基于高速铁路典型车站牵引供电系统仿真模型的降低绝缘节两端电位差方案.pdfVIP

第37卷 ，第2期 中 国 铁 道 科 学 VoL37 No．2 2016年 3月 CHINA RAIIWAY SCIENCE M arch，2016 又草 编 亏 ：1001—463Z I2016J02—0070—08 基于高速铁路典型车站牵引供 电系统仿真模型的 降低绝缘节两端电位差方案 杨世武 ，李奕霖 ，陈海康 ，崔 勇 ，王俊飞。 (1．北京交通大学 电子信息工程学院，北京 100044； 2． 中国铁漕科学研有院 标濉计量研 所 。 京 100081) 摘 要：以兰新二线高速铁路某车站及其邻接区间为例，采用节点电压方程法建立该车站及其邻接区间全 并联AT牵引供电系统的仿真模型，仿真计算不同条件下列车在车站侧线通过或者发车时轨道电路绝缘节两端 的电位差。仿真结果表明：当列车牵引电流减小至 200A时，绝缘节两端的电位差可降至2OV以下；当道砟漏 泄电阻为 100Q ·km且列车牵引电流达到500A时，绝缘节两端的电位差将超过60V的安全接触电压；在增加 横向连接线后 ，当列车牵引电流不超过 300A时，绝缘节两端的电位差可降低至20V以下。由此得出在现有条 件下降低绝缘节两端电位差的解决方案：列车牵引电流应控制在 200A 以内；合理增设横向连接线。为从根源 上避免拉弧引发的绝缘节烧损现象，提出在车站侧线回流切断点处增加回流匹配器的方案，使其连接绝缘节两 端的扼流变压器，从而形成等电位，同时可有效隔离轨道电路信号。 关键词：高速铁路；车站侧线；牵引供电系统；轨道电路；绝缘节；电位差；回流匹配器 中图分类号：U223．61 文献标识码：A doi：10．3969／j．issn．1001—4632．2016．02．10 高速铁路现场运营表明，若对于牵引电流瞬态 上，目前现有文献中对牵引电流和信号传输的研究 电磁干扰的防护不完善，将导致高速铁路站场 内轨 多数集 中在线路区间条件下，而在车站条件下的 道电路相关设备的故障，例如轨道电路短时 “红光 较少 。 带”、绝缘节和信号电缆的烧损等。由于绝缘节是 在高速铁路环境下，列车行驶在无砟轨道上， 站 内轨道电路的重要组成部分，对列车位置的检查 牵引电流更大，钢轨的单位漏泄阻抗更高，因而造 以及对轨道 电路信号的电气隔离起着重要的作用， 成钢轨的电位更高；高铁站 内大量采用大号码道 因此，避免绝缘节故障是保障高速铁路正常运营的 岔，允许的列车运行速度更大，故列车在侧线发车 重要环节。在轨道电路故障诊断、信号传输与牵引 或者从侧线通过车站时，易形成较大的牵引电流， 电流干扰耦合及二者相互影响的仿真计算方面，孙 同时必然导致绝缘节两端出现高的电位差 。高速列 上鹏、赵林海等提出了基于定性趋势和遗传算法等 车轮对通过牵引电流切断点时，由于绝缘节两端存 的轨道电路故障诊断方法[1]。为保证高速铁路车 在显著的电位差，易造成拉弧现象，进而对绝缘节 站内轨道 电路可靠工作，对于平行或邻近的轨道电 以及钢轨造成损害[1。电弧其实是一种放 电形式， 路不能构成迂回通道，工程设计中需要在站内侧线 与电极间的距离和电压等因素有关。一般在较小的 将牵引回流切断，采用单侧的回流连接方式，即所 间隙间产生电弧的门限条件很低 ，通常当电位差达 谓 “一头堵”_4]。刘家 良等考虑了站场中横向连接 到约2OV时，只要有电流即可产生电弧，并且 电 线等因素对信号传输的影响，对站内迂回通道形成 弧中的温度可以在瞬间达到4000K 以上，因此可 机理及影响因素进行了研究，给出了断轨残压与迂 能导致绝缘节的隔离胶质