现代有轨电车供电方式对比与分析

目前国内外主要有接触网式、第三轨、电磁感应、超级电容或动力电池储能式混合动力和燃料电池混合动力等供电方式的有轨电车。

（1）接触网式有轨电车 接触网式有轨电车与公交客车相比，其运行速度更快，最高运行速度可达70km/h；运量更大，可达300～500人/车，每小时可运送0.6～1.2万人次。此外，由于采取了电力供能，无尾气排放，有轨电车比普通公交车更为节能、绿色、环保。有轨电车的另一大优势是其附带的观光旅游效果。全程采取地面交通，且现代有轨电车车辆多采取100%低地板和大玻璃窗结构，市民和游客在乘坐有轨电车时，能更好地观赏窗外的风景。

传统有轨电车采用架空接触网供电，由于城市有轨电车一般不采用专有路权方式，但是有轨电车接触网越来越不适应现代城市发展要求，其主要问题如下：

①架空接触网影响城市的发展和景观。

②架空接触网影响其他车辆的通过能力。

③裸露的高压架空接触网对人身存在安全隐患，造成民众心理上的安全忧虑。

④接触网供电系统的杂散电流、轨道电位对沿线建筑、人身安全的影响很大，其防护与抑制措施难度大。

(2)无触网牵引供电系统 无触网牵引供电技术主要有以下几种类型：第三轨供电(APS)、电磁感应供电、超级电容或动力电池储能式供电。

1)第三轨牵引供电系统(APS)。APS又称地面供电系统，不同于传统的轨道交通接触轨系统。APS有两根授电轨，安装在两根走行轨中间，略高于地面，授电轨间隔布置，中间通过绝缘轨连接，每段授电轨长度为8m，绝缘轨长度为im。授电轨支架横断面为工字形结构，主要材料为玻璃纤维，支架结构两侧内铺设交叉感应电路、安全线、授电轨上轨电缆、直流馈电电缆。直流配电箱沿线路方向每隔22米设置1个，由馈电线取得电源并分别与授电轨、安全线连接。授电轨与馈电线、安全线分别通过开关连接，两个开关具有联动功能。当需要给车辆供电时，直流配电箱断开馈电线与安全线的连接，同时将直流馈电线与授电轨导通，向车辆供电。当停止向车辆供电时，断开授电轨与直流馈电线的连接，将授电轨与安全线连接。当车辆受流器滑上授电轨时，直流配电箱向相应位置的授电轨供电。当车辆离开本段授电轨后，受流器将滑向下一段授电轨时，下一段直流配电箱向对应的授电轨供电。当车辆可靠地接触下一段授电轨后，前一个直流配电箱切断对应的授电轨供电。直流配电箱根据交叉感应电路原理，受车载信号控制，判断车辆位置，实现对车辆的顺序供电。每段授电轨在带电运行时都被车辆的车体所覆盖，车辆未覆盖的授电轨都是不带电的，从而避免了行人与带电的授电轨之间的接触，保证了行人的安全。(www.xing528.com)

与常规牵引供电网相比，APS可以适应各种不同的路面情况，可满足舒适性和运营速度，最大程度降低了对周围景观的影响，同时对行人及其他横向道路的行驶车辆也具有较高的安全性。然而，APS的缺点也非常明显：由于直流配电箱设置较密，约相隔22m一个，且授流轨安装在地面以下，系统工艺较为复杂，造价较高，APS造价约400-600万欧元／公里，且技术被国外公司垄断。

2)电磁感应供电技术。现代有轨电车电磁感应供电方式是利用电能与磁能相互转化原理实现能量传输，在两条走行轨中间埋设有电缆线圈，通过电缆连接到轨旁的电源上。当感应系统检测到有车辆经过则接通电源，线圈产生的磁场被车辆底部安装的受流器（板）捕获后转化成电能供给牵引系统。

与常规的架空接触网相比，电磁感应供电系统取消了架设在空中的接触网线和轨旁的接触网立柱，降低了对环境的影响，解决了环境敏感地段的景观问题，同时也解决了平交道口道路净空问题。但其缺点也相当明显：造价较架空接触网也要高很多，路基处理要求高，土建费用大，施T周期长：后期维护T艺复杂，成本较高。目前该技术被加拿大庞巴迪公司垄断，已试验成功，但尚无工程实施案例。

3)储能式混合动力供电技术。有轨电车储能式混合动力供电技术的原理是在有可靠供电的情况下将电能存储在车辆上的储能装置内，在无网区段利用储能装置释放能量来维持车辆运行。超级电容、锂离子电池等拥有快速充放电的特性．作为有轨电车用储能元件而受到越来越高的重视。这种储能式供电技术可使电车在站点之间行驶时摆脱接触网．电车进站时通过升弓受电为车载储能设备充电。

采用这种供电方式的主要瓶颈是储能装置的容量限制了有轨电车的一次性运行距离。而且，由于充电时间短，充电电流大，不仅会提高对充电设备和牵引变电所设计容量的要求，也会由于长期大电流充放电缩短储能设备寿命，还有可能会对牵引供电网造成不良影响。

(3)燃料电池有轨电车技术燃料电池有轨电车技术与前面几种有轨电车供电技术都不相同，它是一种摆脱了传统牵引供电的电车技术。前述几种无牵引网供电技术虽然可以在交道路口、景观区域等部分或全部线路摆脱牵引架线，但电车行驶所需能量仍然需要从牵引供电系统来获得。第三轨供电和感应式供电技术是将牵引供电铺设到了电车行驶沿线的地下，储能式是在电车内部安装动力电池、超级电容等储能设备，在进入车站后进行快速充电。这几种方案都会由于供电方式的改变对牵引供电网提出新的要求，也极大增加了牵引供电网的成本。

燃料电池有轨电车技术采用氢燃料电池作为车载发电设备，利用氢气发电驱动电车行驶，辅以超级电容组构成混合动力供电系统，保证电车起动、加速时的功率需求。这种电车技术只需要在车辆段建设制氢加氢站即可保证电车行驶的燃料需求，冈为无需牵引供电网络，可以节省大量的有轨电车线路建设成本。

从以上分析可以看出，燃料电池有轨电车技术与接触网式现有有轨电车技术相比，最大的技术优势是完全不依赖牵引接触网．兼具零排放、节能等环保特点。与现有正在发展的局部或全线无接触网有轨电车技术相比，摆脱了牵引供电系统带来的若干问题，技术上更为先进，具有非常广阔的发展空间。