基于城市軌道交通電氣安全技術研究

左晶龍

摘要：當前階段，城市整體規劃布局的優化調整，推進了交通運輸體系的建設，信息化、智能化技術在城市交通系統中的應用逐步深入，為現代軌道交通網絡的鋪設提供了有力的支持。電氣系統作為支持城市軌道運輸設施建設與使用的重要技術，其技術實踐應用的形式不同，安全防護性能也存在差異。為有效提升城市軌道車輛運輸的安全性、高效性與有序性，本文從現階段軌道運輸電氣系統的主要構成出發，對電氣安全防護工作、安全、屏蔽接地技術的實際應用進行系統的探析。

關鍵詞：控制系統;工作接地;安全防護

城市軌道作為現代交通運輸產業發展的重要方向，具有運行速率高、乘客承載量大、資源消耗量低、經濟適用等方面的優勢，是新時期城市基礎設施建設的重要內容。在車輛實際運行過程中，由于牽引、制動、控制等系統的構成較為復雜，為有效控制軌道運輸的安全隱患，需要結合車輛運行需求、電氣設備配置、系統運維周期等方面出發，合理設計安全防護系統，在實際管理過程中，加強車輛狀態檢測，運用智能化、自動化技術，進行在線監測，最大限度的避免安全事故的發生，為城市交通建設的現代化發展提供保障。

一、城市軌道運輸電力系統的主要構成

1、牽引、制動系統

牽引、制動系統是軌道交通運輸系統中關鍵性技術應用，通過牽引與制動系統的設計與實行，可以對車輛運行速度、停車與啟動、承載力等進行控制，是軌道車輛運行控制的核心技術，與車輛整體運行狀態有著直接的關系。通常情況下，城市軌道交通是利用設備的組件之間的相互摩擦進行制動或者是組件與空氣之間的相互摩擦進行制動。在軌道交通運輸體系中，牽引系統的作用原理較為直觀，為保證運輸效率、質量符合預定目標，應對車輛運行牽引力進行精細化控制，避免由于牽引力過高、過低，造成的安全事故問題。

2、供電系統

電氣系統的穩定、安全運行，需要充足的能源進行供應。目前，軌道交通運輸體系的主要能源供應是電力系統。電力系統在提供電力支持的過程中，不僅需要為車輛運行配備足量的電力，同時，還需要為車輛內部的溫度調控、照明等設備提供能源基礎。當前階段，軌道車輛電力供應輸出以直流電為主。

3、控制系統

智慧城市建設理念的影響下，軌道交通作為城市基礎運輸設施，在運營管理的過程中，應逐步完善控制系統功能，推進智能管理平臺的建設與完善，注重電氣系統中，電力機構、線路運行以及開關的自動化控制，加強安全防護的整體建設投入，為軌道交通體系的高效、安全利用奠定基礎。

4、傳動系統

傳動系統作為軌道運輸系統的重要構成，與車輛運行質效、安全等有著密切的關系。為有效緩解城市交通壓力，滿足乘客多元化的出行需求，需要傳統系統具有高效傳導的性能。現階段，軌道交通運行系統的結構較為復雜，存在站點人員密度分布不均勻、車輛啟動與停車頻繁、站點之間的距離短等特點，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定的傳動系統作為支撐，傳動系統的電氣安全要求較高。

二、城市軌道運輸系統電氣安全防護技術的實際應用

1、工作接地電氣安全防護技術

（1）高壓接地

高壓回流接地在軌道交通運輸體系中的實際應用是指，將接觸網絡中的高壓電流通過接地的形式，導入軌道中，電流回流到變電站，形成穩定的回路，為軌道運輸車輛提供供電支持。在進行高壓電流回路設計的過程中，應確保電路中的電流可以有效回流到變電站中，最大限度的避免出現電路損壞、故障、觸電風險。需要注意的是，高壓接地電路設計中，需要兩條以上不同通路的路線可以進行回流，以防某一條電路故障導致的風險問題。

（2）低壓接地

低壓接地安全防護技術通過為低壓電路運行設置基準電位，提供分散信號的通道。由于電路需要同時使用同一接地線，產生阻抗，在后端的電流會逐步疊加阻抗，一旦電流出現變化，對前端電路電壓也會產生一定的影響，導致負載增強，形成共組抗干擾。當高頻信號作用時，地線的阻抗會受到感抗影響，干擾影響加劇。為此，為有效控制數字信號對電流控制模擬信號的共阻抗干擾影響，應設置單獨接地裝置。

2、安全接地防護技術的具體應用

（1）人身安全防護

人身安全防護的技術控制體現在兩方面：一方面，控制人體阻抗。軌道交通電氣系統中的人體阻抗實質上是指個體體制差異化影響下的抗阻數值。通常情況下，電壓越大，人體阻抗數值會隨之增加;反之，電壓越高，皮膚產生的阻抗會隨之降低。同時，電位施加程度不同，人體阻抗數值也會出現變化;另一方面，車輛接地防護技術。為了控制乘客、工作人員受電氣運行影響出現的安全風險，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，車體利用接地線連接到回流軸端，實現與鐵軌的聯通。如果設備出現漏電、故障等問題，人體抗阻大于車體與相關設備產生的串聯阻抗，可以有效控制人體電流處于安全范圍區間，提升軌道交通運行的安全性、舒適性。

（2）設備安全防護

設備安全防護的技術應用包括兩個方向：一是防雷接地技術應用。該種技術需要在受電弓后端裝設金屬避雷裝置，控制軌道車輛的抗雷擊性能，限制雷擊續流幅度與維持時間;二是高壓電氣設備的外殼接地管理。通過外殼接地可以有效到出外殼上積累過多的電荷，避免設備由于絕緣損耗導致的帶電風險，能夠評屏蔽較大的電場，一旦電荷過高，可以及時啟動電源保護裝置，自動斷電。

3、屏蔽接地安全技術的實際應用

（1）集膚效應

變電流在經由導體時，大部分是在導體表面流動，產生集膚效應，電流頻率越高，集膚效應產生的影響越大。為有效控制集膚效應的影響，高頻接地線路應選擇表面積較大的編制編織電纜。

（2）屏蔽電場

當屏蔽層沒有進行接地時，等效電路在運行過程中，騷擾電壓通過導線產生與屏蔽層電容耦合的效果，并在屏蔽層上展現。然后借由屏蔽層與相關導線再次耦合，對導線電路的正常運行產生干擾。當屏蔽層處于接地狀態，相當于短路，耦合電容短接到地，無法把騷擾傳導給導線，電場屏蔽只需要把屏蔽層單端進行接地就可以，同時，應盡量選擇編制層緊密的屏蔽接線電纜，確保芯線防護緊密。

（3）屏蔽磁場

通過屏蔽層的設置，在阻隔層外部回流磁場與屏蔽磁場會相互抵消，產生較好的屏蔽效果。該種屏蔽效應既可以作為主動屏蔽模式，也可以作為被動屏蔽機制的運行基礎。在回流頻率處于低頻范圍中，回流會借由地線傳送到電源負極中;處于高頻范圍，應設置雙端接地，或雙端負線回路，保證屏蔽層實際安全防護效果。

（4）地環路影響

交通軌道接地點間如果出現降壓現象，將會逐步形成環路，即增加負載電壓。環路的電壓除了信號源電壓外，還可能會產生噪聲電壓。由噪聲電流運行與屏蔽層間電阻乘積產生的電壓影響，將會在一定程度上削弱屏蔽層對磁場、電場阻隔效應。

結語：

城市交通運輸需求的多元化、復雜化轉變，對電氣系統的運行效率與安全性等都提出了更高的要求。軌道交通運輸體系由牽引系統、供電系統、控制系統與傳動系統共同構成，為有效提升車輛系統的運輸安全，不僅應加強電氣設備的維修、養護與管理，不斷完善智能化、自動化控制功能，同時，還應設置對應的接地安全防護機制，通過工作接地、屏蔽接地與安全接地等技術手段的有效規劃、實行，提升軌道運輸的安全性、穩定性與舒適性，為現代城市交通體系的建設與完善夯實基礎。

參考文獻

[1]康洪銘.論電氣化在安全交通上的應用[J].中國科技投資，2018（04）：103;

[2]吳文彬.城市軌道交通車輛電氣牽引技術分析與研究[J].名城繪，2018（2）：702;

[3]殷玥.城市軌道交通車輛電氣系統接地措施探討[J].通信電源技術，2018，35（02）：253-254;

[4]王瑩瑩.城市軌道交通智能綜合監控系統及關鍵技術分析[J].通信電源技術，2018，172（04）：69-70.