城市轨道交通车辆电气系统接地探讨

高振国

【摘  要】城市轨道交通是城市公共客运系统的一种，具有速度快、容量大等特点。近些年随着各大城市的交通状况愈发严峻，城市轨道交通凭借其具有美化市区环境、缓解交通堵塞现象以及支持城市布局结构优化等特点，在我国获得了越来越广泛的应用。城市轨道交通安全电气系统组成主要有牵引制动系统，辅助车辆供电，控制车门的系统和传动系统等，本文主要分析了城市轨道交通车辆电气系统接地策略。

【关键词】城市轨道;交通车辆;电气系统;接地;

城市轨道交通车辆作为一种极具现代化的交通工具，它的出现在很大程度上促进了人们出行方式的改变，改善了人们的生活，其在运行过程中所能够涉及到的内容非常的广泛，在一定程度上有助于缓解交通压力，美化城市环境。电气系统的接地系统状况良好与否，直接影响城市轨道交通车辆的行驶状况，也是保证城市轨道交通体系正常运行的重要举措之一。因此，为了确保城市轨道交通车辆的正常使用，要求有关人员必须定期检查电气系统接地情况，确保处在稳定运行状态中，为人们提供便捷的交通服务。

1城市轨道交通安全电气系统组成

1.1牵引制动系统

城市轨道交通中必不可少的组成部分是控制车辆的牵引和制动系统，牵引和制动系统是保证车辆正常运行的基础，也是车輛的核心技术。一般情况下，城市轨道交通是利用设备的组件之间的相互摩擦进行制动或者是组件与空气之间的相互摩擦进行制定。在城市轨道交通中车辆的牵引力能产生直接的效果，要想达到足够的运输能力必须有牵引力足够强的车辆，不管车辆的牵引力过大或者是过小都会影响城市轨道交通电气安全的运行。

1.2 辅助车辆供电

城市轨道交通电气安全运行需要足够的电力作为支撑，因此，电力安全系统需要给城市轨道交通车辆提供足量的电力配置。还要给车辆的内部设备进行供电。特别是车辆的照明灯和空调等设备。城市轨道交通供电系统主要是通过设备需要的电流类型种类进行供电的。

1.3控制车门的系统

城市轨道交通电气安全系统中控制车门的系统就是为了方便乘客上下车，因为车辆在行驶的过程中，对于部分站点人员上下密集的地方，停车必然会很频繁，因此为了保障车辆运行安全，车门控制需要专业的电力机构和开关控制。

1.4传动系统

城市轨道交通的安全快速运行与车辆的传动系统有着密切的联系，城市轨道交通的电气安全系统为了满足城市轨道交通车辆的需求，因此，必须保证电气安全系统有很高的稳定性与安全性。城市轨道交通系统的结构本身就非常复杂，部分站点人员密集，车辆停车频繁，站点之间的距离非常短，但是在固定的运行模式之下，城市轨道交通运行车辆必须有安全稳定的传动系统作为支撑，同时城市轨道的传动系统为了满足车辆的电气安全需求必须有较强的工作能力。

2城市轨道交通车辆电气系统接地探讨

2.1工作接地

2.1.1高压回流接地

高压回流接地主要目标就是把接触网中所获取的电流引进轨道中，回流到变电所，以此形成回路，确保电路正常接通。此电路设计需要保障所有电流都可以回流到电源中，不会造成损坏与触电威胁。回流接地电缆阻抗应尽量处于较低状态。其中，至少有两个不同通路同时进行电流回流，以此确保不会由于其中一个失败而造成危险。而且实现电力回流的主要方式是所有电路分别和母线相连接，母线与车身、所有外露导电元件保持绝缘状态，与电流回流集电器保持有机相连。

2.1.2低压工作接地

低压工作接地主要是为了给低压电路提供基准电位，也是分散信号的回流通道。电路同时使用一根接地线，因为阻抗，后端电路电流需叠加在前端电路地线阻抗上，在后端电路电流发生变化时，会直接影响前端电路地线的上压降，以此对前端负载的工作电压造成影响，这就是所谓的共组抗干扰。在高频信号发生作用的时候，地线阻抗主要受感抗影响，此时干扰会更加突出。在实际电路中，应避免共阻抗干扰，特别是数字信号对于模拟信号的干扰。所以，数字信号与模拟信号应单独接地。

2.2安全接地

2.2.1人身安全保护

首先，人体阻抗。人体阻抗是就个人具体体质，阻抗不同，电气也会存在较大差异。施加的电压越大，阻抗就会越小，而电压频率越大，皮肤的阻抗就会越小。施加的电压接触面积越大，阻抗就会越小。施加的电位不同，阻抗也会不同。其次，车辆接地措施。为了避免相关人员受城市轨道交通车辆电气设备的电击危害，车辆中所有容易被接触的电气设备都会安装到箱体与内装板中，金属箱体明确要求通过接地线与车体相连接，车体则通过接地线和回流轴端之间相互连接，以此与铁轨实现导通，促使车体、箱体与铁轨等电位。如果出现设备漏电现象，由于人体阻抗明显大于车体、接地线等的串联阻抗，通过人体电流能够严格控制在安全范围之内。

2.2.2设备安全保护

第一，防雷接地。受电弓的后端位置安装金属氧化物避雷器，以此保证车辆电气设备不会受到雷击过电压造成损伤，同时还可以有效限制续流持续时间与幅度。第二，高压设备外壳接地。避免外壳上留下电荷，过多累积。在设备绝缘损失导致外壳上带电的时候，启动电源保护动作，及时切断电源。屏蔽设备的巨大电场。

2.3屏蔽接地

2.3.1集肤效应

在变电流通过导体的时候，电流会逐渐趋向于导体表面流过，就是所谓的集肤效应。频率越高，那么效应就会愈发明显。所以高频信号接地电缆应选择表面积比较大的编织接地线。

2.3.2电场屏蔽

在屏蔽层没有接地的时候，电路等效电路中，骚扰源电路的电压可以通过导线与屏蔽层的耦合电容发生耦合，展现在屏蔽层，并通过屏蔽层与其他导线再次发生耦合，以此对导线的电路造成干扰。而屏蔽层接地后，相当于短路，耦合电容短接到地，无法把骚扰传导给导线。所以，电场屏蔽只需要把屏蔽层单端进行接地就可以，还要选择屏蔽编制层紧密的电缆，芯线不能外露到屏蔽层之外。

2.3.3磁场屏蔽

在屏蔽层外面，所产生的磁场与回流之间产生的磁场可以相互抵消，以此发挥磁场屏蔽作用。据此作为主动屏蔽，被动屏蔽原理也是如此。在频率比较低的时候，回流大多数会经过地线传回到电源的负极上。而在频率比较高的时候，屏蔽层接地应选择双端接地，或者是采用双端接电源的负线。

2.3.4地环路对屏蔽的影响

如果接地点之间出现压降，则会渐渐形成环路。也就是在负载上添加的电压，除了信号源的有用电压之外，还会出现噪声电压，所谓噪声电压就是噪声电流和屏蔽层电阻的乘积，从中可知，地环路会大大削减屏蔽层的屏蔽性能与效果。

3结束语

城市轨道交通的建设从规划一直到运营，过程需要建筑制造以及管理等多方面多个领域技术。随着电力方向以及控制技术的不断发展，我国迫切需要研发出“高效、环保、节能”的城市轨道交通技术并且生产投入使用。这其中作为城市轨道交通车辆技术水平的标志——轨道车辆电气系统急需采用更加智能以及高效的技术，来满足我国城市轨道交通的迫切需要，其市场前景及其广阔。

参考文献：

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（作者单位：中车株洲电力机车有限公司）