对地铁轨道电位异常升高的研究

地铁轨道电位的异常是影响列车安全稳定运行的重要因素。对轨道电位的产生、危害及影响轨道电位升高的因素进行了分析。结合南京地铁1号线轨道电位异常的问题,提出了轨道电位异常分析研究的一般方法,以及针对不同原因导致轨道电位升高的处理方法。

基于双向可变电阻模块的杂散电流与轨道电位动态模拟系统

现代城市轨道交通中,杂散电流与轨道电位带来的安全问题日益凸显,上述问题的防治措施在现场验证协调难度大,因此杂散电流与轨道电位模拟系统受到广泛关注。现有模拟系统缺乏对列车运行工况和牵引变电站接地方式的考虑,应用范围受限。为此,提出一种双向可变电阻模块,用以模拟列车的不同运行工况;在此基础上,结合牵引变电站接地方式,进一步提出了三种动态模拟系统,详细研究了其应用场合、演化规律、参数选择和控制策略。仿真和实验结果表明三种模拟系统不仅可用于研究杂散电流与轨道电位的动态分布规律,还可对相应的防治措施开展实验评估,因此具有良好的应用前景。

直流牵引供电系统中有限边界边缘效应对轨道电位的影响

现有轨道电位分布模型通常忽略了供电回路区间以外的轨道及其对地过渡电阻带来的影响,但这无疑造成计算结果偏离实际情况.为解决上述问题,在分析有限长度轨道的边缘效应基础上,建立了整条线路轨道电位的分布数学模型,揭示了考虑有限边界边缘效应的地铁轨道电位分布规律.广州地铁8号线实测结果表明:考虑有限边界边缘效应的数学模型不仅能反映列车位置与牵引所处轨道电位变化情况,也能再现列车不同运行工况下沿轨道任意点的轨道电位变化规律,因此在轨道电位危害预测领域具有良好的应用前景.

智能轨道电位测试仪的研究

对轨道电位的产生以及危害进行了分析,提出了对其进行测试分析的方法。结合现场情况和需要,设计了轨道电位测试仪的硬件和软件,该智能测试仪可以单独使用,也可通过其通讯接点进行组网形成在线测试系统。该智能测试仪已在现场进行了实验验证,结果表明,该仪器对轨道电位监测实时准确,具有可靠性高,成本低等优点。

新型智能轨道电位监测系统的研究

城市轨道交通轨道电位的监测是维护城市轨道交通安全稳定运行的重要部分。文中提出了轨道电位在线监测系统的总体架构,利用Internet、地铁局域网和CAN总线相结合的通讯方式,对系统的各个组成部分进行了研究,给出了现场总线与局域网的接口解决方案并对系统所用的传感器进行了设计。该系统已在地铁现场进行了实验验证。结果表明,该系统对轨道电位监测实时准确,具有可靠性高,成本低等优点。

轨道电位与杂散电流动模实验平台

采用走行轨回流的直流牵引供电系统存在轨道电位与杂散电流问题,给城市轨道交通的安全运行带来隐患。上述问题的抑制措施开展现场验证难度大,为此,提出一种基于可变电阻模块的电力电子动模实验平台。首先,分析了双边供电系统中不同接地方式下的任意位置轨道电位和杂散电流随列车位置变化的三维分布规律;然后,将动模实验平台、牵引变电所和列车牵引电流相结合,通过动模实验平台可再现不同接地方式下列车与牵引变电所处的轨道电位及总杂散电流;最后通过仿真与实验结果验证了轨道电位与杂散电流动模实验平台的正确性与可行性。

基于不同接地方式与列车工况的负阻变换器牵引供电系统轨道电位与杂散电流

为解决城市轨道交通中轨道电位与杂散电流导致的安全问题,该文提出一种负阻变换器牵引供电系统(NRC-TPS)。在传统牵引供电系统(CON-TPS)的基础上,NRC-TPS通过直接安装电力电子设备,为列车电流提供零阻回路,缩短其回流至牵引变电所的路径长度。由于杂散电流的产生源头减少,NRC-TPS能够降低城市轨道交通系统的轨道电位与杂散电流。此外,考虑牵引变电所的接地方式与列车工况,该文详细研究NRC-TPS的工作原理、轨道电位与杂散电流的分布规律。建模与实验结果表明,NRC-TPS无需改造列车与轨道等基础部件,即可有效降低轨道电位与杂散电流,在既有线路和新建线路中均具有良好的应用前景。

一种多区段地铁轨道电位动态模拟系统

在地铁系统中开展轨道电位与杂散电流防治措施的现场验证协调难度大,因此亟需一种多区段地铁轨道电位硬件动模系统,再现地铁系统中列车运行时的轨道电位动态分布特征.首先分析了可控电阻模块(Controllable Resistance Module, CRM),用于模拟列车运行过程中的轨道电阻变化规律;在此基础上,结合地铁系统的阻抗模型,进一步提出了多区段地铁轨道电位动态模拟系统(Multi-section Rail Potential Dynamic Emulator, MRPDE).研究了CRM和MRPDE的工作原理、参数设计和控制策略,并搭建相应的数字仿真模型和原理样机.仿真和实验结果表明:MRPDE能正确再现地铁系统轨道电位动态分布,进而为分段接入型轨道电位与杂散电流防治措施提供可靠的地面型试验平台.

直流牵引供电系统轨道电位影响因素的分析

依据电路基本知识和微段等值方法,建立了单、双边供电条件下的单辆、多辆列车行驶时的轨道电位数学模型,并通过MATLAB对模型进行了仿真,得出直流牵引供电系统轨道电位的影响因素有线路上机车的数量、注入电流、牵引变电所之间的距离、供电方式、钢轨单位长度电阻、钢轨与大地之间导纳等。

便携式轨道电位和接缝电阻测量系统的研究

轨道交通中的轨道接缝电阻对轨道电位有着重要的影响，轨道电位过高，会影响轨道交通安全、稳定地运行。为了全面分析轨道电位的分布，设计了一种便携式的轨道电位及接缝电阻的测量装置。测量系统由智能传感器、监测装置和PC机构成，可以测量一个供电区间内的轨道电位和接缝电阻，并且可以对测量数据进行分析、显示和保存。系统携带方便、操作容易、测量精度高，具有广泛的实用性。

城市轨道交通直流自耦变压器牵引供电系统

现有城市轨道交通直流牵引供电系统普遍采用走行轨回流,存在危害性很大的长时间迷流,且防不胜防。提出一种新的直流牵引供电系统,即直流自耦变压器(DCAT)牵引供电系统,能很好地解决轨道电位和迷流问题。以传统的直流牵引供电系统为基础,增加由电力电子开关和直流电容器构成的DCAT及回流线,构成DCAT牵引供电系统。分析表明,DCAT牵引供电系统不仅能解决轨道电位和迷流,还可兼作储能装置,将列车再生制动时的能量回收再利用,同时,在线路绝缘耐压和车辆供电电压不作任何改动的情况下,DCAT牵引供电系统牵引网的电压是传统直流牵引供电系统牵引网电压的2倍,可大大减少线路的电压损失和线路损耗,从而进一步提高能源利用效率。

城市轨道交通直流自耦变压器牵引供电系统故障保护研究

直流自耦变压器(DCAT)牵引供电系统凭借良好的轨道电位和杂散电流治理能力在城市轨道交通领域具有广泛应用前景。然而当直流牵引供电网络发生短路或DCAT自身故障时,传统DCAT由于缺乏故障保护能力,其直流支撑电容和谐振电容可通过故障处放电,进而导致DCAT器件损坏和故障扩散等。为此该文提出了一种故障保护型直流自耦变压器(FP-DCAT),在分析FPDCAT工作原理基础上,研究了FP-DCAT系统的故障机理,并提出相应的故障保护方案。FP-DCAT故障保护后系统仍可正常运行,但轨道电位和杂散电流却可能因故障FP-DCAT切除而增大,因此研究了故障保护对系统轨道电位和杂散电流的影响。最后,仿真结果表明FP-DCAT系统可有效地实现故障保护,且系统轨道电位和杂散电流变化与理论分析一致,确保FP-DCAT系统在城市轨道交通中安全可靠的运行。

直流接地极引起的电气化铁路牵引变压器直流电流计算

为研究直流接地极对电气化铁路的影响,基于CDEGS软件建立了云—广±800 kV特高压直流输电工程鱼龙岭接地极及临近京广电气化铁路的仿真模型,分析了牵引变电站供电臂沿线轨道电位分布,计算了流经电气化铁路牵引变压器的直流电流,并研究了影响该直流电流大小的各个因素。分析结果表明,在同极性单极大地返回运行工况下,流过牵引变压器的直流平均电流为19.7 A,已超过普通电力变压器允许限值;流经牵引变的直流电流与接地极入地电流同向变化,接地极离铁路轨道越近,引起的直流电流越大,且接地极位于供电臂中垂线上时引起的直流电流最小。研究结果为直流输电工程接地极及铁路轨道设计提供了参考。

应用于地铁系统中的新型智能排流装置

利用解析法分析了地铁轨道电位和腐蚀电流在有排流和没有排流情况下的分布情况，提出设计新型排流装置的原则，并设计了实用新型的智能排流装置。

矿井下直流杂散电流的危害与防治措施

井下架线电机轨道运输系统，通常把钢轨作为电源回线。由于钢轨与大地直接接触，漏电量较大，加之钢轨接缝连接不善，致使钢轨中的电流，相当大的一部分被大地及其附近的金属管线分流，这部分电流称其为直流和铠装的金属外壳，重则能引起电雷管的先期爆炸、诱发瓦斯、煤尘爆炸。凶此，降低杂散电流是消除井下运输系统事故隐患的重要方面。