淺析中車智軌充電系統的改進思路

中車智軌是一種非常新穎的交通工具，采用智能循跡和輪跡跟隨技術，只需在地面畫出標線，車輛即可跟隨標線行駛, 在現有軌道交通領域：智軌具有造價較低、工期較短、調整靈活的優勢。中車智軌2017年6月首次亮相，2018年5月在湖南株洲試跑，2019年12月四川宜賓智軌正式投運——第一條商業運營線路，之后蘇州等城市也開通了智軌,未來國內外更多城市將引入智軌。ejbednc

中車智軌也有其不足的地方：一是受電窗口窄、充電不方便，需要建設更多充電站和增加更多鋰電池來延長行駛里程；二是充電系統復雜，難以引入供電企業和社會資本建設供電網分擔建設成本，難以實現共享充電，難以引入社會車輛分攤運營成本，導致成本總體偏高；三是與歐美先進電氣化公路方案相比，技術較落后，拓展性較差。這使得很多城市雖有建設和運營需求，卻又觀望，尚未進入實質性建設階段。ejbednc

為解決這些問題，中鐵第四勘察設計院（韓浩）建議：通過優化充電位設計方案來滿足長線路和高密度發車需求，不過其方案仍然成本高、不靈活，未能從根本上解決問題。ejbednc

電子換向受電弓支持單弓雙線受電、行駛充電、自動對位充電，與雙線雙弓受電系統高度兼容性，通過電氣化公路和電子換向受電弓技術相結合，電動車的能夠實現低成本、寬窗口、高可靠、自動化充供電，因此中車智軌就可引入電氣化公路和電子換向受電弓技術來改進和完善其充電系統，緊跟世界電氣化公路發展潮流，其改進思路如下：ejbednc

一是引入電子換向受電弓替代中車智軌雙線受電弓，實現快速對位、自動充電，解決智軌寬窗口、高可靠受電問題；ejbednc

二是引入電氣化公路技術和供電企業投資，建立共享充供電接觸網，分攤建設成本和使用成本，實現大型車輛公路在線充供電、小型車輛臨時公路充電、電動車停電點自動充供電。ejbednc

下面比較幾種電動車的前沿充電方式。ejbednc

傳統充電方案和電子換向受電弓比較表ejbednc

從上表可以看出，新舊充電系統的分界標志是：是否支持行駛充電、是否支持自動對位充電。時代前進了，電動車具備行駛充電和自動對位充電功能可從根本上解決充電樁不足問題。ejbednc

西門子公司已經在瑞典、德國、美國部署電氣化高速公路（eHighway），特斯拉公司也在研發電動卡車技術。由于電子換向受電弓兼容性好，因此適時引入電子換向受電弓可低成本改進智軌充電系統，可提升中車智軌的產品競爭力。智軌充電系統的可采取以下改進步驟：ejbednc

（一）升級現有宜賓等城市的智軌充電系統，解決線路多、線路長和高密度發車問題。具體而言：首先用電子換向受電弓替代中車智軌雙線受電弓，然后再簡化充電站的充電軌，在公路較平順區域建設工頻交流雙線接觸網。由于電子換向受電弓支持“盲插對位”，安裝電子換向受電弓的智軌電車可在接觸網任意區域實現“行駛充電”或“停車即充電”， 智軌電車不需要再去爭搶充電位，智軌電車的發車密度與充電時間的矛盾也能夠得到解決。由于充電時間和停站時間不受限制，充電功率可適當減小，有利于改善電池壽命和減少電池使用量，從而降低電車成本。ejbednc

（二）優化智軌電車的車體結構和降低車輛重量，進一步降低電車的制造成本。智軌電車為增大市場占有率，需要進一步降低成本，在應用電氣化公路和電子換向受電弓技術后，由于不再需要建專用站內充電站、站外充電站和專用充電位，其使用范圍可大幅擴展，因專用設備減少（比如,直接引入供電企業的工頻交流電和通用交流電設備），成本就降下來了。ejbednc

（三）拓展并接入社會車輛使用共享接觸網。目前智軌的供電系統是專用的600V充電接觸網，這個供電接觸網經過改造后，可直接使用當地供電企業的工頻交流電，由供電企業建設和管理該共享接觸網，因為是共享接觸網，其它社會車輛只要安裝標準統一的電子換向受電弓系統，就可以直接使用該共享接觸網，這樣做建設成本分攤到供電企業和使用成本則分攤到社會車輛上，真正的電氣化公路就能得到實現，智軌和電氣化公路就能大規模普及。ejbednc

智軌充電系統是未來電氣化公路的重要組成部分，由于中車智軌率先國內外實現商業運營，它對市場具有引領作用，為解決未來電氣化公路普及需求，中車智軌可率先建立的行業通用標準。ejbednc

（一）電壓標準。目前國內高壓充電系統國家建議標準是600V，但是許多快充使用的是800V，從長遠看電壓高有利于提升充電系統的容量，因此共享接觸網電壓標準可選擇為800V。在建網初期先用620V（智軌標準,部分區域可降低為380V），可靠運營后逐步升級到800V。再之后，對于干線公路可進一步提升到1500V-3000V。ejbednc

（二）交直流標準。電子換向受電弓可兼容交流、直流供電，但是從成本和設備通用化考慮，共享接觸網還是建議使用工頻交流電（50-60赫茲）直接供電。使用工頻交流電就充分利用現有工業技術，現有供電企業則可充分利用現有設備和現有資源，快速部署和建設共享充電接觸網。特別的，當共享充電接觸網某一個節點出現故障，相鄰交流電網也可迅速提供應急備份保障。ejbednc

（三）共享充電接觸網線間距標準。一般來講，共享充電接觸網線間距越小，受電窗口越寬，但是受電弓的成本和重量將增加。目前室外架空線一般線間距為30-60厘米，為實現通用化，共享充電接觸網線間距建議為40厘米。ejbednc

（四）電子換向受電弓受電滑板長度、寬度和板間絕緣寬度標準。因共享充電接觸網線間距選擇為40厘米，為保證電力運行安全和節約受電弓成本，建議標準：受電滑板長度為25厘米，受電滑板寬度為2-10厘米，板間絕緣寬度為1厘米。ejbednc

結論：中車智軌是目前中國國內最為成熟且商業化運營的一種電氣化公路應有方案，與西門子的電氣化公路方案相比尚有差距，但是通過升級改造受電弓使之具有“電子換向-單弓受電”能力，中車智軌可高效利用現有資源實現更大范圍的系統擴容，通過制定標準和增大市場占有率，中車智軌可擴展到電動卡車及其它電動車領域，之后中國技術就能引領世界先進電氣化公路的前進方向。ejbednc

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作者介紹ejbednc

賈鳳斌，畢業于四川大學計算機專業，網絡工程師（軟件），熟悉計算機、電子電器、電機、電動車、新能源等技術，在熟悉的技術領域有所創見，較深入研究了新型充電器、電動車充電技術和網絡異步交易系統。ejbednc