǎn)本身，流入接觸網(wǎng)的電流為

表10.16所示的數(shù)值可作為典型的單位長度功率負(fù)荷的實(shí)際指導(dǎo)值。對(duì)于單相交流15kV、 16.7Hz鐵路來說， 如果得不到精確數(shù)值的話，那么平均功率因數(shù)cos可設(shè)定為0.83; 對(duì)單相交流25kV、50Hz鐵路來說可設(shè)定為0.76。

表10.16 雙線電氣化鐵路線的單位長度功率P′指導(dǎo)值 kW/km

實(shí)例：在國際鐵路聯(lián)盟 (UIC) 散頁規(guī)程 (1996年12月第795-0號(hào)) 中提出，雙線高速鐵路線的單位長度功率值是3MVA/km。此數(shù)值是太高了。在同一出版物中提到的數(shù)值一5.5MVA/km，它是對(duì)列車間隔為2min、最高速度可達(dá)200km/h的線路的功率要求而言，只能用在一些特殊事例中。這些提到的功率技術(shù)要求是考慮了備用容量的，但這點(diǎn)在文件中那一處也未詳細(xì)談及。因此，計(jì)算預(yù)期電流時(shí)最好根據(jù)表10.16給出的單位長度牽引功率值進(jìn)行。