城市軌道交通車輛電氣系統(tǒng)接地探討

高振國

【摘? 要】城市軌道交通是城市公共客運系統(tǒng)的一種，具有速度快、容量大等特點。近些年隨著各大城市的交通狀況愈發(fā)嚴(yán)峻，城市軌道交通憑借其具有美化市區(qū)環(huán)境、緩解交通堵塞現(xiàn)象以及支持城市布局結(jié)構(gòu)優(yōu)化等特點，在我國獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。城市軌道交通安全電氣系統(tǒng)組成主要有牽引制動系統(tǒng)，輔助車輛供電，控制車門的系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)等，本文主要分析了城市軌道交通車輛電氣系統(tǒng)接地策略。

【關(guān)鍵詞】城市軌道;交通車輛;電氣系統(tǒng);接地;

城市軌道交通車輛作為一種極具現(xiàn)代化的交通工具，它的出現(xiàn)在很大程度上促進(jìn)了人們出行方式的改變，改善了人們的生活，其在運行過程中所能夠涉及到的內(nèi)容非常的廣泛，在一定程度上有助于緩解交通壓力，美化城市環(huán)境。電氣系統(tǒng)的接地系統(tǒng)狀況良好與否，直接影響城市軌道交通車輛的行駛狀況，也是保證城市軌道交通體系正常運行的重要舉措之一。因此，為了確保城市軌道交通車輛的正常使用，要求有關(guān)人員必須定期檢查電氣系統(tǒng)接地情況，確保處在穩(wěn)定運行狀態(tài)中，為人們提供便捷的交通服務(wù)。

1城市軌道交通安全電氣系統(tǒng)組成

1.1牽引制動系統(tǒng)

城市軌道交通中必不可少的組成部分是控制車輛的牽引和制動系統(tǒng)，牽引和制動系統(tǒng)是保證車輛正常運行的基礎(chǔ)，也是車輛的核心技術(shù)。一般情況下，城市軌道交通是利用設(shè)備的組件之間的相互摩擦進(jìn)行制動或者是組件與空氣之間的相互摩擦進(jìn)行制定。在城市軌道交通中車輛的牽引力能產(chǎn)生直接的效果，要想達(dá)到足夠的運輸能力必須有牽引力足夠強的車輛，不管車輛的牽引力過大或者是過小都會影響城市軌道交通電氣安全的運行。

1.2 輔助車輛供電

城市軌道交通電氣安全運行需要足夠的電力作為支撐，因此，電力安全系統(tǒng)需要給城市軌道交通車輛提供足量的電力配置。還要給車輛的內(nèi)部設(shè)備進(jìn)行供電。特別是車輛的照明燈和空調(diào)等設(shè)備。城市軌道交通供電系統(tǒng)主要是通過設(shè)備需要的電流類型種類進(jìn)行供電的。

1.3控制車門的系統(tǒng)

城市軌道交通電氣安全系統(tǒng)中控制車門的系統(tǒng)就是為了方便乘客上下車，因為車輛在行駛的過程中，對于部分站點人員上下密集的地方，停車必然會很頻繁，因此為了保障車輛運行安全，車門控制需要專業(yè)的電力機(jī)構(gòu)和開關(guān)控制。

1.4傳動系統(tǒng)

城市軌道交通的安全快速運行與車輛的傳動系統(tǒng)有著密切的聯(lián)系，城市軌道交通的電氣安全系統(tǒng)為了滿足城市軌道交通車輛的需求，因此，必須保證電氣安全系統(tǒng)有很高的穩(wěn)定性與安全性。城市軌道交通系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)本身就非常復(fù)雜，部分站點人員密集，車輛停車頻繁，站點之間的距離非常短，但是在固定的運行模式之下，城市軌道交通運行車輛必須有安全穩(wěn)定的傳動系統(tǒng)作為支撐，同時城市軌道的傳動系統(tǒng)為了滿足車輛的電氣安全需求必須有較強的工作能力。

2城市軌道交通車輛電氣系統(tǒng)接地探討

2.1工作接地

2.1.1高壓回流接地

高壓回流接地主要目標(biāo)就是把接觸網(wǎng)中所獲取的電流引進(jìn)軌道中，回流到變電所，以此形成回路，確保電路正常接通。此電路設(shè)計需要保障所有電流都可以回流到電源中，不會造成損壞與觸電威脅。回流接地電纜阻抗應(yīng)盡量處于較低狀態(tài)。其中，至少有兩個不同通路同時進(jìn)行電流回流，以此確保不會由于其中一個失敗而造成危險。而且實現(xiàn)電力回流的主要方式是所有電路分別和母線相連接，母線與車身、所有外露導(dǎo)電元件保持絕緣狀態(tài)，與電流回流集電器保持有機(jī)相連。

2.1.2低壓工作接地

低壓工作接地主要是為了給低壓電路提供基準(zhǔn)電位，也是分散信號的回流通道。電路同時使用一根接地線，因為阻抗，后端電路電流需疊加在前端電路地線阻抗上，在后端電路電流發(fā)生變化時，會直接影響前端電路地線的上壓降，以此對前端負(fù)載的工作電壓造成影響，這就是所謂的共組抗干擾。在高頻信號發(fā)生作用的時候，地線阻抗主要受感抗影響，此時干擾會更加突出。在實際電路中，應(yīng)避免共阻抗干擾，特別是數(shù)字信號對于模擬信號的干擾。所以，數(shù)字信號與模擬信號應(yīng)單獨接地。

2.2安全接地

2.2.1人身安全保護(hù)

首先，人體阻抗。人體阻抗是就個人具體體質(zhì)，阻抗不同，電氣也會存在較大差異。施加的電壓越大，阻抗就會越小，而電壓頻率越大，皮膚的阻抗就會越小。施加的電壓接觸面積越大，阻抗就會越小。施加的電位不同，阻抗也會不同。其次，車輛接地措施。為了避免相關(guān)人員受城市軌道交通車輛電氣設(shè)備的電擊危害，車輛中所有容易被接觸的電氣設(shè)備都會安裝到箱體與內(nèi)裝板中，金屬箱體明確要求通過接地線與車體相連接，車體則通過接地線和回流軸端之間相互連接，以此與鐵軌實現(xiàn)導(dǎo)通，促使車體、箱體與鐵軌等電位。如果出現(xiàn)設(shè)備漏電現(xiàn)象，由于人體阻抗明顯大于車體、接地線等的串聯(lián)阻抗，通過人體電流能夠嚴(yán)格控制在安全范圍之內(nèi)。

2.2.2設(shè)備安全保護(hù)

第一，防雷接地。受電弓的后端位置安裝金屬氧化物避雷器，以此保證車輛電氣設(shè)備不會受到雷擊過電壓造成損傷，同時還可以有效限制續(xù)流持續(xù)時間與幅度。第二，高壓設(shè)備外殼接地。避免外殼上留下電荷，過多累積。在設(shè)備絕緣損失導(dǎo)致外殼上帶電的時候，啟動電源保護(hù)動作，及時切斷電源。屏蔽設(shè)備的巨大電場。

2.3屏蔽接地

2.3.1集膚效應(yīng)

在變電流通過導(dǎo)體的時候，電流會逐漸趨向于導(dǎo)體表面流過，就是所謂的集膚效應(yīng)。頻率越高，那么效應(yīng)就會愈發(fā)明顯。所以高頻信號接地電纜應(yīng)選擇表面積比較大的編織接地線。

2.3.2電場屏蔽

在屏蔽層沒有接地的時候，電路等效電路中，騷擾源電路的電壓可以通過導(dǎo)線與屏蔽層的耦合電容發(fā)生耦合，展現(xiàn)在屏蔽層，并通過屏蔽層與其他導(dǎo)線再次發(fā)生耦合，以此對導(dǎo)線的電路造成干擾。而屏蔽層接地后，相當(dāng)于短路，耦合電容短接到地，無法把騷擾傳導(dǎo)給導(dǎo)線。所以，電場屏蔽只需要把屏蔽層單端進(jìn)行接地就可以，還要選擇屏蔽編制層緊密的電纜，芯線不能外露到屏蔽層之外。

2.3.3磁場屏蔽

在屏蔽層外面，所產(chǎn)生的磁場與回流之間產(chǎn)生的磁場可以相互抵消，以此發(fā)揮磁場屏蔽作用。據(jù)此作為主動屏蔽，被動屏蔽原理也是如此。在頻率比較低的時候，回流大多數(shù)會經(jīng)過地線傳回到電源的負(fù)極上。而在頻率比較高的時候，屏蔽層接地應(yīng)選擇雙端接地，或者是采用雙端接電源的負(fù)線。

2.3.4地環(huán)路對屏蔽的影響

如果接地點之間出現(xiàn)壓降，則會漸漸形成環(huán)路。也就是在負(fù)載上添加的電壓，除了信號源的有用電壓之外，還會出現(xiàn)噪聲電壓，所謂噪聲電壓就是噪聲電流和屏蔽層電阻的乘積，從中可知，地環(huán)路會大大削減屏蔽層的屏蔽性能與效果。

3結(jié)束語

城市軌道交通的建設(shè)從規(guī)劃一直到運營，過程需要建筑制造以及管理等多方面多個領(lǐng)域技術(shù)。隨著電力方向以及控制技術(shù)的不斷發(fā)展，我國迫切需要研發(fā)出“高效、環(huán)保、節(jié)能”的城市軌道交通技術(shù)并且生產(chǎn)投入使用。這其中作為城市軌道交通車輛技術(shù)水平的標(biāo)志——軌道車輛電氣系統(tǒng)急需采用更加智能以及高效的技術(shù)，來滿足我國城市軌道交通的迫切需要，其市場前景及其廣闊。

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（作者單位：中車株洲電力機(jī)車有限公司）