計及回流系統設備行為過程的鋼軌電位動態仿真

劉 煒 楊 龍 李國玉 李思文 樊國楨

計及回流系統設備行為過程的鋼軌電位動態仿真

劉 煒1楊 龍1李國玉2李思文1樊國楨1

（1. 西南交通大學電氣工程學院 成都 611756 2. 青島地鐵集團有限公司 青島 266021）

為控制雜散電流與鋼軌電位，鋼軌電位限制裝置（OVPD）、連接裝置（CD）等設備廣泛運用于軌道交通運營線路，直流牽引供電系統中的鋼軌電位異常問題越來越引起重視?；亓飨到y設備的狀態切換會造成鋼軌電位動態分布發生顯著變化。建立回流系統等效電路模型時不應只考慮正線，也應當考慮段場以及回流設備的行為過程。為此，該文建立OVPD和段場等效電路的通用模型，并提出計及回流設備行為過程的直流牽引供電計算方法。以某實際地鐵工程為例，對運營線路進行仿真，采用該文算法的計算結果與實際工程中的鋼軌電位變化過程更加吻合。在此基礎上，討論分析正線與段場之間的相互影響，結果表明，段場單向導通裝置（UCD）的設置無法避免正線與段場之間的相互影響；段場鋼軌直接接地更易惡化正線鋼軌電位，相較于正線與段場之間采用阻斷式連接裝置（BCD）的情況下，正線鋼軌電位max和min分別提高34.46%和降低33.97%。

直流牽引供電系統 連接裝置 鋼軌電位 雜散電流

0 引言

國內的直流牽引供電系統主要采用750V或1 500V供電，列車通過受電弓由接觸網取電，鋼軌回流。鋼軌雖然通過扣件絕緣安裝在混凝土道床上，但是由于受到運營環境、技術條件等因素限制，鋼軌與道床結構之間往往無法做到完全絕緣，鋼軌總會泄漏部分電流至大地，形成雜散電流[1-3]。列車在正常行駛過程中，牽引電流可達到數千安，由于鋼軌自身存在阻抗且受雜散電流影響，鋼軌與大地之間不可避免地存在鋼軌電位問題[4-5]。而目前國內地鐵運營時的鋼軌電位經常達到120V甚至更高，對地鐵運營造成嚴重影響。

為了減少雜散電流和鋼軌電位，國內外學者做了大量研究。文獻[6]提出應結合潮流計算方法分析直流牽引供電系統雜散電流，并研究了在正常運行以及線路短路情況下沿線鋼軌對地電壓空間分布。文獻[7]基于CDEGS軟件建立地鐵供電系統雜散電流仿真模型，研究了過渡電阻對地鐵雜散電流分布影響，并在此基礎上估算了鋼軌和排流網的年腐蝕量。文獻[8]利用建立的三層網絡模型，研究了不均勻過渡電阻對雜散電流的影響，結果表明，不均勻過渡電阻雖然不會影響鋼軌上的電壓降，但是會改變鋼軌對地電位分布。文獻[9]對比分析了不同電流跨區間傳輸情況下的鋼軌電位變化，指出有效避免跨區間授流，可大大降低線路鋼軌電位幅值。

GB 50157-2013《地鐵設計規范》中規定，在正常雙邊供電運行時，站臺處走行軌對地電位不應大于120V，車輛基地庫線走行軌對地電位不應大于60V[10]。為防止鋼軌電位過高對人體造成危害，在各個車站都安裝鋼軌電位限制器（Over-Voltage Protection Device, OVPD），用以監測鋼軌與大地之間的電壓[11]。實際上，當某車站OVPD合閘后，該車站的鋼軌電位會被鉗制到地電位，鄰近車站的鋼軌電位將升高或降低，從而造成鋼軌電位問題在線路上的傳播。文獻[12]為準確評估動態牽引網絡的鋼軌電位與雜散電流，建立了考慮OVPD和排流裝置行為機理的仿真模型。仿真結果表明，在多個列車運行過程中，鋼軌電位和雜散電流很大程度上受OVPD和排流裝置的運行影響，并且可以通過調整OVPD動作后的接地電阻值，降低鋼軌電位和雜散電流。文獻[13]仿真結果表明，單處的鋼軌電位控制過程會導致全線鋼軌電位分布的動態改變，從而引起其他位置OVPD的聯鎖動作。目前，段場鋼軌主要存在兩種接地形式：①直接接地；②采用OVPD懸浮接地。段場與正線之間的鋼軌接地方式不完全相同，單向導通裝置（Unidirectional Connection Device, UCD）為雜散電流提供路徑的同時，使得正線和段場的鋼軌電位互相影響。

綜合國內外研究文獻來看，影響雜散電流與鋼軌電位的因素眾多。直流牽引供電系統中，回流設備的狀態切換會引起系統參數發生變化，卻少有文獻關注OVPD和正線與段場連接裝置（Connection Device, CD）的行為過程以及段場鋼軌接地方式對鋼軌電位動態分布造成的影響。因此，本文考慮了OVPD和CD的行為過程以及正線和段場的不同接地方式，提出一種計及回流設備行為過程的直流牽引供電計算方法，在迭代過程中對回流系統參數進行修正。并針對某地鐵運營線路，對比實測與仿真的鋼軌電位變化過程，驗證了算法的有效性，討論分析了正線與段場之間的相互影響。

1 城市軌道交通回流系統模型

城市軌道交通供電系統主要包括整流機組、接觸網、牽引網、OVPD和CD等，城市軌道交通供電系統如圖1所示。

城市軌道交通的24脈波整流機組可采用理想電壓源串聯電阻的戴維南等效電路或理想電流源并聯電阻的諾頓等效電路對其進行建模[14]。

列車是軌道交通的主要負荷，當列車處于牽引工況時，從牽引網吸收功率，當其處于制動工況時，向牽引網回饋功率?？紤]到列車功率受網壓波動較小，采用恒功率源對其進行等效建模。仿真過程中，每個仿真時刻的列車功率保持不變，接觸網授流在迭代過程中根據牽引網壓實時修正。

圖1 城市軌道交通供電系統

在對牽引網進行建模時，采用“接觸網、鋼軌、大地”的三層網絡模型，鋼軌與大地存在過渡電阻，為模擬鋼軌電位與雜散電流情況，通過p型單元電路縱向連接。

以下為本文對直流牽引供電系統回流系統主要設備的行為過程進行建模。

1.1 OVPD通用模型

忽略OVPD分合閘的中間過程，其工作狀態可分為分閘和合閘狀態。由OVPD的控制特性可知，只有當OVPD合閘時，鋼軌直接接地，時刻OVPD所在位置處的鋼軌對地電阻為

式中，()為時刻OVPD的狀態；0為OVPD處于分閘狀態；1為OVPD處于合閘狀態；dj為OVPD處于分閘狀態時的鋼軌對地電阻；dv為OVPD處于合閘狀態時的鋼軌對地電阻。

影響OVPD工作狀態的參數主要為OVPD的段動作整定值U、U的對應動作延時t、動作后的復歸時間re以及其所在位置處的鋼軌對地電壓(,)。目前，常見的OVPD整定值方案多為Ⅲ段整定值方案。為避免OVPD裝置動作后復歸產生的操作過電壓導致裝置誤動作的情況，也提出了多段整定值方案。據此，OVPD的狀態切換策略如圖2所示。圖中，D0為(,)≥U的持續時間，D1為OVPD處于合閘狀態的持續時間。

對于OVPD的合閘過程而言，不僅要滿足當前時刻(,)≥U，還要滿足其持續時間D0≥t的條件；而當OVPD處于1時，只要滿足D1≥re的條件，OVPD即可實現分閘。

圖2 OVPD狀態切換策略

1.2 段場通用等效電路模型

在地鐵正線和車輛段、停車場之間一般設置鋼軌絕緣節，段場分布情況如圖3所示。鋼軌絕緣節的部位通常并聯CD，以避免列車經過絕緣節時出現打火現象。因此，建立段場的通用等效電路模型時必須考慮CD的控制特性。

圖3 段場分布情況

現有CD主要分三種類型：①UCD，由反并聯的二極管與晶閘管消弧支路組成，通過鋼軌電位控制晶閘管的工作狀態；②阻斷式連接裝置（Blocking Connection Device, BCD），通過列車信號控制，當有列車經過時，BCD導通閉合，無列車經過時，保證正線與段場之間電氣分隔；③貫通式連接裝置(Through Connection Device, TCD)，正線與段場之間完全電氣連通。綜合考慮段場CD的控制特性和鋼軌的接地方式后，段場的等效電路模型如圖4所示。圖中，1為X1～X2之間的鋼軌電阻；z為X2～X3和X4～X5之間的等效電阻，如式（2）所示；2為X3～X4之間的鋼軌電阻；3為X5～X6之間的鋼軌電阻；d1～d5為相應區段的鋼軌對地過渡電阻；k為X6處采用不同鋼軌接地方式下的鋼軌對地電阻，如式（3）所示。

圖4 段場的等效電路模型

式中，C為CD類型；C0、C1、C2為段場分別采用UCD、BCD和TCD；F為UCD二極管的正向導通電壓降；C為裝置消弧支路的觸發電壓；D()為時刻CD兩側的電壓差；j為鋼軌絕緣節電阻；0為CD導通后的電阻；D為列車通過信號，D0為未檢測到列車通過，D1為檢測到列車通過。

式中，Q為段場鋼軌的接地方式；Q0為直接接地；Q1為通過OVPD懸浮接地；dk為鋼軌直接接地電阻。

2 計及回流設備行為過程的直流牽引供電計算方法

計及回流設備行為過程的直流牽引供電計算方法主要由內外兩層循環組成，外層循環包括整流機組、段場、OVPD的計算模型調整；內層循環用于供電系統網絡的單次求解計算。其步驟如下：

（1）掃描列車運行圖。通過讀取牽引計算結果，獲得當前時刻的列車信息，確定列車的位置和功率以及接觸網授流情況。

（2）初始化系統參數。任意牽引所初始工作狀態為整流狀態（REC），全線OVPD設置為0，電壓收斂精度為。

（3）掃描全線元件。根據各元件（整流機組、段場、OVPD、CD等）時刻狀態，更新節點-支路導納矩陣信息。

（4）對形成的直流牽引供電系統節點-支路導納矩陣進行求解計算。

（5）根據求解得到的各節點電壓、支路信息等，判斷電壓是否滿足收斂條件。若不滿足，返回步驟（3）；若滿足，則繼續。

（6）判斷列車節點電壓是否達到車載制動電阻起動電壓on。若達到，起動車載制動電阻，返回步驟（3）；否則，繼續。

（7）判斷牽引所的狀態是否合理。若不合理，則調整牽引所狀態，返回步驟（3）；若合理，則繼續。

（8）根據式（2）判斷CD的z阻值是否需要修改。若是，則調整支路信息，并返回步驟（3）；否則，繼續。

（9）判斷OVPD狀態()是否滿足切換條件。若滿足，則根據式（1）調整支路信息，返回步驟（3）；否則，繼續。

（10）判斷是否達到仿真結束時刻。若是，仿真結束；否則，=+1，返回步驟（3）。

計及回流設備行為過程的供電計算算法流程如圖5所示。

圖5 計及回流設備行為過程的供電計算算法流程

3 算法驗證

為驗證算法的有效性，對某地鐵運營線路進行供電計算，結合實測進行對比分析。

3.1 仿真條件

該線路全長為58.35km，采用直流1 500V接觸軌授流，鋼軌回流。全線共設置22個車站，1段1場，牽引所18個，其中3個區間所，該地鐵工程系統如圖6所示，各牽混所的位置分布見表1。其中，停車場A位于車站6和車站7之間，與正線交界處為7.44km處，車輛段B位于車站22號和車站23號之間，與正線交界在50.78km處。段場的CD類型為C0，OVPD及UCD詳細設備參數見表2，表中，括號內表示段場的OVPD整定值。接觸軌電阻為0.010 6W/km，鋼軌電阻為0.02W/km。環境條件對鋼軌對地過渡電阻影響較大，而該運營線路正線分為地下段和地上段。同時，對該運營線路的不同環境區段進行了鋼軌對地過渡電阻檢測，仿真時采用真實測量值，設置地下段鋼軌對地過渡電阻dx=1.816W·km，地上段鋼軌對地過渡電阻ds= 19.119W·km，段場與正線的鋼軌對地過渡電阻保持一致。

圖6 某地鐵工程系統

線路的車輛參數見表3，全天采取大、小交路發車，大交路為牽混所1～25號，發車間隔890s；小交路為牽混所1～20號，發車間隔425s。牽引計算模擬得到的上下行列車速度-位置曲線和功率-位置曲線如圖7所示。仿真總時長890s，列車在正線 運行。

表1 某地鐵工程牽混所分布

Tab.1 Location distribution of traction mixed substations for certain subway project

表2 設備參數

Tab.2 Device parameters

表3 車輛參數

Tab.3 Train parameters

3.2 實測驗證

最靠近段場的正線車站的鋼軌電位變化情況更能直接反映段場對正線的影響。為此，選取該線路車站22號以及車輛段B的鋼軌對地電位進行同步監測。測量時，不同位置的設備檢測信號通過GPS同步授時，監測點的詳細布置方案如圖8所示。

同時，對該運營線路的鋼軌電位進行仿真，并與實測鋼軌電位進行比較，車輛段B的OVPD動作前后鋼軌電位如圖9所示。圖9a為車輛段B的鋼軌電位變化過程，圖9b為車站22號的鋼軌電位變化過程，1和2分別為車輛段B的OVPD動作與復歸時刻。

圖8 監測點位置分布

圖9 車輛段B的OVPD動作前后鋼軌電位

當靠近車輛段B的正線鋼軌電位為負時，UCD的二極管環節導通，鋼軌電位通過UCD傳遞至車輛段B內。由于段場內OVPD的整定值為60V，在1時刻動作，鋼軌直接接地，鉗制正線的鋼軌電位。因此，供電計算中如果不考慮CD和段場內OVPD的行為過程，如車站22號所示，正線和段場的鋼軌電位過程仿真差別較大。因仿真條件設置與實際過程中的接觸軌授流情況和全線鋼軌對地過渡電阻情況不完全一致，仿真與實測結果之間雖然存在一定差異，但在誤差允許范圍內。其中，考慮段場后的車站22號的鋼軌電位仿真結果與實測鋼軌電位的Pearson相關系數達到0.99，絕對誤差的平均值為1.29V。

4 討論與分析

為進一步探究不同條件下正線與段場之間的關系，改變仿真條件設置見表4。表中，Q(1/V)為段場鋼軌采用OVPD懸浮接地時，OVPD的I段整定值，Q0(/)表示段場內鋼軌直接接地。

表4 仿真條件設置

Tab.4 Simulation condition setting

4.1 正線過渡電阻變化對段場的影響

對仿真期間890s內段場OVPD動作次數進行統計，動作次數見表5。

表5 段場OVPD動作次數統計

Tab.5 Statistics of OVPD closing times in the parking lot and depot

Case2、Case4、Case6和Case8，段場OVPD均多次動作。其中，Case6和Case8中僅車輛段B的OVPD動作。原因是dx不達標，鋼軌電位普遍偏低，而停車場A距離地下段較近，正線傳遞至停車場A的鋼軌電位未滿足OVPD的狀態切換條件。而線路首端鋼軌對地過渡電阻低，導致線路末端的鋼軌電位普遍上升，車輛段B受正線鋼軌電位的影響，更加頻繁動作。

CD為C0或C2時，僅Case9仿真過程中段場的OVPD沒有動作，其原因是Case9中段場OVPD的整定值設定與正線保持一致。正線與段場OVPD的設置均是為了保障人身安全，保持正線和段場OVPD整定值一致，既能兼顧人生安全，又能夠有效避免段場OVPD頻繁動作。

4.2 正線過渡電阻全線達標情況下正線與段場之間的相互影響

圖10為停車場A鋼軌接地支路電流。段場CD為C0或C2，且鋼軌直接接地時，大量的雜散電流通過停車場A泄漏或收集，附近的管道及其他金屬結構也將受到極其嚴重的腐蝕。當段場采用OVPD懸浮接地時，只有正線通過CD傳遞至段場內的鋼軌電位滿足OVPD的狀態切換條件時，OVPD才會動作。OVPD動作后，段場收集或泄漏雜散電流與鋼軌直接接地情況基本保持一致。段場采用OVPD懸浮接地能夠有效抑制其收集或泄漏的雜散電流。

圖10 停車場A鋼軌接地支路電流分布情況

段場CD類型以及鋼軌接地方式不同，導致段場對正線造成影響程度也不同。選取Case2車輛段B的OVPD動作前一仿真時刻進行分析，如圖11所示，L1、L2分別為表示停車場A、車輛段B與正線鋼軌的交界。Case1正線鋼軌電位分布與其他仿真條件下的鋼軌電位分布有明顯差異，Case2、Case4與Case3有略微差異。其原因在于，供電計算時，UCD達到導通條件，而Case1中段場鋼軌直接接地，正線鋼軌電位立刻被鉗制；Case2、Case4中段場鋼軌采用OVPD懸浮接地，故仿真得到的鋼軌電位基本保持一致。

圖11 正線鋼軌電位分布情況

圖12為仿真時間段內的正線鋼軌電位最值分布情況。Case2、Case3和Case4的正線鋼軌電位最值基本保持一致，而Case1差別較大。段場鋼軌直接接地會惡化距離段場較遠處的正線鋼軌電位。其中，車站10號的鋼軌電位惡化程度最嚴重，max= 138.101V，min=-117.288V，相較于Case3分別提高34.46%和降低33.97%。

圖12 正線鋼軌電位最值分布情況

4.3 正線過渡電阻部分區段不達標情況下正線與段場的相互影響

Case5仿真過程中，車站10號的OVPD在第3s時動作，對比分析OVPD動作前一仿真時刻至復歸后的鋼軌電位，圖13～圖15分別為Case5、Case6和Case7正線鋼軌電位的動態變化過程。Case6與Case7中鋼軌電位基本一致，Case5差別較大。在第2s時（OVPD動作前1s），該站在Case7中鋼軌電位達到119.4V，而在Case5中達到127.6V。正線鋼軌對地過渡電阻部分區段不達標，易惡化鋼軌對地過渡電阻較高區段的鋼軌電位至限值附近。Case5和Case6段場均設置UCD，仿真期間僅Case5中正線OVPD動作，段場鋼軌直接接地對正線鋼軌電位影響程度最大。

圖13 Case5正線鋼軌電位動態變化過程

圖14 Case6正線軌電位動態變化過程

圖15 Case7正線軌電位動態變化過程

正線OVPD動作后，鋼軌直接接地，當有列車在附近牽引時，會有大量電流直接注入大地，圖16為該車站OVPD動作前一仿真時刻至復歸后的雜散電流泄漏情況。Case5中該車站OVPD動作后，注入電流最高達到1 884.75A。

圖16 車站10雜散電流泄漏情況

5 結論

本文建立了考慮OVPD、CD行為過程和段場接地方式的直流牽引供電系統仿真模型，并通過實測驗證了仿真模型在鋼軌電位動態計算方面的有效性。主要結論如下：

1）段場鋼軌采用直接接地的方式：①會導致段場直接收集正線泄漏的雜散電流，嚴重腐蝕段場附近的管線等金屬結構；②通過UCD的傳導，惡化正線的鋼軌電位，相較于采用BCD情況，鋼軌電位max和min分別提高了34.46%和降低33.97%。

2）段場采用UCD方案時，當正線鋼軌電位為負，鋼軌電位傳入段場，是段場內OVPD負電位頻繁動作的主要原因。段場OVPD頻繁動作，反過來又會惡化正線鋼軌電位和雜散電流。

3）正線鋼軌過渡電阻局部不達標，會惡化其他區段的鋼軌電位，傳遞至段場內，導致段場的OVPD更加頻繁動作。在保證人身安全的前提下，提高段場的鋼軌電位限值能夠減少段場的OVPD動作次數，進而避免段場鋼軌頻繁接地對正線鋼軌電位造成影響。

[1] 楊曉峰, 薛皓, 鄭瓊林. 基于雙向可變電阻模塊的雜散電流與軌道電位動態模擬系統[J]. 電工技術學報, 2019, 34(13): 2793-2805.

Yang Xiaofeng, Xue Hao, Trillion Q. Zheng. Stray current and rail potential dynamic simulation system based on bidirectional variable resistance module[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2019, 34(13): 2793-2805.

[2] 李國欣. 直流牽引回流系統分析及軌電位相關問題研究[D]. 徐州: 中國礦業大學, 2010.

[3] Dolara A, Foiadelli F, Leva S. Stray current effects mitigation in subway tunnels[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2012, 27(4): 2304-2311.

[4] Xu Yishao, Li Wei, Wang Yuqiao. Effects of vehicle running mode on rail potential and stray current in DC mass transit systems[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2013, 62(8): 3569-3580.

[5] Zaboli A, Vahidi B, Yousefi S, et al. Evaluation and control of stray current in DC-electrified railway systems[J]. IEEE Transactions on Vehicular Techno- logy, 2017, 66(2): 974-980.

[6] Rodriguez J V, Feito J S. Calculation of remote effects of stray currents on rail voltages in DC railways systems[J]. IET Electrical Systems in Transportation, 2013, 3(2): 31-40.

[7] 蔡力, 王建國, 樊亞東, 等. 地鐵走行軌對地過渡電阻雜散電流分布的影響[J]. 高電壓技術, 2015, 41(11): 3604-3610.

Cai Li, Wang Jianguo, Fan Yadong, et al. Influence of the track-to-earth resistance of subway on stray current distribution[J]. High Voltage Engineering, 2015, 41(11): 3604-3610.

[8] 朱峰, 李嘉成, 曾海波, 等. 城市軌道交通軌地過渡電阻對雜散電流分布特性的影響[J]. 高電壓技術, 2018, 44(8): 2738-2745.

Zhu Feng, Li Jiacheng, Zeng Haibo, et al. Influence of rail-to-ground resistance of urban transit systems on distribution characteristics of stray current[J]. High Voltage Engineering, 2018, 44(8): 2738-2745.

[9] 杜貴府, 張棟梁, 王崇林, 等. 直流牽引供電系統電流跨區間傳輸對鋼軌電位影響[J]. 電工技術學報, 2016, 31(11): 129-139.

Du Guifu, Zhang Dongliang, Wang Chonglin, et al. Effect of traction current transmission among power sections on rail potential in DC mass transit system[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2016, 31(11): 129-139.

[10] 地鐵設計規范: GB 50157-2013[S]. 北京: 中國建筑工業出版社, 2013.

[11] 陳民武, 趙鑫, 丁大鵬, 等. 城市軌道交通供電系統鋼軌電位限制裝置操作過電壓研究[J]. 中國鐵道科學, 2017, 38(6): 94-99.

Chen Minwu, Zhao Xin, Ding Dapeng, et al. Research on switching surge of rail over-voltage protection device in power supply system for urban rail transit[J]. China Railway Science, 2017, 38(6): 94-99.

[12] Du Guifu, Wang Jun, Jiang Xingxing, et al. Evalu- ation of rail potential and stray current with dynamic traction networks in multitrain subway systems[J]. IEEE Transactions on Transportation Electrification, 2020, 6(2): 784-796.

[13] 黃蕾, 杜貴府, 王俊, 等. 城軌回流系統動態排流與鋼軌電位控制仿真研究[J]. 鐵道標準設計, 2019, 63(10): 152-158.

Huang Lei, Du Guifu, Wang Jun, et al. Simulation of dynamic drainage and rail potential control in urban rail power supply system[J]. Railway Standard Design, 2019, 63(10): 152-158.

[14] 劉煒, 吳拓劍, 禹皓元, 等. 直流牽引供電系統地面儲能裝置建模與仿真分析[J]. 電工技術學報, 2020, 35(19): 4207-4215.

Liu Wei, Wu Tuojian, Yu Haoyuan, et al. Modeling and simulation of way-side energy storage devices in DC traction power supply system[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2020, 35(19): 4207- 4215.

Dynamic Simulation of Rail Potential Considering the Equipment Behavior Process of Recirculation System

11211

（1. School of Electrical Engineering Southwest Jiaotong University Chengdu 611756 China 2. Qingdao Metro Group Co. Ltd Qingdao 266021 China）

The abnormal rail potential in the DC traction power supply system has attracted more and more attention. In order to control the stray current and rail potential, the rail potential limiter over-voltage protection device (OVPD), the connection device connection device (CD) and other equipment are widely used in operating lines. The dynamic distribution of rail potential will be significantly changed with the state switching of the equipment. When establishing the equivalent circuit model of the recirculation system, not only the main line should be considered, but also the parking lot/depot and the behavior of recirculation equipment. To this end, this paper established a general model of parking lot/depot equivalent circuit and OVPD. And a DC traction power supply calculation method is proposed considering the behavior of the recirculation devices. Taking an actual subway project as a simulation example, the calculation results with the proposed algorithm are more consistent with the rail potential change process in the actual project. On this basis, the interaction between the main line and the parking lot/depot was discussed and analyzed. The results show that the setting of the unidirectional connection device (UCD) of the parking lot/depot cannot avoid the interaction between the main line and the parking lot/depot, and the direct grounding of rail in parking lot/depot is more likely to deteriorate the rail potential of the main line. Compared with the case of a blocking connection device (BCD) between the main line and parking lot/depot, the rail potentialmaxandminin main increased by 34.46% and decreased by 33.97%, respectively.

DC traction power supply system, connection device, rail potential, stray current

10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.210024

TM922.3

劉 煒 男，1982年生，副教授，研究方向為牽引供電系統理論與仿真、雜散電流與鋼軌電位和再生制動能量利用。E-mail: liuwei_8208@swjtu.cn（通信作者）

楊 龍 男，1997年生，碩士研究生，研究方向為雜散電流與鋼軌電位。E-mail: 572841475@qq.com

2021-01-07

2021-03-03

國家重點研發計劃子課題：基于車-地-軌耦合的雜散電流評估與控制技術資助項目（2017YFB1201103-05）。

（編輯 陳 誠）