CN219339250U - 一种用于防护车辆基地杂散电流的智能型导通装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于防护车辆基地杂散电流的智能型导通装置，同钢轨绝缘节两侧的钢轨连接，所述钢轨绝缘节的一侧钢轨为正线钢轨、另一侧钢轨为车辆基地钢轨，该智能型导通装置包括并联设置的直流接触器、消弧装置以及隔离开关，所述直流接触器可与位置传感器以及控制器信号联动，所述位置传感器布置于所述车辆基地钢轨旁。本实用新型的优点是：在满足运营功能前提下，将正线与车辆基地相对主动隔离，限制杂散电流的流通路径，可降其低对车辆基地结构钢筋及管线的影响程度；导通装置内设置有直流接触器和位置传感器信号装置，以实现根据列车位置来决定导通装置是否关断。

Description

一种用于防护车辆基地杂散电流的智能型导通装置

技术领域

本实用新型涉及杂散电流防护技术领域，具体涉及一种用于防护车辆基地杂散电流的智能型导通装置。

背景技术

城市轨道交通运输系统，一般采用直流电作为牵引动力，利用走行钢轨回流。钢轨虽然采用绝缘安装方式，但是由于材料、技术等因素制约，其对地不可能完全绝缘。列车运行时，牵引回流电流会在钢轨上产生纵向电压，形成钢轨对地电位。在钢轨对地绝缘的薄弱区域，部分电流会泄入大地，未能按照设计路径流回牵引变电所，此电流称为杂散电流。当周边介质条件的金属活泼性不同时，杂散电流在流出位置会对金属结构造成腐蚀。

轨道交通车辆基地由于占地面积、工艺需求、运营管理等因素制约，基地内轨道多采用碎石道床形式，局部停车库、检修库的轨道多采用简易安装方式，因此，轨道对地绝缘电阻较低，电流较容易从薄弱点流出，对周边建筑物结构钢筋存在腐蚀风险。

在此条件下，如何加强对车辆基地的杂散电流防护系统设计，在满足使用功能的同时保障上盖物业的资产安全，已经成为必须面对和需要解决的问题。

工程某车辆基地典型布置如图1所示，可分为出入线区、岔线区和停车检修区。常规设计在正线与车辆基地、库内与库外、库内车档前方、电气化与非电气化股道等位置设置钢轨绝缘分段，通过均回流线实现钢轨分段回流。

车辆基地杂散电流流动方向与钢轨电位分析。根据规范要求，常规在正线与车辆基地的分界里程位置设钢轨绝缘节2并通过单向导通装置相连接，如图2所示。单向导通装置主要由二极管10、隔离开关9及消弧装置8（晶闸管）等元器件组成。其中，二极管支路具有单向导通特性，可以实现车辆基地内的杂散电流向正线流动，以及当正线牵引变电所支援车辆基地供电工况下的回流功能。晶闸管支路主要用于消弧功能，当运行列车1即将通过钢轨绝缘节2，其两侧电压高于30V时该回路导通，消除钢轨绝缘节1两侧电压差从而实现消弧功能，晶闸管的导通阀值10-100V可调。隔离开关支路作为后备保护，当设备检修维护或故障时该回路闭合，保证回流畅通。经实际测试，从正线泄漏的杂散电流会向电位相对较低的车辆基地汇集，由于车辆基地轨道整体对地绝缘电阻较低，电流从大地→基地钢轨→单向导通装置二极管支路→正线变电所。此电流在轨道交通运营期间持续存在，电流值可达200−500A左右，引起车辆基地钢轨电位升高。杂散电流对车辆基地建筑物结构钢筋存在腐蚀风险，已经引起行业关注。

城市轨道交通车辆基地由于采用碎石道床，钢轨对地绝缘状况较差，虽然通过设置正线与基地间的钢轨绝缘节及单向导通装置，起到一定作用，方案可行，但存在局限。单向导通支路无法关断，引起车辆基地钢轨电位抬升，基地泄漏电流量相对增加。由于二级管单向导通特性，从车辆基地向正线方向电流持续存在，经实测电流值可达300A，由此引起车辆基地钢轨电位抬升，并且由于钢轨对地绝缘较差，向车辆基地内泄漏的电流总量相对增大，对基地金属管线及上盖开关的结构钢筋潜在腐蚀存在一定隐患。

钢轨绝缘节两侧存在电位差，引起车辆轮对在经过绝缘节时的打火现象。一般正线与车辆基地钢轨间设置绝缘节，绝缘节两侧通过单向导通装置相连接。根据供电系统方案，车辆在正线行驶时，由正线牵引变电所供电；车辆进入车辆基地后，由车辆基地牵引变电所供电。实际运行时，由于绝缘节两侧存在电位差，在车辆最后一组轮对离开绝缘节瞬间，经常出现打火现象。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于防护车辆基地杂散电流的智能型导通装置，该智能型导通装置同钢轨绝缘节的两侧钢轨相连接，通过设置有位置传感器的直流接触器来实现根据列车位置来决定导通装置是否关断，通过设置消弧装置来实时检测钢轨绝缘节两侧的电位并消除潜在电弧。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：

一种用于防护车辆基地杂散电流的智能型导通装置，同钢轨绝缘节两侧的钢轨连接，所述钢轨绝缘节的一侧钢轨为正线钢轨、另一侧钢轨为车辆基地钢轨，其特征在于所述智能型导通装置包括并联设置的直流接触器、消弧装置以及隔离开关，所述直流接触器与位置传感器以及控制器信号联动，所述位置传感器布置于所述车辆基地钢轨旁。

所述位置传感器经所述控制器与所述直流接触器实现信号联动控制。

所述位置传感器包括相对设置的红外发射器以及红外接收器，所述红外发射器与所述红外接收器分别布置于两根平行的所述车辆基地钢轨旁。

所述位置传感器为光电型传感器，所述光电型传感器布置于一侧的所述车辆基地钢轨旁并指向另一侧的所述车辆基地钢轨。

所述消弧装置由两个不同方向的晶闸管并联组成。

本实用新型的优点是：在满足运营功能前提下，将正线与车辆基地相对主动隔离，限制杂散电流的流通路径，可降其低对车辆基地结构钢筋及管线的影响程度；导通装置内设置有直流接触器和位置传感器信号装置，以实现根据列车位置来决定导通装置是否关断。

附图说明

图1为常规车辆基地平面示意图；

图2为现有技术中单向导通装置的原理示意图；

图3为本实用新型中智能型导通装置的原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本实用新型的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-3，图中各标记分别为：列车1、钢轨绝缘节2、钢轨3、钢轨4、位置传感器5、控制器6、直流接触器7、消弧装置8、隔离开关9、二极管10。

实施例：如图3所示，本实施例具体涉及一种用于防护车辆基地杂散电流的智能型导通装置，该智能型导通装置同钢轨绝缘节2两侧的钢轨连接，钢轨绝缘节1的一侧为正线钢轨3、另一侧为车辆基地钢轨4，智能型导通装置包括并联设置的三条支路，分别为设置有直流接触器7的支路、设置有消弧装置8的支路以及设置有隔离开关9的支路。

如图3所示，在直流接触器7所在的支路上还连接有控制器6和位置传感器5，位置传感器5可以判断列车1运行位置，布置在位于车辆基地一侧的钢轨4上，位置传感器5与直流接触器7之间经控制器6实现信号联动控制。在列车1的轮对经过钢轨绝缘节1前，通过位置传感器5位置信号驱动直流接触器7支路闭合，可以实现钢轨绝缘节2两侧钢轨的电气连接，提前消除电位差，当列车1经过钢轨绝缘节2时不会产生电弧火花现象。

本实施例中直流接触器7可以控制其所在支路的开合关断，具体为可市售购买获得的产品，故对其具体结构不再赘述。直流接触器7所在的支路最大的优点是可以控制开、闭状态。根据实际列车1运行速度，一列列车1通过钢轨绝缘节2的时间一般在20 S以内，从位置传感器5判断来车到列车1通过，20 S之后可以打开直流接触器7的支路，保持正线与车辆基地间完全隔离。从根本上解决了，原方案中单向导通装置回路无法关断问题。另外，通过智能型导通装置中设置的时间断电器，除了可以设定延迟打开直流接触器5，在实际应用中，还可以在早晚高峰发车和收车约30min时间段内，直流接触器5设置为闭合，减少设备动作次数。

本实施例中的位置传感器5可以采用红外线对射或光电传感器的方式，列车1经过时触发信号，装置测得动作电压时刻起至装置完全闭合所需时间≤100ms。具体的：

（1）若位置传感器5采用红外线对射方式，则具体由相对设置的红外发射器和红外接收器组成，红外发射器和红外接收器分别布置在同一位置的两根钢轨4旁且相对设置，本实施例中，在钢轨旁架设一立杆并将红外发射器/红外接收器安装在立杆中部或顶部，即列车1的高度范围内；当列车1车头经过，红外对射的收与发射线被切割，视为触发信号，则闭合直流接触器7，消除钢轨绝缘节2两端的电位差。

（2）若位置传感器5为光电型传感器，则光电信传感器可以是单只并设置在一侧的钢轨4旁并指向另一侧的钢轨4，本实施例中，在钢轨旁架设一立杆并将位置传感器5安装在立杆中部或顶部，即列车1的高度范围内；当列车1经过时，位置传感器5收到经自身发出、列车1反射回的信号，视为有列车1通过，视为触发信号，闭合直流接触器7，消除钢轨绝缘节2两端的电位差。

如图3所示，为了增加智能型导通装置可靠性，设有消弧装置8的支路，实时检测钢轨绝缘节2两侧的钢轨电位，导通电位差在10-100V间可调，高于预设值时消弧装置8的支路导通，消除潜在电弧。经实际应用，一般设定值为30V以上，既可以保证人员安全，又可以避免无车辆通过时，绝缘节频繁导通。隔离开关9的支路实现当设备检修或故障工况下的人工合闸，保障车辆通行。消弧装置8采用双向晶闸管方式，实际运营中，由于正线车辆启动或是基地车辆启动，钢轨中回流电流时刻变化，存在正线钢轨3电位高于车辆基地钢轨4或是车辆基地钢轨4电位高于正线钢轨3两种情况，采用双向晶闸管方式，无论绝缘节哪一侧电位高于预设值，都可以触发导通，保证人员安全。

为了提高智能型导通装置的整体适用性能，具有分段过电压保护及条件合闸功能。当钢轨绝缘节2两侧钢轨电位差大于装置设定的I段动作电压时，直流接触器7的支路需延迟设定时间T1后进行短接，并且经过预设延迟时间T2后自动恢复，保持断开状态。当在规定的时间 T3 内直流接触器7连续动作达到规定的次数时，直流接触器7锁定在闭合状态。当钢轨绝缘节2两侧钢轨电位差大于装置设定的II段动作电压时，直流接触器7的支路需延迟设定时间T4后进行短接，且保持闭合状态一段时间，待系统自动检测相关指标正常时，逐步恢复断开状态。当钢轨绝缘节2两侧钢轨电位差大于装置设定的III段动作电压时，一般设定值500V，直流接触器7及消弧装置8支路应瞬间动作，消除过电压且保持闭合状态，待巡检人员确认安全时，人工恢复工作状态。时间定值可通过时间继电器进行调整，T1、T4调整范围为 0-10 秒，T2、T3调整范围为 0-120 秒，装置的I段、II段动作电压调整范围DC30V-200V，装置动作次数的调整范围为 1－5 次。装置设有过电流保护功能，当检测到的电流信号超过预设阀值时，控制器进行过电流保护，继电器节点输入故障告警信号，可在就地及远方显示状态，提醒维修人员及时维护。

本实施例的有益效果在于：在满足运营功能前提下，将正线与车辆基地相对主动隔离，限制杂散电流的流通路径，可降其低对车辆基地结构钢筋及管线的影响程度；导通装置内设置有直流接触器和位置传感器，以实现根据列车位置来决定导通装置是否关断。

Claims (5)

1.一种用于防护车辆基地杂散电流的智能型导通装置，同钢轨绝缘节两侧的钢轨连接，所述钢轨绝缘节的一侧钢轨为正线钢轨、另一侧钢轨为车辆基地钢轨，其特征在于所述智能型导通装置包括并联设置的直流接触器、消弧装置以及隔离开关，所述直流接触器与位置传感器以及控制器信号联动，所述位置传感器布置于所述车辆基地钢轨旁。

2.根据权利要求1所述的一种用于防护车辆基地杂散电流的智能型导通装置，其特征在于所述位置传感器经所述控制器与所述直流接触器实现信号联动控制。

3.根据权利要求2所述的一种用于防护车辆基地杂散电流的智能型导通装置，其特征在于所述位置传感器包括相对设置的红外发射器以及红外接收器，所述红外发射器与所述红外接收器分别布置于两根平行的所述车辆基地钢轨旁。

4.根据权利要求2所述的一种用于防护车辆基地杂散电流的智能型导通装置，其特征在于所述位置传感器为光电型传感器，所述光电型传感器布置于一侧的所述车辆基地钢轨旁并指向另一侧的所述车辆基地钢轨。

5.根据权利要求1所述的一种用于防护车辆基地杂散电流的智能型导通装置，其特征在于所述消弧装置由两个不同方向的晶闸管并联组成。

Images