CN108297741B - 一种降低地铁列车轨道电位系统 - Google Patents

一种降低地铁列车轨道电位系统 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种降低地铁列车轨道电位系统，包括回流线、负阻变换器和连接回流线及走行轨的开关单元。该系统应用于现有的地铁轨道交通直流牵引供电系统中，通过调节负阻变换器的输出阻抗，使得牵引变电所的回流点，经由负阻变换器、回流线，到闭合开关单元之间的阻抗接近为零，进而把这一区段走行轨上的列车电流转移到回流线上，使得闭合开关单元的电位接近牵引变电所回流点的电位。该系统能够大幅降低现有系统中的轨道电位，进而大大减小迷流腐蚀。该系统亦可用于降低基于直流自耦变压器供电的新型直流牵引供电系统中列车的轨道电位，或用于降低交流牵引供电系统中列车的轨道电位。

Description

一种降低地铁列车轨道电位系统
技术领域
本发明涉及电气化轨道交通和电力电子变换技术领域，具体说是一种降低地铁列车轨道电位系统。
背景技术
随着电力电子技术的发展，电气化轨道交通系统逐步向高压大功率牵引发展，并逐步演化为干线轨道交通和城市轨道交通等形式。在轨道交通技术日益成熟的今天，以地铁为主的城市轨道交通作为一种载客量大、效率高的交通运输方式，已经成为各大城市解决道路拥堵问题、提升发展空间的优选方案。
对于城市轨道交通，普遍采用直流供电方式，目前世界各国主要采用两种电压制式：一种为750VDC，另一种为1500VDC。
对于干线轨道交通，既有直流供电方式也有交流供电方式。直流供电方式一般为直流3000V电压制式(如前苏联、朝鲜等)。欧洲许多国家和地区已经逐步由直流供电方式改造为交流供电方式。交流供电方式有来自公共电网的单相工频交流制和铁路专供电网的单相分频交流制。单相工频交流制为25kV/50Hz(如中国、法国等)或25kV/60Hz(如日本新干线、法国高铁等)，单相分频交流制为15kV/16.7Hz(如德国、瑞士、挪威等)。
不同供电制式下系统的馈电方式也不同。直流3000V和单相交流电压制式采用架空接触网馈电，直流750V电压制式采用受流轨(也称为“第三轨”、“接触轨”)馈电，直流1500V电压制式既有架空接触网馈电也有受流轨馈电。
无论干线铁路轨道交通系统，还是地铁等城市轨道交通系统，绝大多数情况是：列车的车轮是钢轮，列车的走行轨是钢轨。为了降低轨道交通系统的综合建造成本，钢轮和钢轨的列车系统往往采用走行轨回流，即列车牵引电流通过走行轨返回到牵引变电所中。城市轨道交通系统，由于直流供电电压等级较低，列车回流电流大，轨道电位和迷流腐蚀等问题比较突出。为了解决好迷流腐蚀的防护问题，世界上只有几条城市轨道交通线路没有采用走行轨回流，而是采用专用轨(也称“第四轨”)回流。因此世界各国的城市轨道交通系统普遍存在如下问题：
(1)随着运营时间的推移，由于受到不可避免的污染、潮湿、渗水、漏水等因素的影响，车站以及区间隧道中的轨地绝缘性能降低或先期防护措施失效，将增大由走行轨泄漏到土壤介质中的杂散电流，即迷流。迷流的存在会造成地铁周围的埋地金属管道、通讯电缆外皮以及车站和区间隧道主体结构中的钢筋发生电化学腐蚀，缩短金属管、线的使用寿命，降低地铁钢筋混凝土主体结构的强度和耐久性，酿成灾难性的事故。
(2)为了防止轨道电位升高对车站人员造成伤害，在每个牵引站内设有轨道电位限制装置。由于走行轨的钢材料电阻率比较大，因此当流过大电流时轨道电位过高易导致轨道电位限制装置频繁动作。同时，轨道电位的升高也限制着牵引变电所的供电距离，严重增加了整个系统的供电成本。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种降低地铁列车轨道电位系统，包括回流线、负阻变换器和连接回流线及走行轨的开关单元。该系统应用于现有的地铁轨道交通直流牵引供电系统中，通过调节负阻变换器的输出阻抗，使得牵引变电所的回流点，经由负阻变换器、回流线，到闭合开关单元之间的阻抗接近为零，进而把这一区段走行轨上的列车电流转移到回流线上，使得闭合开关单元的电位接近牵引变电所回流点的电位。该系统能够大幅降低现有系统中的轨道电位，进而大大减小迷流腐蚀(迷流，也称为杂散电流)。该系统亦可用于降低基于直流自耦变压器(DCAT)供电的新型直流牵引供电系统中列车的轨道电位，或用于降低交流牵引供电系统中列车的轨道电位。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种降低地铁列车轨道电位系统，应用于现有的地铁轨道交通直流牵引供电系统中，包括：回流线5、负阻变换器6和开关单元7；
其中，回流线5沿着走行轨3设置，负阻变换器6仅设置在直流牵引变电所1中，开关单元7沿着走行轨3设置若干个；
所述负阻变换器6的第一输出端子61连接到直流牵引变电所1的负极端12，负阻变换器6的第二输出端子62连接到回流线5；
所述开关单元7的第一端子71连接到走行轨3，开关单元7的第二端子72连接到回流线5。
在上述方案的基础上，所述开关单元7的数量和相邻两个开关单元7之间走行轨区段的距离，由直流牵引变电所1的供电能力和供电线路长度、列车负荷和列车运行追踪间隔距离决定。
在上述方案的基础上，当列车4在走行轨3上运行时，沿着走行轨3设置的若干开关单元7按照如下逻辑顺序闭合或断开：
如果列车4所在位置的走行轨3上没有开关单元7，则列车4两端最近的开关单元7闭合，其他开关单元7断开；
如果列车4所在位置的走行轨3上有开关单元7，则该开关单元7闭合，列车4两端最近的开关单元7根据需要闭合或断开，其它开关单元7断开。
在上述方案的基础上，所述列车4回流电流的主要路径为：电流从列车4的车轮所在位置沿着走行轨3流动一小段距离，然后沿着闭合的开关单元7、回流线5和负阻变换器6返回到直流牵引变电所1的负极端12。
在上述方案的基础上，调节负阻变换器6的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消闭合的开关单元7所在位置到直流牵引变电所1的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值，进而使得闭合的开关单元7所在位置到直流牵引变电所1的负极端12之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低列车4运行时的轨道电位。
在上述方案的基础上，所述降低地铁列车轨道电位系统可应用于基于直流自耦变压器供电的新型直流牵引供电系统中，只需将负阻变换器6的第一输出端子61连接到直流自耦变压器与走行轨相连的中性点，从而降低新型直流牵引供电系统中列车运行时的轨道电位。
在上述方案的基础上，所述降低地铁列车轨道电位系统可应用于交流牵引供电系统中，当走行轨的回流电流通过自耦变压器或吸流变压器方式回流时，只需将负阻变换器6的第一输出端子61连接到自耦变压器或吸流变压器与走行轨相连的回流点，从而降低交流牵引供电系统中列车运行时的轨道电位。
本发明所述的降低地铁列车轨道电位系统，包括回流线、负阻变换器和连接回流线及走行轨的开关单元。该系统应用于现有的地铁轨道交通直流牵引供电系统中，通过调节负阻变换器的输出阻抗，使得牵引变电所的回流点，经由负阻变换器、回流线，到闭合开关单元之间的阻抗接近为零，进而把这一区段走行轨上的列车电流转移到回流线上，使得闭合开关单元的电位接近牵引变电所回流点的电位。该系统能够大幅降低现有系统中的轨道电位，进而大大减小迷流腐蚀。该系统亦可用于降低基于直流自耦变压器(DCAT)供电的新型直流牵引供电系统中列车的轨道电位，或用于降低交流牵引供电系统中列车的轨道电位。
与已有技术相比，本发明为列车电流提供了一条“专用”回流通路，从“源头”上有效克服了现有轨道交通直流牵引供电系统中，由于采用走行轨回流所带来的轨道电位、杂散电流等问题，有利于提高地铁周围的埋地金属管道、通讯电缆外皮以及车站和区间隧道主体结构中的钢筋等使用寿命；通过增加回流线、负阻变换器和开关单元，其中负阻变换器安装在直流牵引变电所内，开关单元体积较小，非常适合安装在隧道等狭窄空间；同时，在无需增加现有列车绝缘等级的前提下，大幅降低了走行轨上的压降，且有效增大了直流牵引变电所供电距离。值得注意的是，本发明不仅适用于现有轨道交通直流牵引供电系统，还可应用于基于直流自耦变压器(DCAT)供电的新型直流牵引供电系统，又或者应用在自耦变压器(AT)、吸流变压器(BT)等交流牵引供电系统，从而降低系统中的轨道电位、杂散电流等，并有效增大牵引变电所的供电距离。
附图说明
本发明有如下附图：
图1(a)现有直流牵引供电方案一示意图，
图1(b)现有直流牵引供电方案一在列车运行时示意图，
图2(a)现有直流牵引供电方案二示意图，
图2(b)现有直流牵引供电方案二在列车运行时示意图，
图3(a)本发明与现有供电结合方案一示意图，
图3(b)结合方案一在列车运行位置一时示意图，
图3(c)结合方案一在列车运行位置二时示意图，
图3(d)结合方案一在列车运行位置三时示意图，
图3(e)结合方案一在列车运行位置四时示意图一，
图3(f)结合方案一在列车运行位置四时示意图二，
图3(g)结合方案一在列车运行位置四时示意图三，
图4(a)本发明与现有供电结合方案二示意图，
图4(b)结合方案二在列车运行位置一时示意图，
图4(c)结合方案二在列车运行位置二时示意图，
图4(d)结合方案二在列车运行位置三时示意图，
图4(e)结合方案二在列车运行位置四时示意图一，
图4(f)结合方案二在列车运行位置四时示意图二，
图4(g)结合方案二在列车运行位置四时示意图三，
图5(a)新型DCAT直流牵引供电方案在列车运行时示意图，
图5(b)本发明与DCAT供电结合方案在列车运行时示意图，
图6(a)现有AT交流牵引供电方案在列车运行时示意图，
图6(b)本发明与AT供电结合方案在列车运行时示意图，
图7(a)现有BT交流牵引供电方案在列车运行时示意图，
图7(b)本发明与BT供电结合方案在列车运行时示意图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行更详细的说明。应该强调的是，下述实施方式仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
如图1(a)、(b)所示现有直流牵引供电方案一，轨道交通直流供电系统采用双边供电，包括：直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b、负责给列车4输送电能的接触网(或受流轨)2和走行轨3，其中走行轨3兼做直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的回流线。
所述直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的正极端11均连接到接触网2，直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的负极端12均连接到走行轨3，直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的交流端13均连接到交流输入电源或变压器的副边绕组。直流牵引变电所1采用多脉波整流装置，典型的多脉波整流装置为24脉波整流装置。
图1(a)、(b)中，一段供电线路上(包括接触网2和走行轨3等)两端各有一个直流牵引变电所1接入供电，因此称为双边供电。
以一辆列车运行时为例，现有直流牵引供电方案一如图1(b)所示：牵引电流IC1从直流牵引变电所1a的正极端11流入接触网2，到达列车4后，电流流入列车4和直流牵引变电所1a之间的走行轨3，最终从直流牵引变电所1a的负极端12返回直流牵引变电所1a；
与此同时，牵引电流IC2从直流牵引变电所1b的正极端11进入接触网2，到达列车4后，电流流入列车4和直流牵引变电所1b之间的走行轨3，最终从直流牵引变电所1b的负极端12返回直流牵引变电所1b；两部分电流共同形成一个完整的直流供电回路。
如图2(a)、(b)所示，现有直流牵引供电方案二，轨道交通直流供电系统采用单边供电，包括：直流牵引变电所1、负责给列车4输送电能的接触网2和走行轨3，其中走行轨3兼做直流牵引变电所1的回流线。
所述直流牵引变电所1的正极端11与接触网2连接，直流牵引变电所1的负极端12与走行轨3连接，直流牵引变电所1的交流端13连接交流输入电源或变压器的副边绕组。直流牵引变电所1采用多脉波整流装置，典型的多脉波整流装置为24脉波整流装置。
图2(a)、(b)中，一段供电线路上(包括接触网2和走行轨3等)只有一个直流牵引变电所1接入供电，因此称为单边供电。
以一辆列车运行时为例，传统直流牵引供电方案二如图2(b)所示：牵引电流IC从直流牵引变电所1的正极端11进入接触网2，到达列车4后，电流流入列车4和直流牵引变电所1之间的走行轨3，最终从直流牵引变电所1的负极端12返回直流牵引变电所1，形成一个完整的直流供电回路。
针对图1(a)、(b)和图2(a)、(b)所示现有直流牵引供电方案，本发明采用如下改进方案：
本发明所述的降低地铁列车轨道电位系统，包括回流线5、负阻变换器6和开关单元7；
其中，回流线5沿着走行轨3设置，负阻变换器6仅在直流牵引变电所1中设置，开关单元7沿着走行轨3设置若干个。
采用降低地铁列车轨道电位系统后，直流牵引供电系统连线方式为：
直流牵引变电所1的正极端11连接到接触网2，直流牵引变电所1的负极端12连接到走行轨3，直流牵引变电所1的交流端13连接交流输入电源或变压器的副边绕组；
负阻变换器6的第一输出端子61连接到直流牵引变电所1的负极端12即走行轨回流点，负阻变换器6的第二输出端子62连接到回流线5；
开关单元7的第一端子71连接到走行轨3，开关单元7的第二端子72连接到回流线5。
当列车4在走行轨3上运行时，沿着走行轨3设置的若干开关单元7按照如下逻辑顺序闭合或断开：
如果列车4所在位置的走行轨3上没有开关单元7，则列车4两端最近的开关单元7闭合，其它开关单元7断开；
如果列车4所在位置的走行轨3上有开关单元7，则该开关单元7闭合，列车4两端最近的开关单元7根据需要闭合或断开，其它开关单元7断开。
调节负阻变换器6的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消闭合的开关单元7所在位置到直流牵引变电所1的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值，进而使得闭合的开关单元7所在位置到直流牵引变电所1的负极端12之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低了列车4运行时的轨道电位。
所述直流牵引变电所1可采用双边供电或单边供电：
结合方案一为如图3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)所示的双边供电方案，
结合方案二为如图4(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)所示的单边供电方案。
结合方案一和结合方案二中，开关单元7的数量和相邻两个开关单元7之间走行轨区段的距离，由直流牵引变电所1的供电能力和供电线路(包括接触网2、走行轨3和回流线5等)长度、列车负载和列车运行追踪间隔距离等因素决定。
为便于说明结合方案一和结合方案二的工作原理，在如图3(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)所示的结合方案一和如图4(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)所示的结合方案二中，以设置四个开关单元7为例，图中分别标示为开关单元7a、7b、7c和7d。其中，图3(b)、(c)、(d)和图4(b)、(c)、(d)所示为列车4所在位置的走行轨3上没有开关单元7；图3(e)、(f)、(g)和图4(e)、(f)、(g)所示为列车4所在位置的走行轨3上有开关单元7。
直流牵引变电所1采用多脉波整流装置，典型的多脉波整流装置为24脉波整流装置。
结合方案一如图3(a)所示，具体接线方式如下：
直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的正极端11均连接到接触网2，直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的负极端12均连接到走行轨3，直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的交流端13均连接交流输入电源或变压器的副边绕组；
负阻变换器6a的第一输出端子61连接到直流牵引变电所1a的负极端12，负阻变换器6b的第一输出端子61连接到直流牵引变电所1b的负极端12，负阻变换器6a和负阻变换器6b的第二输出端子62均连接到回流线5；
开关单元7的第一端子71连接到走行轨3，开关单元7的第二端子72连接到回流线5。
结合方案一工作过程如下：
如图3(b)所示，当走行轨3上有一辆列车4运行时(列车4运行于开关单元7d和直流牵引变电所1b之间)，初始状态时回流电流从走行轨3分别返回到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b；
此时控制列车4两端最近的开关单元7(即开关单元7d)闭合，其它开关单元7断开；
调节负阻变换器6a的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7d所在位置到直流牵引变电所1a的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；调节负阻变换器6b的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7d所在位置到直流牵引变电所1b的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；
此时开关单元7d所在位置到直流牵引变电所1a的负极端12之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低了列车4运行时的轨道电位。
此时直流牵引供电系统中电流流动路径为：从直流牵引变电所1a输出的电流IC1，通过直流牵引变电所1a的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；从直流牵引变电所1b输出的电流IC2，通过直流牵引变电所1b的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；
从列车4返回到直流牵引变电所1的电流，先通过列车4传输到走行轨3，一部分电流通过开关单元7d转移到回流线5，然后通过负阻变换器6a和负阻变换器6b分别转移到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的负端子12，最后返回到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b；另一部分电流直接通过走行轨3传递到直流牵引变电所1b的负端子12，然后返回到直流牵引变电所1b。
如图3(c)所示，当走行轨3上有一辆列车4运行时(列车4运行于开关单元7b和开关单元7c之间)，初始状态时回流电流从走行轨3分别返回到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b；
此时通过控制列车4两端最近的开关单元7(即开关单元7b和开关单元7c)闭合，其它开关单元7断开；
调节负阻变换器6a的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7b所在位置到直流牵引变电所1a的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；调节负阻变换器6b的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7c所在位置到直流牵引变电所1b的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；
此时开关单元7b所在位置到直流牵引变电所1a的负极端12之间的走行轨区段、开关单元7c所在位置到直流牵引变电所1b的负极端12之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低了列车4运行时的轨道电位。
此时直流牵引供电系统中电流流动路径为：从直流牵引变电所1a输出的电流IC1，通过直流牵引变电所1a的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；从直流牵引变电所1b输出的电流IC2，通过直流牵引变电所1b的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；
从列车4返回到直流牵引变电所1的电流，先通过列车4传输到走行轨3，再分别通过开关单元7b和开关单元7c转移到回流线5，然后通过负阻变换器6a和负阻变换器6b分别转移到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的负端子12，最后返回到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b。
如图3(d)所示，当走行轨3上有一辆列车4运行时(列车4运行于直流牵引变电所1a和开关单元7a之间)，初始状态时回流电流从走行轨3分别返回到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b；
此时通过控制列车4两端最近的开关单元7(即开关单元7a)闭合，其它开关单元7断开；
调节负阻变换器6a的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7a所在位置到直流牵引变电所1a的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；调节负阻变换器6b的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7a所在位置到直流牵引变电所1b的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；
此时开关单元7a所在位置到直流牵引变电所1b的负极端12之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低了列车4运行时的轨道电位。
此时直流牵引供电系统中电流流动路径为：从直流牵引变电所1a输出的电流IC1，通过直流牵引变电所1a的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；从直流牵引变电所1b输出的电流IC2，通过直流牵引变电所1b的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；
从列车4返回到直流牵引变电所1的电流，先通过列车4传输到走行轨3，一部分电流通过开关单元7a转移到回流线5，然后通过负阻变换器6a和负阻变换器6b分别转移到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的负端子12，最后返回到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b；另一部分电流直接通过走行轨3传递到直流牵引变电所1a的负端子12，然后返回到直流牵引变电所1a。
如图3(e)所示，当走行轨3上有一辆列车4运行时(列车4运行于开关单元7b和开关单元7d之间，且列车4所在位置处有开关单元7c)，初始状态时回流电流从走行轨3分别返回到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b；
此时通过控制列车4所在位置处的开关单元7(即开关单元7c)闭合，列车4两端最近的开关单元7(即开关单元7b和开关单元7d)根据需要闭合或断开，其它开关单元7断开；
当列车4在开关单元7c的左右两侧均与走行轨3有接触受流，则开关单元7b和开关单元7d均闭合；
调节负阻变换器6a的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7b所在位置到直流牵引变电所1a的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；调节负阻变换器6b的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7d所在位置到直流牵引变电所1b的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；
此时开关单元7b所在位置到直流牵引变电所1a的负极端12之间的走行轨区段、开关单元7d所在位置到直流牵引变电所1b的负极端12之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低了列车4运行时的轨道电位。
此时直流牵引供电系统中电流流动路径为：从直流牵引变电所1a输出的电流IC1，通过直流牵引变电所1a的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；从直流牵引变电所1b输出的电流IC2，通过直流牵引变电所1b的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；
从列车4返回到直流牵引变电所1的电流，先通过列车4传输到走行轨3，再分别通过开关单元7b、开关单元7c和开关单元7d转移到回流线5，然后通过负阻变换器6a和负阻变换器6b分别转移到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的负端子12，最后返回到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b。
如图3(f)所示，当走行轨3上有一辆列车4运行时(列车4运行于开关单元7b和开关单元7d之间，且列车4所在位置处有开关单元7c)，初始状态时回流电流从走行轨3分别返回到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b；
此时通过控制列车4所在位置处的开关单元7(即开关单元7c)闭合，列车4两端最近的开关单元7(即开关单元7b和开关单元7d)根据需要闭合或断开，其它开关单元7断开；
当列车4仅在开关单元7c的左侧与走行轨3有接触受流，则开关单元7b闭合，开关单元7d断开；
调节负阻变换器6a的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7b所在位置到直流牵引变电所1a的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；调节负阻变换器6b的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7c所在位置到直流牵引变电所1b的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；
此时开关单元7b所在位置到直流牵引变电所1a的负极端12之间的走行轨区段、开关单元7c所在位置到直流牵引变电所1b的负极端12之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低了列车4运行时的轨道电位。
此时直流牵引供电系统中电流流动路径为：从直流牵引变电所1a输出的电流IC1，通过直流牵引变电所1a的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；从直流牵引变电所1b输出的电流IC2，通过直流牵引变电所1b的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；
从列车4返回到直流牵引变电所1的电流，先通过列车4传输到走行轨3，再分别通过开关单元7b和开关单元7c转移到回流线5，然后通过负阻变换器6a和负阻变换器6b分别转移到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的负端子12，最后返回到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b。
如图3(g)所示，当走行轨3上有一辆列车4运行时(列车4运行于开关单元7b和开关单元7d之间，且列车4所在位置处有开关单元7c)，初始状态时回流电流从走行轨3分别返回到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b；
此时通过控制列车4所在位置处的开关单元7(即开关单元7c)闭合，列车4两端最近的开关单元7(即开关单元7b和开关单元7d)根据需要闭合或断开，其它开关单元7断开；
当列车4在开关单元7c的仅右侧与走行轨3有接触受流，则开关单元7d闭合，开关单元7b断开；
调节负阻变换器6a的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7c所在位置到直流牵引变电所1a的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；调节负阻变换器6b的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7d所在位置到直流牵引变电所1b的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；
此时开关单元7c所在位置到直流牵引变电所1a的负极端12之间的走行轨区段、开关单元7d所在位置到直流牵引变电所1b的负极端12之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低了列车4运行时的轨道电位。
此时直流牵引供电系统中电流流动路径为：从直流牵引变电所1a输出的电流IC1，通过直流牵引变电所1a的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；从直流牵引变电所1b输出的电流IC2，通过直流牵引变电所1b的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；
从列车4返回到直流牵引变电所1的电流，先通过列车4传输到走行轨3，再分别通过开关单元7c和开关单元7d转移到回流线5，然后通过负阻变换器6a和负阻变换器6b分别转移到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的负端子12，最后返回到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b。
通过图3(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)的分析，可知结合方案一中，闭合的开关单元7所在位置到直流牵引变电所1的负极端12之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低了列车4运行时的轨道电位。
结合方案二如图4(a)所示，具体接线方式如下：
直流牵引变电所1的正极端11连接到接触网2，直流牵引变电所1的负极端12连接到走行轨3，直流牵引变电所1的交流端13连接到交流输入电源或变压器的副边绕组；
负阻变换器6的第一输出端子61连接到直流牵引变电所1的负极端12，负阻变换器6的第二输出端子62连接到回流线5；
开关单元7的第一端子71连接到走行轨3，开关单元7的第二端子72连接到回流线5。
结合方案二工作过程如下：
如图4(b)所示，当走行轨3上有一辆列车4运行时(列车4运行于开关单元7d右侧)，初始状态时回流电流从走行轨3返回到直流牵引变电所1；
此时通过控制列车4两端最近的开关单元7(即开关单元7d)闭合，其它开关单元7断开；
调节负阻变换器6的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7d所在位置到直流牵引变电所1的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；
此时开关单元7d所在位置到直流牵引变电所1的负极端12之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低了列车4运行时的轨道电位。
此时直流牵引供电系统中电流流动路径为：从直流牵引变电所1输出的电流IC，通过直流牵引变电所1的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；
从列车4返回到直流牵引变电所1的电流，先通过列车4传输到走行轨3，再通过开关单元7d转移到回流线5，然后通过负阻变换器6转移到直流牵引变电所1的负端子12，最后返回到直流牵引变电所1。
如图4(c)所示，当走行轨3上有一辆列车4运行时(列车4运行于开关单元7b和开关单元7c之间)，初始状态时回流电流从走行轨3返回到直流牵引变电所1；
此时通过控制列车4两端最近的开关单元7(即开关单元7b和开关单元7c)闭合，其它开关单元7断开；
调节负阻变换器6的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7b所在位置到直流牵引变电所1的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；
此时开关单元7b所在位置到直流牵引变电所1的负极端12之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低了列车4运行时的轨道电位。
此时直流牵引供电系统中电流流动路径为：从直流牵引变电所1输出的电流IC，通过直流牵引变电所1的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；
从列车4返回到直流牵引变电所1的电流，先通过列车4传输到走行轨3，再通过开关单元7b和开关单元7c转移到回流线5，然后通过负阻变换器6转移到直流牵引变电所1的负端子12，最后返回到直流牵引变电所1。
如图4(d)所示，当走行轨3上有一辆列车4运行时(列车4运行于直流牵引变电所1和开关单元7a之间)，初始状态时回流电流从走行轨3返回到直流牵引变电所1；
此时通过控制列车4两端最近的开关单元7(即开关单元7a)闭合，其它开关单元7断开；
调节负阻变换器6的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7a所在位置到直流牵引变电所1的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；
此时列车4到直流牵引变电所1的负极端12共有两条回流路径，等效回流电阻降低，从而降低了列车4运行时的轨道电位。
此时直流牵引供电系统中电流流动路径为：从直流牵引变电所1输出的电流IC，通过直流牵引变电所1的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；
从列车4返回到直流牵引变电所1的电流，先通过列车4传输到走行轨3，一部分电流通过开关单元7a转移到回流线5，然后通过负阻变换器6转移到直流牵引变电所1的负端子12，最后返回到直流牵引变电所1；另一部分电流直接通过走行轨3传递到直流牵引变电所1的负端子12，然后返回到直流牵引变电所1。
如图4(e)所示，当走行轨3上有一辆列车4运行时(列车4运行于开关单元7b和开关单元7d之间，且列车4所在位置处有开关单元7c)，初始状态时回流电流从走行轨3返回到直流牵引变电所1；
此时通过控制列车4所在位置处的开关单元7(即开关单元7c)闭合，列车4两端最近的开关单元7(即开关单元7b和开关单元7d)根据需要闭合或断开，其它开关单元7断开；
当列车4在开关单元7c的左右两侧均与走行轨3有接触受流，则开关单元7b和开关单元7d均闭合；
调节负阻变换器6的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7b所在位置到直流牵引变电所1的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；
此时开关单元7b所在位置到直流牵引变电所1的负极端12之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低了列车4运行时的轨道电位。
此时直流牵引供电系统中电流流动路径为：从直流牵引变电所1输出的电流IC，通过直流牵引变电所1的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；
从列车4返回到直流牵引变电所1的电流，先通过列车4传输到走行轨3，再通过开关单元7b、开关单元7c和开关单元7d转移到回流线5，然后通过负阻变换器6转移到直流牵引变电所1的负端子12，最后返回到直流牵引变电所1。
如图4(f)所示，当走行轨3上有一辆列车4运行时(列车4运行于开关单元7b和开关单元7d之间，且列车4所在位置处有开关单元7c)，初始状态时回流电流从走行轨3返回到直流牵引变电所1；
此时通过控制列车4所在位置处的开关单元7(即开关单元7c)闭合，列车4两端最近的开关单元7(即开关单元7b和开关单元7d)根据需要闭合或断开，其它开关单元7断开；
当列车4仅在开关单元7c的左侧与走行轨3有接触受流，则开关单元7b闭合，开关单元7d断开；
调节负阻变换器6的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7b所在位置到直流牵引变电所1的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；
此时开关单元7b所在位置到直流牵引变电所1的负极端12之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低了列车4运行时的轨道电位。
此时直流牵引供电系统中电流流动路径为：从直流牵引变电所1输出的电流IC，通过直流牵引变电所1的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；
从列车4返回到直流牵引变电所1的电流，先通过列车4传输到走行轨3，再通过开关单元7b和开关单元7c转移到回流线5，然后通过负阻变换器6转移到直流牵引变电所1的负端子12，最后返回到直流牵引变电所1。
如图4(g)所示，当走行轨3上有一辆列车4运行时(列车4运行于开关单元7b和开关单元7d之间，且列车4所在位置处有开关单元7c)，初始状态时回流电流从走行轨3返回到直流牵引变电所1；
此时通过控制列车4所在位置处的开关单元7(即开关单元7c)闭合，列车4两端最近的开关单元7(即开关单元7b和开关单元7d)根据需要闭合或断开，其它开关单元7断开；
当列车4仅在开关单元7c的右侧与走行轨3有接触受流，则开关单元7d闭合，开关单元7b断开；
调节负阻变换器6的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7c所在位置到直流牵引变电所1的负极端12之间的回流线区段长度的阻抗值；
此时开关单元7c所在位置到直流牵引变电所1的负极端12之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低了列车4运行时的轨道电位。
此时直流牵引供电系统中电流流动路径为：从直流牵引变电所1输出的电流IC，通过直流牵引变电所1的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；
从列车4返回到直流牵引变电所1的电流，先通过列车4传输到走行轨3，再通过开关单元7c和开关单元7d转移到回流线5，然后通过负阻变换器6转移到直流牵引变电所1的负端子12，最后返回到直流牵引变电所1。
通过图4(b)、(c)、(d)、(e)、(f)、(g)的分析，可知方案二中，闭合的开关单元7所在位置到直流牵引变电所1的负极端12之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低了列车4运行时的轨道电位。
结合方案一和结合方案二表明：当走行轨3上有列车4运行时，通过控制部分开关单元7开通，其余开关单元7关断，且调整负阻变换器6的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消闭合的开关单元所在位置到直流牵引变电所负极端之间的回流线区段长度的阻抗值；
牵引电流通过列车4传输到走行轨3，通过闭合的开关单元7转移到回流线5，再通过负阻变换器6转移到直流牵引变电所1的负端子12，最后返回到直流牵引变电所1；
故列车4返回到直流牵引变电所1的电流，从走行轨3转移到回流线5上，大幅降低现有直流牵引供电系统中的轨道电位、杂散电流等，且有效降低供电线路上的压降，增大直流牵引变电所供电距离。
本发明所述的降低地铁列车轨道电位系统亦可应用在基于直流自耦变压器(DCAT)供电的新型直流牵引供电系统中，进而降低系统的轨道电位、杂散电流等，并有效增大牵引变电所的供电距离。
如图5(a)所示的新型DCAT直流牵引供电方案，系统采用双边供电，包括：直流牵引变电所1、负责给列车4输送电能的接触网2、走行轨3、直流自耦变压器8和负电压回流线9。
所述直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的正极端11均连接到接触网2，直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的负极端12均连接到走行轨3，直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的交流端13均连接到交流输入电源或变压器的副边绕组；所述直流自耦变压器8的第一端子81连接到接触网2，直流自耦变压器8的第二端子82连接到走行轨3，直流自耦变压器8的第三端子83连接到负电压回流线9。
以一辆列车运行时为例，此时系统中电流流动路径为：从直流牵引变电所1a输出的电流IC1，通过直流牵引变电所1a的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；从直流牵引变电所1b输出的电流IC2，通过直流牵引变电所1b的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；
从列车4返回到直流牵引变电所1的电流，先通过列车4传输到走行轨3，分别通过直流自耦变压器8b和直流自耦变压器8c转移到接触网2和负电压回流线9，负电压回流线9上的电流分别通过直流自耦变压器8a和直流自耦变压器8d转移到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的负端子12，最后返回到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b。
针对图5(a)所述新型DCAT直流牵引供电方案，本发明采用如下改进方案：
本发明所述的降低地铁列车轨道电位系统，包括回流线5、负阻变换器6和开关单元7；
其中，回流线5沿着走行轨3设置，负阻变换器6仅在直流自耦变压器8处设置，开关单元7沿着走行轨3设置若干个。
采用降低地铁列车轨道电位系统后，新型DCAT直流牵引供电系统连线方式为：
直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的正极端11均连接到接触网2，直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的负极端12均连接到走行轨3，直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的交流端13均连接到交流输入电源或变压器的副边绕组；直流自耦变压器8的第一端子81连接到接触网2，直流自耦变压器8的第二端子82连接到走行轨，直流自耦变压器8的第三端子83连接到负电压回流线9；
负阻变换器6的第一输出端子61连接到直流自耦变压器8的第二端子82即走行轨回流点，负阻变换器6的第二输出端子62连接到回流线5；
开关单元7的第一端子71连接到走行轨3，开关单元7的第二端子72连接到回流线5。
当列车4在走行轨3上运行时，沿着走行轨3设置的若干开关单元7按照如下逻辑顺序闭合或断开：
如果列车4所在位置的走行轨3上没有开关单元7，则所述列车4两端最近的开关单元7闭合，其它开关单元7断开；
如果列车4所在位置的走行轨3上有开关单元7，则该开关单元7闭合，所述列车4两端最近的开关单元7根据需要闭合或断开，其它开关单元7断开。
调节负阻变换器6的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消闭合的开关单元7所在位置到直流自耦变压器8的第二端子82之间的回流线区段长度的阻抗值，进而使得闭合的开关单元7所在位置到直流自耦变压器8的第二端子82之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低新型DCAT直流牵引供电系统的轨道电位、杂散电流等，并有效增大牵引变电所的供电距离。
如图5(b)所示，当走行轨3上有一辆列车4运行时(列车4运行于开关单元7b和开关单元7c之间)，初始状态时回流电流从走行轨3分别返回到直流自耦变压器8b和直流自耦变压器8c；
此时通过控制列车4两端最近的开关单元7(即开关单元7b和开关单元7c)闭合，其它开关单元7断开；
调节负阻变换器6a的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7b所在位置到直流自耦变压器8b的第二端子82之间的回流线区段长度的阻抗值；调节负阻变换器6b的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7c所在位置到直流自耦变压器8c的第二端子82之间的回流线区段长度的阻抗值；
此时开关单元7b所在位置到直流自耦变压器8b的第二端子82之间的走行轨区段、开关单元7c所在位置到直流自耦变压器8c的第二端子82之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低新型DCAT直流牵引供电系统的轨道电位、杂散电流等，并有效增大牵引变电所的供电距离。
此时新型DCAT直流牵引供电系统中电流流动路径为：从直流牵引变电所1a输出的电流IC1，通过直流牵引变电所1a的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；从直流牵引变电所1b输出的电流IC2，通过直流牵引变电所1b的正端子11传递到接触网2，经接触网2传输到列车4；
从列车4返回到直流牵引变电所1的电流，先通过列车4传输到走行轨3，再通过开关单元7b和开关单元7c转移到回流线5上，然后通过负阻变换器6a和负阻变换器6b分别转移到直流自耦变压器8b和直流自耦变压器8c的第二端子82；
然后通过直流自耦变压器8b和直流自耦变压器8c转移到接触网2和负电压回流线9，负电压回流线9上电流分别通过直流自耦变压器8a和直流自耦变压器8d转移到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b的负端子12，最后返回到直流牵引变电所1a和直流牵引变电所1b。
除直流牵引供电系统外，本发明所述的降低地铁列车轨道电位系统亦可应用在自耦变压器(AT)、吸流变压器(BT)等交流牵引供电系统中，进而降低交流牵引供电系统中的轨道电位、杂散电流等，并有效增大牵引变电所的供电距离。
如图6(a)所示现有AT交流牵引供电方案，系统采用单边供电，包括：交流牵引变电所1、负责给列车4输送电能的接触网2、走行轨3、自耦变压器10和正馈线14。
所述交流牵引变电所1的第一端子11连接到接触网2，交流牵引变电所1的第二端子12连接到正馈线14；所述自耦变压器10的第一端子101连接到接触网2，自耦变压器10的第二端子102连接到走行轨3，自耦变压器10的第三端子103连接到正馈线14。
以一辆列车运行时为例，此时系统中电流流动路径为：从交流牵引变电所1输出的电流IC，从交流牵引变电所1的正极端11进入接触网2，到达列车4后，电流流入自耦变压器10b和自耦变压器10c之间的走行轨3，然后电流分别流入自耦变压器10b和自耦变压器10c；流入自耦变压器10的电流，一部分转移到接触网2为列车4供电，另一部分转移到正馈线14上，然后电流通过正馈线14转移到交流牵引变电所1的负极端12，最后返回交流牵引变电所1。
针对图6(a)所述现有AT交流牵引供电方案，本发明采用如下改进方案：
本发明所述的降低地铁列车轨道电位系统，包括回流线5、负阻变换器6和开关单元7；
其中，回流线5沿着走行轨3设置，负阻变换器6仅在自耦变压器10处设置，开关单元7沿着走行轨3设置若干个。
采用降低地铁列车轨道电位系统后，AT交流牵引供电系统连线方式为：
交流牵引变电所1的第一端子11连接到接触网2，交流牵引变电所1的第二端子12连接到正馈线14；自耦变压器10的第一端子101连接到接触网2，自耦变压器10的第二端子102连接到走行轨3，自耦变压器10的第三端子103连接到正馈线14；
负阻变换器6的第一输出端子61连接到自耦变压器10的第二端子102即走行轨回流点，负阻变换器6的第二输出端子62连接到回流线5；
开关单元7的第一端子71连接到走行轨3，开关单元7的第二端子72连接到回流线5。
当列车4在走行轨3上运行时，沿着走行轨3设置的若干开关单元7按照如下逻辑顺序闭合或断开：
如果列车4所在位置的走行轨3上没有开关单元7，则所述列车4两端最近的开关单元7闭合，其它开关单元7断开；
如果列车4所在位置的走行轨3上有开关单元7，则该开关单元7闭合，所述列车4两端最近的开关单元7根据需要闭合或断开，其它开关单元7断开。
调节负阻变换器6的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消闭合的开关单元7所在位置到自耦变压器10的第二端子102之间的回流线区段长度的阻抗值，进而使得闭合的开关单元7所在位置到自耦变压器10的第二端子102之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低AT交流牵引供电系统的轨道电位、杂散电流等，并有效增大牵引变电所的供电距离。
如图6(b)所示，当走行轨3上有一辆列车4运行时(列车4运行于开关单元7c和开关单元7d之间)，初始状态时回流电流从走行轨3分别返回到自耦变压器10b和自耦变压器10c；
此时通过控制列车4两端最近的开关单元7(即开关单元7c和开关单元7d)闭合，其它开关单元7断开；
调节负阻变换器6a的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7c所在位置到自耦变压器10b的第二端子102之间的回流线区段长度的阻抗值；调节负阻变换器6b的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7d所在位置到自耦变压器10c的第二端子102之间的回流线区段长度的阻抗值；
此时开关单元7c所在位置到自耦变压器10b的第二端子102之间的走行轨区段、开关单元7d所在位置到自耦变压器10c的第二端子102之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低AT交流牵引供电系统的轨道电位、杂散电流等，并有效增大牵引变电所的供电距离。
此时AT交流牵引供电系统中电流流动路径为：从交流牵引变电所1输出的电流IC，从交流牵引变电所1的正极端11进入接触网2，经过接触网2到达列车4；
从列车4返回到交流牵引变电所1的电流，先通过列车4传输到走行轨3，再通过开关单元7c和开关单元7d转移到回流线上，然后通过负阻变换器6a和负阻变换器6b分别转移到自耦变压器10b和自耦变压器10c的第二端子102；
流入自耦变压器的电流，一部分转移到接触网2为列车4供电，另一部分转移到正馈线14上，然后电流通过正馈线14转移到交流牵引变电所1的负极端12，最后返回交流牵引变电所1。
如图7(a)所示现有BT交流牵引供电方案，系统采用单边供电，包括：交流牵引变电所1、负责给列车4输送电能的接触网2、走行轨3、吸流变压器15、外回流线16和吸上线17。
所述的交流牵引变电所1的第一端子11连接到接触网2，交流牵引变电所1的第二端子12连接到走行轨3；吸流变压器15原边绕组的第一端子151、第二端子152均连接到接触网2，吸流变压器15副边绕组的第一端子153、第二端子154均连接到外回流线16，外回流线16与吸上线17的一端连接，吸上线17的另一端与走行轨3连接。
以一辆列车运行时为例，此时系统中电流流动路径为：从交流牵引变电所1输出的电流IC，从交流牵引变电所1的正极端11进入接触网2，经过吸流变压器15a和吸流变压器15b的原边绕组，到达列车4后，电流流入走行轨3，经吸上线17将电流从走行轨3转移到外回流线16，再经过吸流变压器15a和吸流变压器15b的副边绕组，然后电流通过外回流线16、吸上线17转移到交流牵引变电所1的负极端12，最后返回牵引变电所。
针对图7(a)所述现有BT交流牵引供电方案，本发明采用如下改进方案：
本发明所述的降低地铁列车轨道电位系统，包括回流线5、负阻变换器6和开关单元7；
其中，回流线5沿着走行轨3设置，负阻变换器6仅在吸上线17处设置，开关单元7沿着走行轨3设置若干个。
采用降低地铁列车轨道电位系统后，BT交流牵引供电系统连线方式为：
交流牵引变电所1的第一端子11连接到接触网2，交流牵引变电所1的第二端子12连接到走行轨3；吸流变压器15原边绕组的第一端子151、第二端子152均连接到接触网2，吸流变压器15副边绕组的第一端子153、第二端子154均连接到外回流线16；
负阻变换器6的第一输出端子61连接到吸上线17与走行轨3的连接点即走行轨回流点，负阻变换器6的第二输出端子62连接到回流线5；
开关单元7的第一端子71连接到走行轨3，开关单元7的第二端子72连接到回流线5。
当列车4在走行轨3上运行时，沿着走行轨3设置的若干开关单元7按照如下逻辑顺序闭合或断开：
如果列车4所在位置的走行轨3上没有开关单元7，则所述列车4两端最近的开关单元7闭合，其它开关单元7断开；
如果列车4所在位置的走行轨3上有开关单元7，则该开关单元7闭合，所述列车4两端最近的开关单元7根据需要闭合或断开，其它开关单元7断开。
调节负阻变换器6的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消闭合的开关单元7所在位置到吸上线17与走行轨3的连接点之间的回流线区段长度的阻抗值，进而使得闭合的开关单元7所在位置到吸上线17与走行轨3的连接点之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低BT交流牵引供电系统的轨道电位、杂散电流等，并有效增大牵引变电所的供电距离。
如图7(b)所示，当走行轨3上有一辆列车4运行时(列车4运行于开关单元7a和开关单元7b之间)，初始状态时回流电流从走行轨3转移到列车右侧的吸上线17；
此时通过控制列车4两端最近的开关单元7(即开关单元7a和开关单元7b)闭合，其它开关单元7断开；
调节负阻变换器6的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消开关单元7b所在位置到列车右侧吸上线17与走行轨3的连接点之间的回流线区段长度的阻抗值；
此时开关单元7b所在位置到吸上线17与走行轨3的连接点之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低BT交流牵引供电系统的轨道电位、杂散电流等，并有效增大牵引变电所的供电距离。
此时BT交流牵引供电系统中电流流动路径为：从交流牵引变电所1输出的电流IC，陆续经过吸流变压器15a和吸流变压器15b的原边绕组，经过接触网2到达列车4；
从列车4返回到交流牵引变电所1的电流，先通过列车4传输到走行轨3，再通过开关单元7a和开关单元7b转移到回流线5，然后通过负阻变换器6转移到列车右侧吸上线17与走行轨3的连接点；
然后电流通过吸上线17转移到外回流线16，再陆续经过吸流变压器15a和吸流变压器15b的副边绕组，然后电流通过外回流线16、吸上线17转移到交流牵引变电所1的负极端12，最后返回交流牵引变电所1。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种降低地铁列车轨道电位系统，应用于地铁轨道交通直流牵引供电系统中，所述降低地铁列车轨道电位系统包括：回流线(5)，其特征在于，还包括：负阻变换器(6)和开关单元(7)；
其中，回流线(5)沿着走行轨(3)设置，负阻变换器(6)仅设置在直流牵引变电所(1)中，开关单元(7)沿着走行轨(3)设置若干个；
所述负阻变换器(6)的第一输出端子(61)连接到直流牵引变电所(1)的负极端(12)，负阻变换器(6)的第二输出端子(62)连接到回流线(5)；
所述开关单元(7)的第一端子(71)连接到走行轨(3)，开关单元(7)的第二端子(72)连接到回流线(5)。
2.如权利要求1所述的降低地铁列车轨道电位系统，其特征在于，所述开关单元(7)的数量和相邻两个开关单元(7)之间走行轨区段的距离，由直流牵引变电所(1)的供电能力和供电线路长度、列车负荷和列车运行追踪间隔距离决定。
3.如权利要求1所述的降低地铁列车轨道电位系统，其特征在于，当列车(4)在走行轨(3)上运行时，沿着走行轨(3)设置的若干开关单元(7)按照如下逻辑顺序闭合或断开：
如果列车(4)所在位置的走行轨(3)上没有开关单元(7)，则列车(4)两端最近的开关单元(7)闭合，其他开关单元(7)断开；
如果列车(4)所在位置的走行轨(3)上有开关单元(7)，则该开关单元(7)闭合，列车(4)两端最近的开关单元(7)根据需要闭合或断开，其它开关单元(7)断开。
4.如权利要求3所述的降低地铁列车轨道电位系统，其特征在于，所述列车(4)回流电流的主要路径为：电流从列车(4)的车轮所在位置沿着走行轨(3)流动一小段距离，然后沿着闭合的开关单元(7)、回流线(5)和负阻变换器(6)返回到直流牵引变电所(1)的负极端(12)。
5.如权利要求3所述的降低地铁列车轨道电位系统，其特征在于，调节负阻变换器(6)的输出阻抗，使得该阻抗值基本抵消闭合的开关单元(7)所在位置到直流牵引变电所(1)的负极端(12)之间的回流线区段长度的阻抗值，进而使得闭合的开关单元(7)所在位置到直流牵引变电所(1)的负极端(12)之间的走行轨区段上基本没有回流电流，从而降低列车(4)运行时的轨道电位。
6.如权利要求1-5任一权利要求所述的降低地铁列车轨道电位系统，其特征在于，所述降低地铁列车轨道电位系统可应用于基于直流自耦变压器供电的直流牵引供电系统中，只需将负阻变换器(6)的第一输出端子(61)连接到直流自耦变压器与走行轨(3)相连的中性点，从而降低直流牵引供电系统中列车运行时的轨道电位。
7.如权利要求1-5任一权利要求所述的降低地铁列车轨道电位系统，其特征在于，所述降低地铁列车轨道电位系统可应用于交流牵引供电系统中，当走行轨(3)的回流电流通过自耦变压器或吸流变压器方式回流时，只需将负阻变换器(6)的第一输出端子(61)连接到自耦变压器或吸流变压器与走行轨(3)相连的回流点，从而降低交流牵引供电系统中列车运行时的轨道电位。
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