CN111384710A - 一种适用于城市轨道交通的接地系统 - Google Patents

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Abstract

一种适用于城市轨道交通的接地系统，工作接地装置组成为：车体上左右两侧设置有对称的的工作接地点，每个工作接地点顺次电连接开关、碳刷以及轮对；保护接地装置组成为：车体上左右两侧设置有对称的保护接地点，每个保护接地点顺次电连接控制开关、功率二极管、接地碳刷以及轮对；自动控制系统用作调控上述两接地装置的电流，使得两条钢轨上的电流大小近似相等。本发明保护接地采用功率二极管，限制了电流只能从车体流入钢轨，避免了车轨回流对车载弱点设备的破坏，并通过自动控制系统使得两条钢轨上的电流大小相等，提高了列车安全性。

Description

一种适用于城市轨道交通的接地系统
技术领域
本发明属于城市轨道交通接地技术领域，具体涉及一种城市轨道交通新型接地系统、自动控制系统及控制方法。
背景技术
城市轨道交通是支撑城市交通网络的重要工具。最近几年，我国很多城市的轨道交通事业发展迅速，其建设规模逐年增大。地铁作为一种常见的城市轨道交通形式，凭借其发车准时、速度较快、安全等一系列优点，已经成为城市发展过程中缓解大众出行难这一突出并且日益严峻的交通压力难题的有效手段之一。
地铁等城市轨道交通车辆在运行时，逆变器的工作电流通过工作地线回流至轴端接地刷，再流向钢轨，由于铝合金车体的电阻小于钢轨，钢轨上的部分电流会从保护接地点窜入车体，造成车轨回流。车体是弱电信号的公共参考地，该电流会影响车载控制、通信等弱电设备；同时会导致车体局部发热，加快绝缘老化。现有地铁接地系统中，为了抑制车轨回流，在保护接地系统的车体和接地碳刷之间加入一个隔离电阻，以增大车体电阻，使电流通过隔离电阻进入车体的分量较少。但是，当保护接地采用接地电阻接地时，雷击和升降弓等产生的过电压会导致车体的电位抬升，不利于列车的安全运行。
地铁在运行时的牵引电流可达2KA以上，地铁钢轨(即走行轨)作为牵引电流的回流轨有电流通过，会产生对地电位，并且由于钢轨阻抗及杂散电流的影响，机车运行过程中钢轨与地之间会产生较高的电位差。现有地铁大多将工作电流和保护接地电流释放到一根钢轨上。由于地铁列车车轮与钢轨接触，列车车厢与车轮作为一个整体和钢轨是等电位，所以过高的轨——地电压可能会对地铁车厢内的乘客以及工作人员的安全构成危害。在钢轨与地之间虽然有绝缘防护措施，但是这类防护措施目前尚不能做到完全绝缘，而且随着地铁运行时间的延长，容易产生绝缘老化现象，这就会进一步减小钢轨同地之间的绝缘系数。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术在运营过程中存在的轨道电位过高、车轨回流等问题，提供一种适用于城市轨道交通的接地系统，旨在使两条钢轨上的电流大小近似相等，并有效避免车轨回流，保护车载弱电设备。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种适用于城市轨道交通的接地系统，列车的每节车体之间设置多股等电位连接线，列车通过工作接地装置以及保护接地装置与轮对实现电连接，该工作接地装置组成为：车体上左右两侧设置有对称的的工作接地点，每个工作接地点顺次电连接开关以及与轮对接触的碳刷；该保护接地装置组成为：车体上左右两侧设置有对称的保护接地点，每个保护接地点顺次电连接控制开关、功率二极管、以及与轮对接触的接地碳刷；
还具有自动控制系统：实时监控和实时调控各个工作接地装置以及保护接地装置的电流，使得两条钢轨上的电流大小近似相等。
所述接地保护装置安装在转向架与轮轨的轴端之间，串联在车体底至轴端的接地电缆中。
还具有拖车车体，拖车车体左右两侧至少分别设置两套接地保护装置。
本发明的另一目的是提供上述接地系统的自动控制方法。
本发明的另一目的是这样实现的：一种适用于城市轨道交通的接地系统，所述包括数据采集单元、数据处理单元以及动作单元，数据采集单元和动作单元分别与数据处理单元通信连接。数据采集单元包括设置于各工作接地点和保护接地点的电流传感器和位于列车控制室的数据采集卡，电流传感器的信号输出端与数据采集卡的输入端相连，数据采集卡的输出端与数据处理单元通信连接；动作单元由设置于动车和拖车上的工作接地装置及保护接地装置中的控制开关构成。数据处理单元位于列车车头的控制室，且其分别与数据采集卡的输出端控制端通信连接。
包括以下步骤：
步骤一：进行自动控制系统的初始化设置，包括对系统的保护接地系统的开关动作速率和动作时间进行参数设定，以及对城轨列车的车体进行编号；
步骤二：使用数据采集装置——电流传感器实时采集各个车厢保护接地点的电流值，以及经由工作接地系统流入走行轨中的牵引电流值；
步骤三：根据数据采集装置采集到的电流值，分别累加对释放到两侧钢轨中的电流值的和I1和I2，比较电流值I1和I2的电流值大小，判断和控制列车两侧保护接地点的导通和关断；根据车体重新分配的保护接地释放的电流大小值，如果I1和I2近似相等，调整阶段结束；如果I1和I2差值超过预设值，重复步骤三。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明的保护接地将电阻器更换为功率二极管，限制了保护接地系统电流的流向，电流只能由车体经过保护接地点电流入钢轨，而限制经过工作接地点释放到钢轨的牵引电流由保护接地装置窜入车体，并且功率二极管的正向电阻很小，可以有效的释放过电压以及进行保护接地。避免了车载弱电设备受到车体环流干扰、设备异常报错损坏发热以及造成接地碳刷异常磨损降低寿命。同时，可以有效避免过电压引起的车体瞬态电势提升对车内人员的人身安全带来巨大的威胁；以及过电压导致的车载弱电信号设备发生逻辑紊乱甚至绝缘击穿。
2、自动控制系统实时监测各个工作接地和保护接地装置的电流，通过列车运行情况自动调节各车厢的保护接地系统是否接入牵引电路，实时调控其他泄露、感应电流在各车体间分配，使得两条钢轨上的电流大小近似相等，避免了一条钢轨上的电位过高，有效的降低轨道电位，提高了列车运行的安全性。
3、车体间设置多股连接线，相较于单股连接线，更有利于列车在遭受过电压时浪涌电压在各车体间进行快速释放。确保整列车中可能因故障带电的金属件及所有可能触及的导电体更全面的等电位连接。并且有利于发生过电压时，由逆变器车向其他车辆更好的释放过电压。
附图说明
图1为新型接地系统示意图
图2：城市轨道交通整体接地分布俯视图
图3为列车保护接地系统侧视图
图4为等电位连接线位置示意图
图5为自动控制系统的控制方法流程图
图中:1-牵引变电所，2-接触网，3-受电弓，4—列车(即车辆负载)，5钢轨(即轨道或走行轨)，6-回流线，7-转向架，8-车体(即动车车厢)，9-轮对，10-接地碳刷，11-功率二极管，12-控制开关，13-等电位连接线
具体实施方式
图1示出，一种适用于城市轨道交通的接地系统，其特征在于，列车4的每节车体8之间设置多股等电位连接线，列车4通过工作接地装置以及保护接地装置与轮对9实现电连接，该工作接地装置组成为：车体上左右两侧设置有对称的的工作接地点，每个工作接地点顺次电连接开关以及与轮对9接触的碳刷；该保护接地装置组成为：车体上左右两侧设置有对称的保护接地点，每个保护接地点顺次电连接控制开关12、功率二极管11、以及与轮对9接触的接地碳刷10；
还具有自动控制系统：实时监控和实时调控各个工作接地装置以及保护接地装置的电流，使得两条钢轨5上的电流大小近似相等。
图1中，牵引变点所1输出的交流电接入接触网2，经受电弓3引入至列车内，经逆变器逆变为直流电后送至用电设备及照明设备，回流线6连接在牵引变电所1与钢轨5之间。
一种适用于城市轨道交通的新型接地系统。如图1所示，包括牵引变电所1(正极)，接触网2，受电弓3，列车4(即车辆负载)，轮对9，钢轨5(即轨道或走行轨)，回流线6，牵引变电所1(负极)。列车的车体8与轮对9之间的连接包括工作接地系统和保护接地系统。工作接地系统中，牵引电流经过工作接地点直接接地。保护接地系统中，列车上可导电部分通过连接线和车体连接，由保护接地点通过保护接地装置接地，保护接地装置为功率二极管11。
如图2所示，列车的车体8设置有对称的工作接地点。工作接地点连接有工作接地装置，工作接地装置由控制开关控制，由控制系统控制是否向钢轨释放牵引电流。避免一条钢轨上的电流远远大于另一条钢轨，使得一侧钢轨电位过高。
列车的所有车体都设置有保护接地点。如图3所示，保护接地装置由功率二极管和控制开关构成。安装在转向架7和轮对的轴端之间，串联在车体底至轴端的接地电缆中。车体和轴端之间至少有两路新型保护接地装置，拖车车体至少有四路新型保护接地装置。新型保护接地装置在列车两侧对称分布，由控制开关根据自动控制系统进行控制是否接入牵引供电系统。
如图4所示，每节车体间设置有三条等电位连接线13，使每个车体之间等电位，从而确保整列车中可能因故障带电的金属件及所有可能触及的导电体更全面的等电位连接。并且有利于发生过电压时，由逆变器车向其他车辆更好的释放过电压。
如图5所示，自动控制系统包括数据采集单元、数据处理单元以及动作单元，数据采集单元和动作单元分别与数据处理单元通信连接。数据采集单元包括设置于各工作接地点和保护接地点的电流传感器和位于列车控制室的数据采集卡，电流传感器的信号输出端与数据采集卡的输入端相连，数据采集卡的输出端与数据处理单元通信连接；
动作单元由设置于动车和拖车上的工作接地装置及保护接地装置中的控制开关构成。数据处理单元位于列车车头的控制室，且其分别与数据采集卡的输出端控制端通信连接。
自动控制系统的控制方法，包括如下步骤：
步骤一：进行自动控制系统的初始化设置，包括对系统的保护接地系统的开关动作速率和动作时间进行参数设定，以及对城轨列车的车体进行编号；
步骤二：使用数据采集装置——电流传感器实时采集各个车厢保护接地点的电流值，以及经由工作接地系统流入走行轨中的牵引电流值；
步骤三：根据数据采集装置采集到的电流值，分别累加对释放到两侧钢轨中的电流值的和I1和I2，比较电流值I1和I2的电流值大小，判断和控制列车两侧保护接地点的导通和关断；根据车体重新分配的保护接地释放的电流大小值，如果I1和I2近似相等，调整阶段结束；如果I1和I2差值超过预设值，重复步骤三。

Claims (5)

1.一种适用于城市轨道交通的接地系统，其特征在于，列车(4)的每节车体(8)之间设置多股等电位连接线，列车(4)通过工作接地装置以及保护接地装置与轮对(9)实现电连接，该工作接地装置组成为：车体上左右两侧设置有对称的的工作接地点，每个工作接地点顺次电连接开关以及与轮对(9)接触的碳刷；该保护接地装置组成为：车体上左右两侧设置有对称的保护接地点，每个保护接地点顺次电连接控制开关(12)、功率二极管(11)、以及与轮对(9)接触的接地碳刷(10)；
还具有自动控制系统：实时监控和实时调控各个工作接地装置以及保护接地装置的电流，使得两条钢轨(5)上的电流大小近似相等。
2.根据权利要求1所述的接地单位，其特征在于，所述接地保护装置安装在转向架(7)与轮轨(9)的轴端之间，串联在车体底至轴端的接地电缆中。
3.根据权利要求1所述的接地系统，其特征在于，还具有拖车车体，拖车车体左右两侧至少分别设置两套接地保护装置。
4.根据权利要求1所述的接地系统，其特征在于，所述包括数据采集单元、数据处理单元以及动作单元，数据采集单元和动作单元均与数据处理单元通信连接。数据采集单元分别设置于各工作接地点和保护接地点的电流传感器和位于列车控制室的数据采集卡，电流传感器的信号输出端与数据采集卡的输入端相连，数据采集卡的输出端与数据处理单元通信连接；动作单元由设置于动车和拖车上的工作接地装置及保护接地装置中的控制开关构成。数据处理单元位于列车车头的控制室，且其分别与数据采集卡的输出端控制端通信连接。
5.一种如权利要求1所述的接地系统的自动系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：进行自动控制系统的初始化设置，包括对系统的保护接地系统的开关动作速率和动作时间进行参数设定，以及对城轨列车的车体进行编号；
步骤二：使用数据采集装置——电流传感器实时采集各个车厢保护接地点的电流值，以及经由工作接地系统流入走行轨中的牵引电流值；
步骤三：根据数据采集装置采集到的电流值，分别累加对释放到两侧钢轨中的电流值的和I1和I2，比较电流值I1和I2的电流值大小，判断和控制列车两侧保护接地点的导通和关断；根据车体重新分配的保护接地释放的电流大小值，如果I1和I2近似相等，调整阶段结束；如果I1和I2差值超过预设值，重复步骤三。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113406446A (zh) * 2021-05-18 2021-09-17 广东韶钢工程技术有限公司 一种变配电室的绝缘在线监测系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202378874U (zh) * 2011-12-02 2012-08-15 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 高速动车组整车接地系统
US20180205216A1 (en) * 2017-01-13 2018-07-19 Dual Inventive Holding B.V. Device for remote deactivation control of an overhead line
CN108790957A (zh) * 2018-06-29 2018-11-13 中铁二院工程集团有限责任公司 一种应用于交流牵引供电制式的城市轨道交通综合接地系统
CN109625007A (zh) * 2018-12-27 2019-04-16 西南交通大学 一种高速列车新型接地系统、自动控制系统及控制方法
CN110606002A (zh) * 2019-09-25 2019-12-24 西南交通大学 一种适用于高速列车的工作与安全接地独立分布方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202378874U (zh) * 2011-12-02 2012-08-15 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 高速动车组整车接地系统
US20180205216A1 (en) * 2017-01-13 2018-07-19 Dual Inventive Holding B.V. Device for remote deactivation control of an overhead line
CN108790957A (zh) * 2018-06-29 2018-11-13 中铁二院工程集团有限责任公司 一种应用于交流牵引供电制式的城市轨道交通综合接地系统
CN109625007A (zh) * 2018-12-27 2019-04-16 西南交通大学 一种高速列车新型接地系统、自动控制系统及控制方法
CN110606002A (zh) * 2019-09-25 2019-12-24 西南交通大学 一种适用于高速列车的工作与安全接地独立分布方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
万玉苏等: "接地方式对高速动车组升弓浪涌过电压的影响", 《铁道学报》 *
刘东来等: "高速动车组车体接地方式研究", 《中国铁路》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113406446A (zh) * 2021-05-18 2021-09-17 广东韶钢工程技术有限公司 一种变配电室的绝缘在线监测系统

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