市域動(dòng)車組接地回流特性分析及保護(hù)接地系統(tǒng)優(yōu)化

周利軍，李沃陽，周 猛，陳田東，謝立軍，王東陽

（1.西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，四川成都 611756；2.中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東青島 266109）

動(dòng)車組具有運(yùn)行速度高、載客量大、安全性高及舒適環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，在我國得到了迅速發(fā)展［1-4］。隨著動(dòng)車組行車密度的增加與運(yùn)行速度的提高，需要的牽引電流也增大，由此產(chǎn)生動(dòng)車組對(duì)鋼軌間接地電流增大、鋼軌對(duì)地電位升高等現(xiàn)象，將造成軸承電腐蝕等問題，對(duì)鐵路系統(tǒng)設(shè)備的正常工作與沿線工作人員的安全產(chǎn)生威脅［5-8］。此外，由于車軸與接地碳刷間接觸電阻分布具有明顯分散性，不同接地點(diǎn)間產(chǎn)生電位差，在動(dòng)車組車體內(nèi)形成局部環(huán)流并導(dǎo)致電流分配不均，造成動(dòng)車組電磁兼容狀況劣化并給檢修帶來困難［9］。因此，為提高動(dòng)車組安全運(yùn)行的可靠性，針對(duì)動(dòng)車組某一車軸保護(hù)接地電流幅值過大、車體環(huán)流與各軸保護(hù)接地電流分配不均等接地回流問題進(jìn)行研究是必要的。

最早針對(duì)動(dòng)車組接地回流的研究，源于對(duì)軸承電腐蝕和鋼軌對(duì)地電位過高等問題的關(guān)注［10-14］。針對(duì)接地回流對(duì)軸承帶來的影響，標(biāo)準(zhǔn)TB/T 2947—1999《列車干線供電技術(shù)條件》規(guī)定，為防止電流通過軸承造成其損害，應(yīng)在客車軸箱增設(shè)絕緣［15］。中車長客廠技術(shù)專家通過現(xiàn)場測試、對(duì)比分析等方法，針對(duì)CRH380B 型動(dòng)車組軸承電腐蝕問題提出在轉(zhuǎn)向架上加裝保護(hù)接地裝置的優(yōu)化方案［16］。隨著對(duì)接地回流研究的深入，為進(jìn)一步分析動(dòng)車組接地回流特性，國內(nèi)外學(xué)者通過搭建接地回流系統(tǒng)電路模型對(duì)接地回流分配進(jìn)行研究。蘭州交通大學(xué)學(xué)者針對(duì)電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)中常見的AT 供電方式，通過對(duì)接地回流系統(tǒng)電路的仿真建模與計(jì)算，研究接地回流的分布規(guī)律［17］。北京鐵路局供電段技術(shù)專家基于多導(dǎo)體傳輸線模型，研究接觸網(wǎng)電氣參數(shù)的矩陣化計(jì)算方法［18］。意大利學(xué)者建立牽引系統(tǒng)分布式模型，結(jié)合理論推導(dǎo)研究幾種常用的牽引變電站配置下的牽引線阻抗參數(shù)［19］。西南交通大學(xué)學(xué)者針對(duì)動(dòng)車組正常運(yùn)行工況與過吸上線等特殊工況建立了接地回流系統(tǒng)電路模型，從改善工作接地方式和保護(hù)接地方式等多角度提出了對(duì)接地回流分配的優(yōu)化方案［20-23］。上述針對(duì)動(dòng)車組接地回流的研究工作雖然得到了不同的優(yōu)化方案，但是這些方案基本側(cè)重于接地電流幅值的降低，對(duì)于車體環(huán)流和各軸保護(hù)接地電流分配不均問題的改善不夠明顯。并且，北京交通大學(xué)學(xué)者的研究表明，在鋼軌參數(shù)計(jì)算中應(yīng)考慮鋼軌的滲透深度和截面尺寸的影響，才能保證取值的準(zhǔn)確性［24］，然而在動(dòng)車組接地回流優(yōu)化的參數(shù)計(jì)算時(shí)很少考慮到這點(diǎn)。因此，需要綜合考慮上述3 個(gè)方面問題和鋼軌參數(shù)對(duì)動(dòng)車組接地回流特性的影響，以便進(jìn)一步研究動(dòng)車組接地系統(tǒng)的優(yōu)化。

本文以供電條件類比于高鐵動(dòng)車組的成都地鐵18 號(hào)線市域動(dòng)車組為研究對(duì)象，考慮鋼軌滲透深度和截面尺寸的影響，采用Multisim 軟件建立市域動(dòng)車組接地回流系統(tǒng)電路模型，并依據(jù)整車試驗(yàn)規(guī)范搭建現(xiàn)場試驗(yàn)平臺(tái)驗(yàn)證其有效性；分析市域動(dòng)車組在現(xiàn)有接地方式即直接接地和分散保護(hù)接地方式下正常和半列動(dòng)力運(yùn)行時(shí)的接地回流特性；綜合考慮直接接地與經(jīng)電阻接地、集中保護(hù)接地與分散保護(hù)接地的不同優(yōu)點(diǎn)，提出首先將軸端經(jīng)0.05 Ω 電阻接地、然后去除2 車1 軸和7 車2 軸接地保護(hù)線、最后將1 車2 軸和8 車1 軸直接接地的遞進(jìn)優(yōu)化方案，并與現(xiàn)有接地方式進(jìn)行對(duì)比。

1 市域動(dòng)車組接地回流系統(tǒng)電路模型構(gòu)建與驗(yàn)證

1.1 模型構(gòu)建

成都地鐵18 號(hào)線市域動(dòng)車組的供電方式，區(qū)別于一般城軌車輛常見的直流750 V 第三軌供電方式和直流1 500 V 接觸網(wǎng)供電方式。由于需保證160 km·h-1速度下的高速運(yùn)行，成都地鐵18 號(hào)線市域動(dòng)車組采用了交流25 kV 柔性接觸網(wǎng)供電、走行軌回流方式，供電條件類比于高鐵動(dòng)車組［25］。該市域動(dòng)車組應(yīng)用動(dòng)力分散的8 輛編組形式，動(dòng)力配置方式為六動(dòng)二拖，具體編組為M-M-T-M-MT-M-M（其中M 為動(dòng)車，T 為拖車）。該市域動(dòng)車組正常運(yùn)行時(shí)采用單弓受流方式，3 車、6 車上的受電弓從接觸網(wǎng)得電后，牽引電流依次經(jīng)過車頂高壓電纜、接地開關(guān)、車頂隔離開關(guān)、避雷器、電壓互感器和電流互感器等車頂高壓設(shè)備后輸入牽引變壓器中，經(jīng)整流和逆變后為動(dòng)車組上的牽引電動(dòng)機(jī)供電。

該市域動(dòng)車組的接地系統(tǒng)包括工作接地與保護(hù)接地。工作接地端口設(shè)置在3 車和6 車牽引變壓器的一次側(cè)末端，牽引電流通過該端口經(jīng)車輪流進(jìn)鋼軌，并最終從吸上線回流到牽引變電所。保護(hù)接地則是將1 車—8 車的車體與鋼軌耦合形成多支路的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，有利于釋放故障電流和預(yù)防過電壓沖擊。成都地鐵18號(hào)線市域動(dòng)車組接地系統(tǒng)如圖1所示。由圖1 可知：該市域動(dòng)車組采用了直接接地和分散保護(hù)接地方式，工作接地與保護(hù)接地互相獨(dú)立，各車廂通過等電位車體連接線構(gòu)成等勢體。

圖1 市域動(dòng)車組接地系統(tǒng)

車體等效模型如圖2所示。

圖2 車體等效模型（單位：cm）

為方便分析，將同一車軸的2 個(gè)接地通道等效在一起，采用Multisim 軟件建立市域動(dòng)車組接地回流系統(tǒng)電路模型如圖3所示。圖中：Ls，Rs和Us為接觸網(wǎng)等效電感、電阻和電壓；Lc和Rc為同一車體2 個(gè)車軸間等效電感和電阻；Lj和Rj為前車體2軸至后車體1 軸間等效電感和電阻；Lg1和Rg1為同一車體2個(gè)車軸間對(duì)應(yīng)鋼軌的等效電感和電阻；Lg2和Rg2為前車體2軸至后車體1軸間對(duì)應(yīng)鋼軌的等效電感和電阻；Ll和Rl為1 車1 軸至左側(cè)吸上線間對(duì)應(yīng)鋼軌的等效電感和電阻；Lr和Rr為8 車2 軸至右側(cè)吸上線間的對(duì)應(yīng)鋼軌等效電感和電阻；Rt1為保護(hù)接地等效電阻；Rt2為工作接地等效電阻；Lm，Rm和Ci為牽引變壓器等效電感、電阻和電容。

圖3 市域動(dòng)車組接地回流系統(tǒng)電路模型

成都地鐵18 號(hào)線市域動(dòng)車組供電條件類比于高鐵動(dòng)車組，因此接觸網(wǎng)仿真參數(shù)依照我國高鐵牽引網(wǎng)架設(shè)典型參數(shù)選取：簡單鏈型懸掛供電臂長度為25 km，按集中參數(shù)模型等效接觸網(wǎng)，其電壓Us為27.5 kV，電阻Rs為4.45 Ω，電感Ls為35.7 mH。經(jīng)實(shí)際測量，每節(jié)車體等效電阻約為0.05 Ω，等效電感約為0.5 H，保護(hù)接地等效電阻Rt1約為0.01 Ω，工作接地等效電阻Rt2約為0.01 Ω。依據(jù)圖2 比例歸算車體等效電阻和電感，取Rc為0.03 Ω，Lc為0.3 H；Rj為0.02 Ω，Lj為0.2 H。

由于鋼軌在工頻下具有集膚效應(yīng)，考慮鋼軌滲透深度和截面尺寸的影響，采用聶曼公式計(jì)算鋼軌單位長度電感L和電阻R分別為

其中，

式中：Rdc為鋼軌直流電阻，Ω·m-1；f為電流頻率，Hz；S為鋼軌橫截面積，m2；P為鋼軌橫截面周長，m；μr為鋼軌相對(duì)磁導(dǎo)率；ρ為鋼軌電阻率，Ω·m；β為參數(shù)，β形式上將鋼軌滲透深度和橫截面積聯(lián)系在一起，反映了鋼軌集膚效應(yīng)的影響。

按照我國鋼軌典型參數(shù)［24］，取Rdc=3.2×10-5Ω·m-1，f=50 Hz，S=6.57×10-3m2，P=0.62 m，μr=521，ρ=2.1×10-7Ω·m，代入上式得鋼軌單位長度電阻和電感分別為R=3.4×10-4Ω·m-1，L=6.6×10-7H·m-1。依據(jù)車體等效模型長度歸算，有Rg1=5.1 mΩ，Lg1=10 μΗ，Rg2=3.4 mΩ，Lg2=6.6 μΗ。由于該市域動(dòng)車組的車體和接地方式均完全對(duì)稱，可只對(duì)4節(jié)車廂的接地回流狀況和保護(hù)接地系統(tǒng)優(yōu)化進(jìn)行分析。

1.2 模型驗(yàn)證

為驗(yàn)證市域動(dòng)車組接地回流系統(tǒng)電路模型的有效合理性，對(duì)接地回流分布情況進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IEC 61133—2006《鐵道設(shè)施.鐵道車輛組裝后和運(yùn)行前的整車試驗(yàn)》的規(guī)定，對(duì)接地電流的測量采用動(dòng)態(tài)離線數(shù)據(jù)采集的方法，主要儀器設(shè)備有福祿克i400s 高精度電流鉗（400 A 量程內(nèi)誤差僅為2%）、同軸電纜線、日本橫河DL850 示波器、PC機(jī)等。測試時(shí)將電流鉗夾在各軸接地測量點(diǎn)上，測量數(shù)據(jù)被采集儲(chǔ)存于放置在車廂內(nèi)的示波器中，試驗(yàn)結(jié)束后通過PC 機(jī)上的上位機(jī)系統(tǒng)對(duì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。保護(hù)接地電流的試驗(yàn)測試點(diǎn)與測試時(shí)示波器波形分別如圖4和圖5所示。

圖4 保護(hù)接地電流試驗(yàn)測試點(diǎn)

圖5 測試時(shí)示波器波形

動(dòng)車組運(yùn)行時(shí)的起停和升降弓過程會(huì)導(dǎo)致測試的整體波形波動(dòng)增大，故選取一段平穩(wěn)的波形經(jīng)簡單濾波后作為正常運(yùn)行時(shí)的波形，由于試驗(yàn)時(shí)吸上線靠左，Ll和Rl遠(yuǎn)小于Lr和Rr，保護(hù)接地電流主要從前4 節(jié)車廂流過，故僅對(duì)前4 車廂回流狀況進(jìn)行分析。

吸上線靠左時(shí)市域動(dòng)車組正常運(yùn)行時(shí)各車保護(hù)接地電流和3 車工作接地電流實(shí)測波形如圖6所示。圖6 中，市域動(dòng)車組除3 車外的每個(gè)車軸有2個(gè)并聯(lián)接地通道，將同一車軸2 個(gè)并聯(lián)通道的電流相加后，并將其與基于Multisim 軟件和接地回流系統(tǒng)電路模型得到的仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表1。

圖6 各車保護(hù)接地電流和3車工作接地電流實(shí)測波形

由表1 可知：仿真得到的各軸保護(hù)接地電流在幅值和相位上基本反映了實(shí)測情況，同樣體現(xiàn)出幅值較大，2 車環(huán)流明顯和各軸保護(hù)接地電流分配不均的問題。

表1 市域動(dòng)車組保護(hù)接地電流仿真與實(shí)測對(duì)比

實(shí)測與仿真保護(hù)接地電流趨勢對(duì)比如圖7所示。由圖7 可知：仿真數(shù)據(jù)與實(shí)測結(jié)果對(duì)比存在少量誤差。原因主要有三：一是建立電路模型時(shí)存在一定的近似等效；二是市域動(dòng)車組實(shí)際運(yùn)行中牽引電流存在一定畸變；三是因?yàn)閷?shí)測電流的測量原理是利用電流鉗通過自身閉合磁路感應(yīng)被測處電流產(chǎn)生的磁場，而在動(dòng)車組運(yùn)行進(jìn)程中，電磁環(huán)境較為復(fù)雜，其他磁通量通過電流鉗閉合磁路會(huì)對(duì)實(shí)測電流值產(chǎn)生影響。以上分析表明，建立的市域動(dòng)車組接地回流系統(tǒng)電路模型的有效性得到了驗(yàn)證。

圖7 實(shí)測與仿真保護(hù)接地電流趨勢對(duì)比

2 接地回流特性分析及保護(hù)接地系統(tǒng)優(yōu)化

2.1 現(xiàn)有接地方式下接地回流特性分析

由圖6和表1可知，當(dāng)吸上線靠左時(shí)1車1軸保護(hù)接地電流的幅值較大，且其相位與工作接地電流的相位接近，說明此時(shí)市域動(dòng)車組保護(hù)接地電流主要從1 車1 軸保護(hù)接地端流向鋼軌，頭車的保護(hù)接地電流幅值較大是由回流系統(tǒng)拓?fù)浼败圀w和鋼軌阻抗等因素共同造成的。

結(jié)合表1 中保護(hù)接地電流的相位信息可知：各車各軸保護(hù)接地電流幅值、相位雖有區(qū)別，但波形變化形式基本一致；同一車體的不同車軸的保護(hù)接地電流在相位上存在差異，尤其2 車1 軸與2 車2軸保護(hù)接地電流的相位差超過90°，表明出現(xiàn)明顯的環(huán)流現(xiàn)象。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因有二：一是動(dòng)車組車體、車軸、鋼軌均有電感的存在，阻抗角的不同反映在保護(hù)接地電流上；二是由于保護(hù)接地線的存在，鋼軌和動(dòng)車組車體形成并聯(lián)耦合體，而動(dòng)車組車體的阻抗不大，故工作接地電流流經(jīng)鋼軌時(shí)，會(huì)經(jīng)過車軸上的保護(hù)接地線回流至動(dòng)車組車體，在2 個(gè)車軸間形成環(huán)流，造成動(dòng)車組電磁兼容的惡化。

為解決保護(hù)接地電流幅值較大，2 車環(huán)流明顯和各軸保護(hù)接地電流分配不均的問題，對(duì)保護(hù)接地系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，考慮到動(dòng)車組運(yùn)行中可能出現(xiàn)動(dòng)力損失，即存在僅1 臺(tái)牽引變壓器為電動(dòng)機(jī)供電、半列動(dòng)力運(yùn)行的情況，有必要對(duì)半列運(yùn)行工況下保護(hù)接地電流分布進(jìn)行研究。市域動(dòng)車組正常運(yùn)行和半列動(dòng)力工況下各軸保護(hù)接地電流分布見表2，電流趨勢對(duì)比如圖8所示。由表2 和圖8 可知：半列動(dòng)力故障時(shí)各軸電流變化趨勢基本不變，僅1 車1軸泄流大幅度減小，出現(xiàn)這種情況是由半列動(dòng)力時(shí)牽引電流減少以及吸上線靠左時(shí)接地回流主要集中在前4 車等因素共同造成的。因此，對(duì)保護(hù)接地系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化過程中，同時(shí)改善正常運(yùn)行與半列動(dòng)力工況下保護(hù)接地電流分布是可行的。

表2 市域動(dòng)車組正常運(yùn)行和半列動(dòng)力工況下保護(hù)接地電流分布

圖8 正常運(yùn)行和半列動(dòng)力工況下保護(hù)接地電流趨勢對(duì)比

2.2 保護(hù)接地系統(tǒng)優(yōu)化

在接地類型方面，動(dòng)車組通常有直接接地與軸端經(jīng)電阻接地2 種［26］。其中，直接接地方式下動(dòng)車組車體環(huán)流較大，易導(dǎo)致軸承電腐蝕并使動(dòng)車組內(nèi)部電磁環(huán)境復(fù)雜，干擾通訊設(shè)備的正常通信；軸端經(jīng)合適阻值電阻接地的方案能使接地電流分布均勻并令動(dòng)車組車體環(huán)流減小，有利于動(dòng)車組安全可靠運(yùn)行。按照接地方式的不同，可以將動(dòng)車組保護(hù)接地分為集中保護(hù)接地和分散保護(hù)接地［26］。相較于分散保護(hù)接地方式，集中保護(hù)接地情況下的接地回流不會(huì)形成動(dòng)車組車體環(huán)流，但相較于分散保護(hù)接地存在電流幅值較大、易導(dǎo)致軸承異常電腐蝕等問題。成都地鐵18 號(hào)線市域動(dòng)車組現(xiàn)有接地系統(tǒng)采取直接接地和分散保護(hù)接地方式，在這種接地方式下存在保護(hù)接地電流幅值較大、車體存在環(huán)流等問題，因此有必要綜合多種接地方式的優(yōu)點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)TB/T 2977—2000《鐵道車輛金屬部件的接地保護(hù)》規(guī)定［27］，客車金屬部件最多經(jīng)0.05 Ω電阻接地。為減輕電流幅值較大導(dǎo)致的軸承及接地碳刷異常磨損問題，首先采用優(yōu)化方案1進(jìn)行保護(hù)接地系統(tǒng)優(yōu)化，即將直接接地方式修改為各軸經(jīng)0.05 Ω電阻接地。優(yōu)化方案1下正常運(yùn)行和半列動(dòng)力時(shí)各軸保護(hù)接地電流分布見表3。對(duì)比表2和表3 可知：正常運(yùn)行時(shí)保護(hù)接地電流最大幅值由58.7 A 下降至33.7 A，降至現(xiàn)有接地方式下的57%；半列動(dòng)力工況下保護(hù)接地電流幅值較大問題也同樣得到了優(yōu)化。

表3 優(yōu)化方案1下正常運(yùn)行和半列動(dòng)力工況下保護(hù)接地電流分布

優(yōu)化方案1 下回流分布如圖9所示。由表3 和圖9 可知：2 車1 軸與2 軸的接地電流相位差大于90°，保護(hù)接地電流從2 車的一軸流進(jìn)從另一軸流出，在2 個(gè)轉(zhuǎn)向架之間形成了環(huán)流，加劇軸承與軸箱電腐蝕且使得動(dòng)車組電磁兼容情況劣化；表明優(yōu)化方案1 下電流幅值獲得改善，但車體環(huán)流問題并未得到解決。

圖9 優(yōu)化方案1回流分布

進(jìn)而，考慮集中保護(hù)接地在去除環(huán)流方面的優(yōu)勢，依照動(dòng)車組對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在優(yōu)化方案1的基礎(chǔ)上采用優(yōu)化方案2，即去除2 車1 軸和7 車2 軸的保護(hù)接地線，消除電流流出支路，使得原本從2 車2 軸流向2 車1 軸的電流由1 車泄往鋼軌。優(yōu)化方案2下正常運(yùn)行和半列動(dòng)力工況各軸保護(hù)接地電流分布見表4。對(duì)比表3 和表4 可知：1 車1 軸和1 車2 軸電流小幅度增加，即原本在2 車2 軸和2 車1 軸間形成的環(huán)流，由2 車2 軸流向1 車；同理，半列動(dòng)力工況下1 車電流也有小幅度增加。優(yōu)化方案2 回流分布如圖10所示。由圖10 可知：保護(hù)接地電流由2車、3車和4車流入，1車流出。

表4 優(yōu)化方案2下正常運(yùn)行和半列動(dòng)力工況下保護(hù)接地電流分布

由表4 還可知：經(jīng)2 次優(yōu)化后的各軸保護(hù)接地電流分布相較原接地方式下的各軸保護(hù)接地電流分布已經(jīng)較為均勻，但同車2 個(gè)軸的電流幅值依舊存在相差懸殊的情況，1 車1 軸保護(hù)接地電流在正常運(yùn)行時(shí)為1 車2 軸的2.47 倍，在半列動(dòng)力時(shí)為1 車2軸的2.74倍。保護(hù)接地電流幅值是影響軸承腐蝕速度的重要因素，同車2 個(gè)車軸保護(hù)接地電流幅值相差過大，會(huì)給檢修作業(yè)帶來困難。

由圖10 回流分布可知，1 車2 個(gè)車軸流出的保護(hù)接地電流總和等于2 車、3 車和4 車流入的總和；為減小1 車2 個(gè)車軸保護(hù)接地電流的幅值差，可增大1 車2 軸流出的保護(hù)接地電流、相應(yīng)減小1 車1軸流出的保護(hù)接地電流。故優(yōu)化方案3在優(yōu)化方案2 的基礎(chǔ)上將1 車2 軸、8 車1 軸由經(jīng)0.05 Ω 電阻接地修改為直接接地。優(yōu)化方案3 下正常運(yùn)行和半列動(dòng)力工況時(shí)各軸保護(hù)接地電流分布見表5。

圖10 優(yōu)化方案2回流分布

對(duì)比表4 和表5 可知：優(yōu)化方案3 下各車2 個(gè)車軸間保護(hù)接地電流分配已較為均勻，1車1軸與1車2 軸保護(hù)接地電流幅值比由原本的2.47 倍下降至1.05 倍，同一車體2 個(gè)車軸保護(hù)接地電流幅值比最大的3 車的2 個(gè)車軸電流差僅為2.8 A；同理，半列動(dòng)力工況下的保護(hù)接地電流分配不均情況也得到了優(yōu)化。

對(duì)比表2 和表5 可知：經(jīng)3 次優(yōu)化后，接地回流原本存在的保護(hù)接地電流幅值較大、動(dòng)車組車體環(huán)流明顯、各軸保護(hù)接地電流分配不均等問題得到了明顯改善；經(jīng)優(yōu)化后正常運(yùn)行時(shí)各軸保護(hù)接地電流最大幅值由58.7 A 下降至28.4 A，僅為原最大幅值的48.4%；車體環(huán)流被消除；各軸保護(hù)接地電流分配不均情況改善，同車2 個(gè)車軸保護(hù)接地電流幅值最大差值由54.8 A下降至2.8 A，僅為原幅值最大差值的5.2%。半列運(yùn)行時(shí)各項(xiàng)指標(biāo)也到了全方面優(yōu)化。

表5 優(yōu)化方案3下正常運(yùn)行和半列動(dòng)力工況下保護(hù)接地電流分布

3 結(jié)論

（1）建立考慮鋼軌滲透深度和截面尺寸影響的市域動(dòng)車組接地回流系統(tǒng)電路模型，并通過試驗(yàn)驗(yàn)證了其有效性。

（2）保護(hù)接地電流主要通過頭車泄向鋼軌，流回牽引變電所完成回流過程，動(dòng)車組半列動(dòng)力運(yùn)行時(shí)保護(hù)接地電流分布與正常運(yùn)行時(shí)基本一致，正常運(yùn)行時(shí)的保護(hù)接地系統(tǒng)優(yōu)化方案對(duì)半列動(dòng)力運(yùn)行同樣有效。

（3）軸端經(jīng)電阻接地方式相較于直接接地具有能使保護(hù)接地電流幅值較低且分配較均勻的優(yōu)點(diǎn)；集中保護(hù)接地在去除環(huán)流方面比分散保護(hù)接地更具優(yōu)勢。結(jié)合不同接地方式優(yōu)點(diǎn)提出的保護(hù)接地系統(tǒng)優(yōu)化方案3 對(duì)正常運(yùn)行、半列動(dòng)力時(shí)的回流特性各項(xiàng)指標(biāo)均有優(yōu)化。正常運(yùn)行時(shí)各軸保護(hù)接地電流最大幅值由58.7 A 下降至28.4 A，僅為原最大幅值的48.4%；車體環(huán)流被消除；各軸保護(hù)接地電流分配不均情況改善，同車2 個(gè)車軸保護(hù)接地電流幅值最大差值由54.8 A下降至2.8 A，僅為原幅值最大差值的5.2%。