浅析第三轨安全问题的改善方法

吴 非，胡伟钧，张中贤，王丽娟

（西南交通大学希望学院，四川 成都 610400）

第三轨供电又叫供电轨供电，其供电载体是一条独立金属轨道。该独立金属轨道是指安装在原地铁、轻轨等城市轨道交通线路旁的独立铁轨，其作用是与轨道车辆上的集电靴配合给车辆上的设备及车辆的运行供电。第三轨相对于接触网式的供电方式，优势在于对城市景观影响小、检修便捷、架设成本较低。但第三轨的劣势并非不存在，首先天灾对带电轨的影响相对较大，其次是第三轨本身带电，且安装在地面，相对较危险、对安检巡查要求较高，如有不慎可能造成人员触电伤亡等意外发生。根据对乘客意见的调查结果分析可知高架电缆有碍观瞻，相比之下第三轨为乘客带来的视觉效果更佳。

1 第三轨供电

第三轨是安装在原有两轨道路线旁的独立金属带电轨道。行驶的车辆利用集电靴与第三轨相接触获得电力，电流经车轮和运行轨道途径回到发电厂，从而形成一个闭合的回路，以供给列车及其他电器的运行电能。第三轨受流方式归为三种：上接触式、下接触式和侧接触式。上接触式是集电靴由向下作用的弹簧的压力进行调节，当集电靴从上压向第三轨轨头时，达到第三轨顶部平稳受流的目的。其次，下接触式的轨头朝下，通过安装在底座上的绝缘肩架、橡胶垫、扣扳收紧螺栓、支架等，保证集电靴底部平稳受流。而侧接触式的轨头端面，朝向车辆沿轨道行驶方向，此时集电靴从侧面受流，不论是哪种方式磨损都比较严重，需经常维护。

2 系统原理

电磁感应供电方式是基于电磁感应耦合方式的无线或无接触电能传输技术，其基本的电磁学原理为法拉第电磁感应定律，电磁场在空间的耦合是实现能量的无线传输本质原因。电磁耦合式无线电能传输以电磁场为媒介，当安装在车辆上的集电靴无线供电接受装置和第三轨无线供电的发射装置这两个单元构成的收--发回路具有相同固有频率时，大部分能量从发射回路传递到接收回路，从而达到无线电能传输的目的。电磁耦合谐振无线电能传输系统工作原理如图1所示，发射回路和接收回路中的感应线圈的固有频率相同，系统工作过程：电源提供高频交流电，引起发射回路的感应线圈产生变化的磁场，由于收—发线圈的谐振频率一样，接收感应线圈立即产生强磁谐振，同时感应出交流感应电为负载提供电流，从而完成非接触式无线供电。

图1

3 综合应用

基于现目前松耦合变压器和电子器件所实现的非接触无线电能充电技术，其通常采用的是将原有的紧耦合变压器分离成，绕在不同磁芯上的初级感应线圈和次级感应线圈且相互可分离的松耦合变压器，从而实现了电能从电源到负载非接触连接的传输方式。通过发射装置与接受装置的电磁耦合，进行能量的传输，从而达到给轨道交通供电的目的。如图2所示，即为高频电源提供电能，通过发射天线与接受天线的相互耦合连接，实现电能的传输。

图2

由于第三轨电磁耦合式供电方式能将供电与车辆分离，其本身以磁感应方式供能，故该第三轨对外不带电，没有外部接触触电的危险，安全性能大大提高，因此可应用于触电事故频发的老式车站。

4 结语

第三轨电磁感应耦合式供电方式，利用电磁感应原理，实现电能在车辆和第三轨之间的无线传输。由于传统第三轨存在触电安全问题，为尽量避免此种情况发生，希望文章提出的第三轨电磁耦合供电方式能够为未来的轨道交通供电系统的发展提供部分参考。