基于城市軌道交通電氣安全技術分析

梁曉明

摘 要：在科學技術不斷更新發展影響下，城市軌道交通電氣類型也逐漸增多，其相關特性也存在明顯差異。城市軌道交通是實現城市連接的重要方式，其系統中相對復雜的是公交系統，主要以其自身的優勢備受認可，即速度快與載客量比較大。交通工具的快速穩定運行是基于電氣系統加以運行，為了確保城市軌道交通安全，需要強化對電氣安全技術應用的重視。據此，本文主要對基于城市軌道交通的電氣安全技術進行了詳細分析。

關鍵詞：城市軌道交通 電氣安全 技術

中圖分類號：U266 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（a）-00-02

1 城市軌道交通電氣安全系統

1.1 牽引制動系統

在城市軌道交通中，控制車輛的牽引與制動系統是不可或缺的重要組成部分，其中牽引與制動系統是確保車輛得以正常有序運轉的基礎條件，同時也是車輛的核心技術。通常狀況下，城市軌道交通主要是利用設備組件的彼此摩擦碰撞，或者是組件與空氣的摩擦碰撞以實現制動。在城市軌道交通中，車輛牽引力可以直接性效果，要想具備充足的運輸能力，就必須具備強大牽引力的車輛。無論車輛的牽引力大小都會對城市軌道交通電氣安全運行造成直接性影響。

1.2 輔助車輛供電系統

城市軌道交通電氣系統的安全運行需要以電力充分作為輔助，所以，電力安全系統應為城市軌道交通車輛提供足夠的電力資源，同時還要為車輛內部設施設備提供電力，尤其是照明燈與空調等。城市軌道交通供電系統主要是基于設施設備所需電力類型提供電力資源，在供電時輸出的是直流電。

1.3 車門控制系統

城市軌道交通電氣安全系統中，車門控制系統主要是為了便于乘客上下車，由于車輛行駛時，對站點人員比較密集的地方，停車就會更加頻繁，所以，為了確保車輛運行的安全性與穩定性，必須嚴格控制車門開關系統。

1.4 傳動系統

城市軌道交通的安全穩定運轉與車輛傳動系統之間息息相關，城市軌道交通電氣安全系統想要滿足車輛多元化需求，就必須確保電氣安全系統的穩定性與安全性。城市軌道交通系統結構相對繁雜，由于一些站點乘客較多，車輛需要頻繁停車，站點距離過短，對此在固有運行模式下，城市軌道交通運行車輛必須基于安全穩定的傳動系統為載體。同時，為了進一步滿足城市軌道交通車輛的電氣安全需求，還需要進一步保證傳動系統具備強大的工作能力。

2 基于城市軌道交通的電氣安全技術

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就是把接觸網中所獲取的電流引進軌道中，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盡量處于較低狀態。其中，至少有兩個不同通路同時進行電流回流，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、所有外露導電元件保持絕緣狀態，與電流回流集電器保持有機相連。

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，后端電路電流疊加在前端電路地線阻抗上，在后端電路電流發生變化時，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，應避免共阻抗干擾，特別是數字信號對于模擬信號的干擾。所以，數字信號與模擬信號應單獨接地。

2.2 安全接地

2.2.1 人身安全保護

首先，人體阻抗。人體阻抗是就個人具體體質，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。為了避免相關人員受城市軌道交通車輛電氣設備的電擊危害，車輛中所有容易被接觸的電氣設備都會安裝到箱體與內裝板中，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，以此與鐵軌實現導通，促使車體、箱體與鐵軌等電位。如果出現設備漏電現象，由于人體阻抗明顯大于車體、接地線等的串聯阻抗，通過人體電流能夠嚴格控制在安全范圍之內。

2.2.2 設備安全保護

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備不會受到雷擊過電壓造成損傷，同時還可以有效限制續流持續時間與幅度。第二，高壓設備外殼接地。避免外殼上留下電荷，過多累積。在設備絕緣損失導致外殼上帶電的時候，啟動電源保護動作，及時切斷電源。屏蔽設備的巨大電場。

2.3 屏蔽接地

2.3.1 集膚效應

在變電流通過導體的時候，電流會逐漸趨向于導體表面流過，就是所謂的集膚效應。頻率越高，那么效應就會愈發明顯。所以高頻信號接地電纜應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線與屏蔽層的耦合電容發生耦合，展現在屏蔽層，并通過屏蔽層與其他導線再次發生耦合，以此對導線的電路造成干擾。而屏蔽層接地后，相當于短路，耦合電容短接到地，無法把騷擾傳導給導線。所以，電場屏蔽只需要把屏蔽層單端進行接地就可以，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，所產生的磁場與回流之間產生的磁場可以相互抵消，以此發揮磁場屏蔽作用。據此作為主動屏蔽，被動屏蔽原理也是如此。在頻率比較低的時候，回流大多數會經過地線傳回到電源的負極上。而在頻率比較高的時候，屏蔽層接地應選擇雙端接地，或者是采用雙端接電源的負線。

2.3.4 地環路對屏蔽的影響

如果接地點之間出現壓降，則會漸漸形成環路。也就是在負載上添加的電壓，除了信號源的有用電壓之外，還會出現噪聲電壓，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，地環路會大大削減屏蔽層的屏蔽性能與效果。

2.3.5 屏蔽接地方法

低頻電路就是頻率在1MHz以內的電路，而高頻電路則是指頻率在1MHz以上的電路。

3 結語

綜上所述，在城市軌道交通中，電氣系統處于核心地位，其直接影響著城市軌道交通運行的穩定性與安全性，為了確保乘客的人身財產安全，必須全面強化對城市軌道電氣系統安全的深入探究，在實踐應用中，積極健全電氣設施設備，拓展電氣系統的應用范圍，并采取科學合理、行之有效的智能化安置模式。城市軌道交通系統是一項系統的、復雜的工程，所以，需要逐漸提高自身技術能力健全車輛設施設備。因此，不僅要采取電氣系統工作接地、安全接地、屏蔽接地等相關安全措施，還要加強城市軌道交通相關工作人員的安全培訓，增強安全意識，加大安全宣傳力度，明令禁止乘客不能隨便觸碰城市軌道交通的內部設施，從而全方位保障城市軌道交通出行的舒適性與安全性，進一步滿足乘客的多元化需求。

參考文獻

[1] 王賢志.淺談城市軌道交通供電系統安全故障分析[J].中國科技博覽，2013（30）：349.

[2] 尹志超.城市軌道交通電氣系統安全研究分析[J].華東科技：學術版，2015（1）：422.

[3] 曾星瑜.淺析現代軌道交通車輛電氣牽引技術[J].中國設備工程，2018（9）：135-136.