10.4.1 引言
電力牽引能量通過接觸網傳送到運行列車上,此牽引電流由施加在牽引車受電弓上的電壓驅動,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,也根據車輛電力控制回路的電流設定值決定。
在電力牽引供電系統中,標稱電壓描述系統的特性,牽引車輛的額定功率是計算運行電流時的基本參數。移動列車取得牽引電流的時間函數可通過模擬列車行駛來進行分析,并根據相應的行駛參數予以確定。在接觸網設施中,所有在同一供電臂和給定的時間內行進的列車,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(即驅動列車所需的電流) 取決于線路斷面、運行速度和其他的列車動態參數,它通常 表示為時間的函數: Itrc(t)。圖10.11示出牽引電流/時間圖的典型例子,表10.15給出最大的預期運行電流指導值,這些數值是在經驗和實測基礎上得到的。
10.4.3 接觸網區段中的電流
10.4.3.1 基本原理
接觸網供電區段是指由特定變電所供電的電氣列車線路的那一區段。在雙邊供電系統中,該區段是指從供電點到相鄰供電點之間的中點。
根據區段長度l及列車的速度情況,在同一供電臂處于正常運行條件下,可能有一趟或數趟列車,就像圖10.7和圖10.8中見到的那樣。
列車的負荷,即一般用途鐵路線上的接觸網供電區段的負荷電流,可以像第11.1.1.2節說明的那樣,被描述成隨機函數。然而在高速運行中,在一段時間內每個供電臂中通常只有一趟列車,因此電流負荷是斷續的,對這種負荷在第11.1.1.3節中有更詳細的說明。
10.4.3.2 一般用途的鐵路線
第11.1.1.2節描述了一般運輸鐵路線的特征。在特定區段中與時間有關的負荷可用等式 (11.7)、式 (11.11) 和式 (11.52) 來進行描述。為了能確定電氣參數,需要有關預期負荷電流方面的數據。由于圖10.8表示的瞬時負荷事例僅適用于特定的時刻,這就使得在計算時需要使用線路電流負荷I′OHL,線路負荷可從設計鐵路的供電所采用的系統基礎單位長度功率P′中推算出來。
圖10.11 按時間的函數畫出的牽引電流Itrc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,試驗運行 [參考文獻10.32]
c) 長距離運行,直接驅動型機車:
1: 客運列車,400t,vmax=110km/h
2: 貨運列車,1500t,vmax=70km/h
表10.15 在各種供電系統中的預期最大運行電流指導值
注 1) 三列車;
2) 4×Br481+482;
3) 每個牽引車輛。
如圖10.12所示,在距離接觸網設施左側供電點x的任意點上流過的電流為
圖10.12 依照式 (10.39),假設在均勻分配線路負荷I′OHL的情況下,兩個變電所間的接觸網電流IOHL
在供電點本身,流入接觸網的電流為
表10.16所示的數值可作為典型的單位長度功率負荷的實際指導值。對于單相交流15kV、 16.7Hz鐵路來說, 如果得不到精確數值的話,那么平均功率因數cos可設定為0.83; 對單相交流25kV、50Hz鐵路來說可設定為0.76。
表10.16 雙線電氣化鐵路線的單位長度功率P′指導值 kW/km
實例:在國際鐵路聯盟 (UIC) 散頁規程 (1996年12月第795-0號) 中提出,雙線高速鐵路線的單位長度功率值是3MVA/km。此數值是太高了。在同一出版物中提到的數值一5.5MVA/km,它是對列車間隔為2min、最高速度可達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要求是考慮了備用容量的,但這點在文件中那一處也未詳細談及。因此,計算預期電流時最好根據表10.16給出的單位長度牽引功率值進行。
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