城市軌道交通車輛電氣系統(tǒng)接地分析

朱子婧 徐立志

摘要：隨著社會的發(fā)展，私家車的使用越來越多，給城市交通出行帶來了很大的壓力，也給人們的生活帶來很多不便。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推動新型交通方式的誕生，地鐵等城市軌道交通車輛逐漸成為發(fā)達(dá)城市主要交通方式，這種交通方式不僅節(jié)約利用城市空間，也能夠緩解傳統(tǒng)交通方式的壓力，然而城市軌道交通車輛建設(shè)施工較為復(fù)雜，尤其是電氣系統(tǒng)的安裝，既要考慮各種電氣設(shè)備的性能，還要考慮電氣系統(tǒng)的安全，接地措施則是保障安全的必要手段。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;車輛電氣系統(tǒng);接地

引言

為了保證車輛的正常運(yùn)行與乘客的安全，需要定期檢查車輛的電氣系統(tǒng)，確保各種接地情況科學(xué)合理。分析城市軌道交通車輛的電氣系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)與措施，提出提升城市軌道交通車輛電氣系統(tǒng)接地策略，為同類工程提供參考。

1城市軌道交通車輛的電氣系統(tǒng)主要構(gòu)成

1.1城市軌道交通車輛的牽引與制動控制系統(tǒng)

任何交通工具中的牽引與制動控制系統(tǒng)都是缺一不可的。軌道交通車輛的傳動控制由電動機(jī)驅(qū)動來實(shí)現(xiàn)車輛的牽引，是以牽引電機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)電動機(jī)的牽引力與速度，達(dá)到車輛的牽引與制動。由空氣制動、摩擦制動、電制動與制動指令系統(tǒng)等組成的復(fù)合制動控制系統(tǒng)。軌道交通車輛的牽引與制動能力的功能質(zhì)量直接影響車輛的運(yùn)行情況與運(yùn)輸安全。由于站點(diǎn)的間距較短，所以軌道交通車輛的停車頻繁，為了在時(shí)間內(nèi)到達(dá)站點(diǎn)，需要城市軌道交通車輛具有較高的牽引加速與制動減速技術(shù)與質(zhì)量。

1.2城市軌道交通車輛的輔助供電系統(tǒng)

城市軌道交通車輛的輔助供電系統(tǒng)，主要提供三相交流輸出、單相交流輸出、直流輸出，主要功能是為車輛中空調(diào)、空壓機(jī)、通風(fēng)機(jī)、照明、蓄電池充電等輔助設(shè)備供電。傳統(tǒng)城市軌道交通車輛大多采用旋轉(zhuǎn)式電動發(fā)電機(jī)組供電，但設(shè)備大、輸出效率低且容量小，電源輸出電壓受直流發(fā)電機(jī)組工作影響，可靠性低。近年來大城市都引進(jìn)了采用靜止式輔助逆變電源的城市軌道交通車輛，其輸出的電壓品質(zhì)好、工作性能安全、電源使用率較高。

1.3城市軌道交通車輛的車門控制系統(tǒng)

城市軌道交通車輛的車門與乘客接觸最多，并且車門的開關(guān)動作頻繁、車門數(shù)量多，也是故障發(fā)生最多的部件，車門正常運(yùn)作關(guān)系到運(yùn)營的安全與乘客人身安全。車門控制系統(tǒng)中有控制開關(guān)、控制電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)三個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)從車門狀態(tài)指示、車輛客室車門系統(tǒng)與列車牽引的連鎖、關(guān)門到位指示開關(guān)與動態(tài)關(guān)門控制、關(guān)門到位指示、行車開門與列車制動、開門關(guān)門操作與列車的狀態(tài)等方面入手，有針對性地強(qiáng)化了安全設(shè)計(jì)，為乘客的安全提供保障。

2城市軌道交通車輛的電氣系統(tǒng)接地措施

2.1工作接地

工作接地有高壓與低壓回流工作接地兩種。其中，低壓回流工作接地，主要是使電氣系統(tǒng)中的低壓電路有準(zhǔn)確的電位，讓電路中的雜散性信號電流進(jìn)行回流。而高壓回流工作接地，是引導(dǎo)接觸網(wǎng)中電流進(jìn)入軌道中，經(jīng)過相關(guān)程序處理后再回流到變電站，確保城市軌道交通車輛處于安全、穩(wěn)定的電氣回路中。在高壓回流電路的設(shè)計(jì)中，要確保接觸網(wǎng)輸出的電流都能回流到電源中，確保車輛的電氣系統(tǒng)在運(yùn)行中不會出現(xiàn)故障與漏電現(xiàn)象。

2.2安全接地

安全接地主要是為了保護(hù)車輛設(shè)備與人員的安全。例如在與接近100mA的直流電接觸時(shí)，人體感覺四肢發(fā)熱，接觸面的皮膚感覺到疼痛。而接觸300mA以下的橫向電流，幾分鐘后時(shí)間與電流量增加，會造成心律失常、頭暈、電流燒傷痕跡，甚至失去知覺。如果接觸數(shù)安培的電流，幾秒內(nèi)就可造成內(nèi)部燒傷或引發(fā)心室纖維性顫動導(dǎo)致死亡。而軌交車輛中多數(shù)電氣設(shè)備的電壓都在110～1500V間，如果漏電會出現(xiàn)嚴(yán)重事故。而車輛的安全接地主要是為了防止乘務(wù)人員、乘客與檢修工作人員，在接觸電氣設(shè)備中元器件受到電擊傷害。所以在設(shè)計(jì)車輛時(shí)應(yīng)將所有容易接觸漏電的電氣設(shè)備都裝在車輛箱體與內(nèi)裝板內(nèi)，而金屬箱體都通過接地線連接車體，車體又因接地線和回流軸端的連接與軌道連通，所以軌道在地電位。發(fā)生設(shè)備漏電時(shí)，通過人體的電流就可控制在安全區(qū)域，由于車體、接地線與軌道的串聯(lián)阻抗小于人體的阻抗，確保不會出現(xiàn)觸電情況。

2.3屏蔽接地

城市軌道交通車輛的屏蔽接地有電場屏蔽與趨膚效應(yīng)兩種。趨膚效應(yīng)就是交變電流流經(jīng)導(dǎo)體時(shí)，相互的感應(yīng)作用使導(dǎo)體表面通過的電流不均勻，導(dǎo)體表面靠近電流處電流密度較高，在車輛快速運(yùn)行中趨膚效應(yīng)越明顯，容易產(chǎn)生危險(xiǎn)。所以設(shè)計(jì)人員選取了表面積較大的編織接地線，讓軌道交通車輛正常、安全地運(yùn)行。如當(dāng)下使用的接地線雙重屏蔽電纜，信號回流線是內(nèi)層屏蔽，地環(huán)路產(chǎn)生的電磁干擾會經(jīng)過外層的屏蔽，信號電流會經(jīng)過兩根導(dǎo)線表層。而屏蔽層中的干擾在互感感應(yīng)下流向?qū)Ь€表面，信號回路中干擾會相互消除，實(shí)現(xiàn)了屏蔽接地的目的。雙重屏蔽電纜成本較低，使用簡單方便，因此得到廣泛應(yīng)用。

3提升城市軌道交通車輛的電氣系統(tǒng)接地策略

3.1科學(xué)使用接地地阻

城市軌道交通車輛多數(shù)采用鋁合金材料，在與鋼軌間的運(yùn)行過程中，電阻值較小，會出現(xiàn)一些散雜電流，長期將會影響車輛軸承與接地裝置的壽命。所以要消除這些散雜電流，可以使用接地電阻轉(zhuǎn)移電流。但是為減少回流進(jìn)入車體，還要對列車單元間實(shí)施并聯(lián)電阻，連接車體與列車車鉤，阻斷了車體件的散雜電流，杜絕重聯(lián)現(xiàn)象，防止電壓過大。

3.2合理設(shè)計(jì)軌道交通車輛接地線

城市地鐵與動車的電氣系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)要遵循接地原則，在確保接線的安全上保證車輛及人員的安全，滿足電磁兼容性能設(shè)計(jì)相應(yīng)的接地線路，主要掌控好漏電、雷擊、靜電引流等接地設(shè)計(jì)。保證接地回流線與接地裝置的阻抗性一致，采用回流電路接地、電位差接地、高壓電路回流接地進(jìn)行有效的處理，確保車輛安全運(yùn)行，保證經(jīng)濟(jì)適用。接地設(shè)計(jì)要避免依賴相關(guān)機(jī)械設(shè)備，防止接地不恰當(dāng)破壞車輛的構(gòu)架與外殼等使用情況。接地布線設(shè)計(jì)要注意相關(guān)的溫度、載流能力、機(jī)械強(qiáng)度等，根據(jù)布線標(biāo)準(zhǔn)合理設(shè)計(jì)，保證接地線的布局合理與安全。保護(hù)接地線一般采用鍍錫軟銅絞線，防腐蝕功能較好，導(dǎo)電性也較高;合理設(shè)置接地線長度，使電阻值低于人體承受度。設(shè)計(jì)與實(shí)施接地中要保證接觸的牢固性;針對不同金屬的焊接情況，要注意實(shí)施防腐蝕處理;為了防止不同金屬接觸出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，可在接觸面涂抹油漆;為了杜絕斷流現(xiàn)象，在車頂安裝避雷器非常必要，以確保電氣設(shè)備沒有過流現(xiàn)象。但車輛使用中實(shí)際影響的情況太多，還要根據(jù)具體情況使用合適的接地技術(shù)。

結(jié)束語

隨著我國交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展，城市軌道交通車輛將會加大應(yīng)用力度，雖然其有效緩解了城市交通壓力，但仍然對人們產(chǎn)生較大的安全威脅，因此需要技術(shù)人員做好電氣系統(tǒng)接地措施，并制定計(jì)劃定期對城市軌道交通車輛及電氣系統(tǒng)進(jìn)行檢修，檢修人員也需要強(qiáng)化自身安全意識，避免自身發(fā)生觸電事故，只有做好接地措施建設(shè)，經(jīng)常進(jìn)行電氣系統(tǒng)維護(hù)，才能發(fā)揮城市軌道交通車輛的運(yùn)行價(jià)值。

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