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摘 要 探討了直流電力牽引的整流原理及諧波成分。通過現(xiàn)場動(dòng)態(tài)測試,分析了直流電力牽引不平衡電流對軌道電路的影響。單列列車運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生的諧波成分及牽引不平衡電流對信號系統(tǒng)的影響都在允許的范圍之內(nèi)。
關(guān)鍵詞 地鐵,信號系統(tǒng),電磁干擾,諧波,不平衡電流
車輛的電力牽引系統(tǒng)多采用軌道作為其回流線,與軌道電路利用同一對鋼軌傳輸電能和信息。盡管從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、工程技術(shù)(回流線、平衡棒、迷流網(wǎng)、軌旁選頻)等環(huán)節(jié)做了許多防范,然而,直流電力牽引對軌道電路信息是否具有干擾以及干擾機(jī)制尚無定論。上海軌道交通1、2、3號線均采用直流電力牽引方式,與我國電氣化鐵路的交流電力牽引有很大的不同。直流電力牽引對地鐵信號系統(tǒng)的電磁干擾研究作為一個(gè)新的課題,值得研究探討。
1 牽引供電方式
上海軌道交通的直流1500V牽引供電系統(tǒng)采用“浮空”供電方式(即正、負(fù)極均不接地)。圖1為地鐵牽引供電系統(tǒng)示意圖。其中,牽引變電所正極→接觸網(wǎng)(圖中線1)→車輛負(fù)載(圖中線2)→輪對→軌條→回流線(圖中線3)→牽引變電所負(fù)極(圖中線4),構(gòu)成供電系統(tǒng)主回流。另外,由于鋼軌直接敷設(shè)在整體道床中(整體道床中預(yù)制鋼筋組成排流網(wǎng)),鋼軌對地并非完全絕緣而形成迷流(圖中線5),經(jīng)迷流收集網(wǎng)和二極管回流到牽引變電所的負(fù)極,以減緩洞體和道床中鋼結(jié)構(gòu)骨架的電化腐蝕。
接觸網(wǎng)1500V“直流”電壓波動(dòng)范圍為1400~1800V,且時(shí)有突變;
列車制動(dòng)時(shí)逆變反饋電壓增幅近100V;
接觸網(wǎng)直流電流波動(dòng)范圍為0~1400A,與列車運(yùn)行關(guān)系密切。減速滑行不耗能,且時(shí)有逆變反饋電壓;
接觸網(wǎng)交流電流波動(dòng),峰峰值近100A,其諧波能量應(yīng)予以特別關(guān)注。
測試結(jié)果說明,接觸網(wǎng)電壓、電流隨列車狀態(tài)而有明顯變化。它們產(chǎn)生的相對高能諧波成分可能會(huì)隨機(jī)地介入到地鐵信號傳輸系統(tǒng)的頻帶內(nèi)。
3 牽引電流不平衡對信號系統(tǒng)的影響
兩側(cè)軌道阻抗的不平衡會(huì)造成牽引電流在兩軌條上流過不相等的電流值,從而在軌間形成不平衡電壓差ΔV=V左軌條-V右軌條。該電壓差和軌道電路信號疊加,其諧波極有可能干擾軌道電路信號的正常傳輸。 
4 結(jié)語
直流電力牽引方式對地鐵信號系統(tǒng)的影響,主要來自其非理想直流中的交流成分所產(chǎn)生的諧波和牽引電流的不平衡。它產(chǎn)生的諧波成分,可能會(huì)隨機(jī)地介入到地鐵信號傳輸系統(tǒng)的頻帶內(nèi),對信號系統(tǒng)的傳輸造成影響。它的交流成分也可產(chǎn)生牽引電流的不平衡,從而影響信號系統(tǒng)的傳輸。
對動(dòng)態(tài)監(jiān)測獲得的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)諧波成分及牽引不平衡電流對信號系統(tǒng)的影響都在允許的范圍內(nèi)。然而,測試過程中只使用了一列車,這和實(shí)際運(yùn)營時(shí)的情況是不同的。因此在實(shí)際運(yùn)營環(huán)境下,直流電力牽引對信號傳輸系統(tǒng)會(huì)不會(huì)產(chǎn)生影響還有待進(jìn)一步研究。
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