1城市轨道交通车辆高压电路功能及特点
国内地铁车辆的供电制式一般分为DC 1500V和DC 750V，而地铁车辆的高压电路是指传输DC1500V或DC750V高压母线的电路。其主要功能是为整列车辆提供牵引动力，并为辅助逆变系统提供电源[1]。
地铁车辆的高压电路的负载设备支路主要是牵引逆变器、辅助逆变器，并设置有保护负载设备的高速断路器、熔断器、避雷器等设备[2]。地铁车辆根据受流方式的不同，一般分为受电弓受流和集电靴受流两种方式。采用受电弓取流的车辆，其高压电路一般设计为母线贯通式，即车辆编组内的各车厢间采用母线直接连通的方式。采用集电靴受流的的车辆，其高压电路的设计方式较多，型式迥异。本文主要分析集电靴受流的车辆高压电路设计方式。
2城市轨道交通车辆高压电路设计方式及分类
城市轨道交通车辆编组多为对称型设计，以6编组的列车为例，前三节车和后三节车分别称之为一个单元。城市轨道交通车辆高压电路设计一般分为列车单元内贯通连接设计、列车单元内设置有断路器或接触器的设计和单元间设置有断路器或接触器的设计三种方式[3]。
2.1列车单元内贯通连接的设计方式
列车单元内贯通连接的设计方式，指同一单元内每节车之间的高压牵引回路直接相连，单元与单元之间物理分断，无连接。青岛地铁3号线车辆高压电路采用了这种形式，如图1所示。
图1 列车单元内贯通连接的设计方式
其主要特点是简化电路设计，减少电器件布置，从而降低生产、维修成本；列车具有良好的取流性能；但由于单元内采用连通式设计，存在列车从接触轨有电区误入无电区（或无电区误入有电区）的风险，造成接触轨供电系统短路，变电所保护开关跳闸或烧损车辆熔断器，给列车运营带来影响。
2.2列车单元内设置有断路器或接触器的方式
列车单元内设置有断路器或接触器的方式，指同一单元内每节车之间由断路器或接触器相连，单元与单元之间物理分断，无连接。青岛地铁2号线车辆高压电路采用了这种形式，如图2所示。
图2 列车单元内设置有断路器的设计方式
列车单元内设置有断路器或接触器方式的特点是：列车增加了电器件，电路设计相对复杂，同时增加了部分生产、维修成本；由于高压母线设置有接触器，当列车速度低于设定值时断开接触器，形成每节车高压电路独立的状态，避免列车从接触轨有电区进入无电区（或无电区误入有电区）的风险；当列车速度高于设定值时，闭合接触器，从而保证列车在高速段有良好的取流性能。
2.3单元间设置有断路器或接触器的设计方式
单元间设置有断路器或接触器的设计方式指列车的两个单元间采用断路器或接触器相连，使整列车的高压母线连通，北京地铁昌平线车辆采用了这种形式。
这种设计型式的主要特点：列车增加了电器件，电路设计相对复杂，同时增加了部分生产、维修成本；当列车单元间的高速断路器闭合后，使列车的取流性能更佳。
3城市轨道交通车辆高压电路设计考虑因素
城市轨道交通车辆高压电路设计方式较多，型式迥异，车辆高压电路型式设计要考虑的主要因素如下：
3.1列车通过正线或车辆基地内断电区的要求
城市轨道交通正线或车辆基地内接触轨布置都设置有断电区，断电区的长度、数量由于受制于正线变电所、轨道叉区、车辆基地内洗车库等因素而不同。车辆高压电路设计时须考虑列车在各种速度等工况下通过无电区，这就要求车辆高压电路的型式能够适应该线路的无电区型式。这也是影响车辆高压电路型式设计的主要因素。
3.2减小受流器与第三轨之间的电弧
正线运营时，列车通过断轨区时不间断供电，会避免出现电气设备频繁起停，提高电气设备寿命。受流器布置的设计应充分考虑受流器与第三轨之间可能产生的电拉弧，防止出现第三轨电腐蚀。
3.3正线或车辆基地内不同供电分区间不桥接的要求
车辆高压电路设计时，避免出现在一端供电区故障时，由于列车牵引母线桥接，将该端的故障引入无故障的供电区，因此，在列车母线中必须分段设置母线接触器和母线高速断路器，避免长距离连通。不能直接使用电缆连接单元间牵引母线[4]。
3.4车辆系统设计的要求
保证列车通过长大无电区时，每个受流器的电流控制在合理的范围内，熔断器的取值不可过大，否则影响熔断器的正常保护功能。在列车运行至较长的无电区，由于大部分受流器无电，只有少数受流器受电，列车母线通过的电流非常大，对熔断器的电流冲击大，会减少熔断器的使用寿命。因此，在车辆设计时结合接触轨设置，需要全列车应确保至少有2个受流器同时受电。
4城市轨道交通车辆高压电路设计方式展望
城市轨道交通车辆高压电路的设计方式较多，但应综合考虑正线或车辆基地内断电区设置等因素。同时，随着我国城市轨道交通运营时间的增长，车辆高压电路的设计方式已趋向于更加安全的运营、便利的维护。
参考文献：
[1]刘敏军,宋平岗,许期英.轨道交通车辆电力牵引控制系统[A].清华大学出版社，2014，35（1）：36-41
[2]王玉宝.城轨车辆交流传动系统简析[J].硅谷,2010(19):141.
[3]刘雄.系列化中国标准地铁列车牵引系统设计[J].机车电传动,2022(02):55-66.
[4]林浩,程永谊,曹俊.第三轨供电列车高压母线电路拓扑结构设计探讨[J].机车电传动,2013(02):91-94.