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摘 要：发展城市轨道交通是解决大城市交通问题的重要手段，本文首先细致的分析了我国城市轨道交通的发展现状，又对建设轨道交通系统的必要性进行了阐述，最后重点探讨了电气技术在城市轨道交通中的应用。
关键词：电气技术；轨道交通；应用
1.引言
随着国民经济的持续快速发展，城市化进程的不断加快。城市基础设施与城市化发展的矛盾逐渐加深，尤其体现在城市交通设施上。城市交通负荷不断增加，拥挤的交通越来越制约着城市经济、规模的发展。为解决城市发展的问题，人们越来越关注城市轨道交通的发展。在城市轨道交通快速发展的新时期，加强电气技术在城市轨道交通中的应用，对确保城市轨道交通的质量有着重要意义。
2.我国城市轨道交通系统的发展现状
随着我国国民经济的持续快速发展，城市化进程的不断加快，城市基础设施特别是城市交通设施与城市化发展的矛盾逐渐显现。我国已在北京、上海、广州、深圳等城市大规模修建地铁，很受市民欢迎，因此修建城市轨道交通系统将成为我国大城市公共交通的发展方向。
目前，我国除广州、上海、北京、深圳和天津等城市已经修建或正在修建城市轨道交通系统之外，武汉、重庆、青岛和沈阳等20多个城市正在进行筹建轨道交通的前期准备工作。城市轨道交通已经引起我国城市交通界的高度重视。但是目前许多城市修建轨道交通仅仅从解决城市交通堵塞的角度出发，仅仅认为它是大运量的运载工具，忽略了城市轨道交通在城市结构变迁中的重要诱导作用，而没有有意识的利用轨道交通来促进我国城市结构和城市发展模式的改变。因此从城市可持续发展角度出发，要从根本上改善交通状况，更重要的是以交通结构的改变来促进城市结构的变化，使城市总体交通需求均衡。
3.我国发展城市轨道交通的必要性
我国城市人口密集，内聚力很强。形成这种状况的一个重要原因就是没有快捷、安全、大容量的交通通道。一旦交通条件改变，制约因素消除，城市结构将会发生大幅度的改变。具有强大运输能力的轨道交通就能在城市结构变迁中充分发挥重要诱导作用。城市环境与交通有着极为密切的联系。城市环境恶化的一个重要原因在于汽车的尾气排放和城市道路的噪音。以汽车为主的城市交通对城市发展有着极为不利的影响，它带来大气污染、交通事故增加和其它一系列社会问题。轨道交通具有低能耗、低污染、安全等特点，它对于改善城市环境、增加城市环境容量有着极为重要的作用，对于建立空间相对分离的新型生态城市结构具有重要的意义。城市建设用地狭小、人口高度密集是我国许多城市的一个显著特点，如上海、重庆、沈阳等城市人均城市建设用地仅为50平方米左右，在如此狭小的空间要布置工业用地、对外交通用地，必然导致人均道路用地和城市绿地的减少。
4.电气技术在城市轨道交通中的应用
4.1 直线电机在城市轨道交通中的应用
车辆都采用自导式径向转向架，既简化了结构，又提高了车辆通过小半径曲线的能力。车辆可以在曲线半径很小的线路上平稳运行。直线电机地铁车辆采用直线感应电机（LIM）牵引，LIM由安装在转向架上的定子和沿轨道铺设在钢轨中间的感应板组成。
相对于旋转电机牵引的传统轮轨地铁系统，直线电机地铁系统突出优势在于，直線电机牵引属于非粘着驱动，不受轮轨之间的粘着限制，具有良好的爬坡能力。常规铁路的坡度一般不超过3%～4%，而直线电机地铁坡度可达6%～8%，在转入地下和爬升地面时显得相当灵活。直线电机牵引无需减速齿轮等装置，转向架设计的自由度大，便于采用径向转向架，轮缘力和轮轨磨耗等性能指标也大大降低。
4.2 双向变流器在城市轨道交通中的应用
（1）完全采用双向变流器的方案。该方案完全采用双向变流器替代二极管整流器，彻底改变了目前的牵引供电设备模式。该方案由于全部电路均为PWM整流电路，具备以下明显的优点（与二极管整流模式对比）：输出直流电压纹波系数更小，电流谐波含量更低（<3%）。直流电压特性更“硬”，而且可控，将制动能量回馈吸收，转换效率高（>96%），节能效果明显。交流侧功率因数高（0.99）且可控。
但是，该方案也有如下的主要局限：目前，双向变流器的核心设备采用了全控型电力电子器件。该类产品目前的容量还远小于二极管，故双向变流器单台最大功率远低于二极管整流器。要达到同等供电能力，需要的双向变流器数量多、占地面积大，设备投资也相当大，所以目前该方案在实际工程中应用不太可行。
（2）混合方案。经过分析论证并通过试验证明，二极管整流机组与双向变流器混合使用的方案是可行的，且谐波等各项技术指标符合要求。保留二极管整流机组可发挥其容量大、价格低的优点。双向变流器机组也可负担一定的整流负荷，从而降低二极管整流机组一定的设计容量。两者结合，既保证了供电能力，又实现了能量回馈，且整体投资比完全采用双向变流器的方案大幅降低。
（3）无功补偿方案。由于双向变流器电路结构与SVG基本一致，而且交流侧（通过变压器）直接接入中压系统，所以不需调整电路硬件和复杂的倒闸作业，而仅在控制程序中改变测量参数和算法，即可转变为等同于SVG功能的装置。分布在全线各牵引所中的双向变流器，形成类似于就地补偿装置的模式，减少了主变电所集中补偿的压力。夜间线路停运时段正好也是地铁供电系统最需要无功补偿的时段，双向变流器可以无功补偿模式运行，补偿地铁供电系统中的无功。
5.结语
随着城市轨道交通的不断完善，电气技术在城市轨道交通中的应用将会得到更多管理者的重视，在城市快速发展的背景下，电气技术在城市轨道交通中的应用将会发挥着越来越重要的作用。
参考文献：
[1] 李东林.城市轨道交通车辆电气牵引系统自主研发与应用[J].机车电传动，2012，01（6）：17-18.
[2] 尹坚.电气化铁路及城市轨道交通建设项目电磁环境影响评价标准探讨[J].铁道标准设计，2011，08（5）：36-37.
[3] 刘可安.城市轨道交通永磁同步牵引系统[J].铁路技术创新，2011，05（3）：57-58.
关键词：电气技术；轨道交通；应用
1.引言
随着国民经济的持续快速发展，城市化进程的不断加快。城市基础设施与城市化发展的矛盾逐渐加深，尤其体现在城市交通设施上。城市交通负荷不断增加，拥挤的交通越来越制约着城市经济、规模的发展。为解决城市发展的问题，人们越来越关注城市轨道交通的发展。在城市轨道交通快速发展的新时期，加强电气技术在城市轨道交通中的应用，对确保城市轨道交通的质量有着重要意义。
2.我国城市轨道交通系统的发展现状
随着我国国民经济的持续快速发展，城市化进程的不断加快，城市基础设施特别是城市交通设施与城市化发展的矛盾逐渐显现。我国已在北京、上海、广州、深圳等城市大规模修建地铁，很受市民欢迎，因此修建城市轨道交通系统将成为我国大城市公共交通的发展方向。
目前，我国除广州、上海、北京、深圳和天津等城市已经修建或正在修建城市轨道交通系统之外，武汉、重庆、青岛和沈阳等20多个城市正在进行筹建轨道交通的前期准备工作。城市轨道交通已经引起我国城市交通界的高度重视。但是目前许多城市修建轨道交通仅仅从解决城市交通堵塞的角度出发，仅仅认为它是大运量的运载工具，忽略了城市轨道交通在城市结构变迁中的重要诱导作用，而没有有意识的利用轨道交通来促进我国城市结构和城市发展模式的改变。因此从城市可持续发展角度出发，要从根本上改善交通状况，更重要的是以交通结构的改变来促进城市结构的变化，使城市总体交通需求均衡。
3.我国发展城市轨道交通的必要性
我国城市人口密集，内聚力很强。形成这种状况的一个重要原因就是没有快捷、安全、大容量的交通通道。一旦交通条件改变，制约因素消除，城市结构将会发生大幅度的改变。具有强大运输能力的轨道交通就能在城市结构变迁中充分发挥重要诱导作用。城市环境与交通有着极为密切的联系。城市环境恶化的一个重要原因在于汽车的尾气排放和城市道路的噪音。以汽车为主的城市交通对城市发展有着极为不利的影响，它带来大气污染、交通事故增加和其它一系列社会问题。轨道交通具有低能耗、低污染、安全等特点，它对于改善城市环境、增加城市环境容量有着极为重要的作用，对于建立空间相对分离的新型生态城市结构具有重要的意义。城市建设用地狭小、人口高度密集是我国许多城市的一个显著特点，如上海、重庆、沈阳等城市人均城市建设用地仅为50平方米左右，在如此狭小的空间要布置工业用地、对外交通用地，必然导致人均道路用地和城市绿地的减少。
4.电气技术在城市轨道交通中的应用
4.1 直线电机在城市轨道交通中的应用
车辆都采用自导式径向转向架，既简化了结构，又提高了车辆通过小半径曲线的能力。车辆可以在曲线半径很小的线路上平稳运行。直线电机地铁车辆采用直线感应电机（LIM）牵引，LIM由安装在转向架上的定子和沿轨道铺设在钢轨中间的感应板组成。
相对于旋转电机牵引的传统轮轨地铁系统，直线电机地铁系统突出优势在于，直線电机牵引属于非粘着驱动，不受轮轨之间的粘着限制，具有良好的爬坡能力。常规铁路的坡度一般不超过3%～4%，而直线电机地铁坡度可达6%～8%，在转入地下和爬升地面时显得相当灵活。直线电机牵引无需减速齿轮等装置，转向架设计的自由度大，便于采用径向转向架，轮缘力和轮轨磨耗等性能指标也大大降低。
4.2 双向变流器在城市轨道交通中的应用
（1）完全采用双向变流器的方案。该方案完全采用双向变流器替代二极管整流器，彻底改变了目前的牵引供电设备模式。该方案由于全部电路均为PWM整流电路，具备以下明显的优点（与二极管整流模式对比）：输出直流电压纹波系数更小，电流谐波含量更低（<3%）。直流电压特性更“硬”，而且可控，将制动能量回馈吸收，转换效率高（>96%），节能效果明显。交流侧功率因数高（0.99）且可控。
但是，该方案也有如下的主要局限：目前，双向变流器的核心设备采用了全控型电力电子器件。该类产品目前的容量还远小于二极管，故双向变流器单台最大功率远低于二极管整流器。要达到同等供电能力，需要的双向变流器数量多、占地面积大，设备投资也相当大，所以目前该方案在实际工程中应用不太可行。
（2）混合方案。经过分析论证并通过试验证明，二极管整流机组与双向变流器混合使用的方案是可行的，且谐波等各项技术指标符合要求。保留二极管整流机组可发挥其容量大、价格低的优点。双向变流器机组也可负担一定的整流负荷，从而降低二极管整流机组一定的设计容量。两者结合，既保证了供电能力，又实现了能量回馈，且整体投资比完全采用双向变流器的方案大幅降低。
（3）无功补偿方案。由于双向变流器电路结构与SVG基本一致，而且交流侧（通过变压器）直接接入中压系统，所以不需调整电路硬件和复杂的倒闸作业，而仅在控制程序中改变测量参数和算法，即可转变为等同于SVG功能的装置。分布在全线各牵引所中的双向变流器，形成类似于就地补偿装置的模式，减少了主变电所集中补偿的压力。夜间线路停运时段正好也是地铁供电系统最需要无功补偿的时段，双向变流器可以无功补偿模式运行，补偿地铁供电系统中的无功。
5.结语
随着城市轨道交通的不断完善，电气技术在城市轨道交通中的应用将会得到更多管理者的重视，在城市快速发展的背景下，电气技术在城市轨道交通中的应用将会发挥着越来越重要的作用。
参考文献：
[1] 李东林.城市轨道交通车辆电气牵引系统自主研发与应用[J].机车电传动，2012，01（6）：17-18.
[2] 尹坚.电气化铁路及城市轨道交通建设项目电磁环境影响评价标准探讨[J].铁道标准设计，2011，08（5）：36-37.
[3] 刘可安.城市轨道交通永磁同步牵引系统[J].铁路技术创新，2011，05（3）：57-58.