城市轨道交通车辆电气系统接地分析

朱子婧 徐立志

摘要：随着社会的发展，私家车的使用越来越多，给城市交通出行带来了很大的压力，也给人们的生活带来很多不便。科学技术的发展推动新型交通方式的诞生，地铁等城市轨道交通车辆逐渐成为发达城市主要交通方式，这种交通方式不仅节约利用城市空间，也能够缓解传统交通方式的压力，然而城市轨道交通车辆建设施工较为复杂，尤其是电气系统的安装，既要考虑各种电气设备的性能，还要考虑电气系统的安全，接地措施则是保障安全的必要手段。

关键词：城市轨道交通;车辆电气系统;接地

引言

为了保证车辆的正常运行与乘客的安全，需要定期检查车辆的电气系统，确保各种接地情况科学合理。分析城市轨道交通车辆的电气系统接地设计与措施，提出提升城市轨道交通车辆电气系统接地策略，为同类工程提供参考。

1城市轨道交通车辆的电气系统主要构成

1.1城市轨道交通车辆的牵引与制动控制系统

任何交通工具中的牵引与制动控制系统都是缺一不可的。轨道交通车辆的传动控制由电动机驱动来实现车辆的牵引，是以牵引电机控制系统调节电动机的牵引力与速度，达到车辆的牵引与制动。由空气制动、摩擦制动、电制动与制动指令系统等组成的复合制动控制系统。轨道交通车辆的牵引与制动能力的功能质量直接影响车辆的运行情况与运输安全。由于站点的间距较短，所以轨道交通车辆的停车频繁，为了在时间内到达站点，需要城市轨道交通车辆具有较高的牵引加速与制动减速技术与质量。

1.2城市轨道交通车辆的辅助供电系统

城市轨道交通车辆的辅助供电系统，主要提供三相交流输出、单相交流输出、直流输出，主要功能是为车辆中空调、空压机、通风机、照明、蓄电池充电等辅助设备供电。传统城市轨道交通车辆大多采用旋转式电动发电机组供电，但设备大、输出效率低且容量小，电源输出电压受直流发电机组工作影响，可靠性低。近年来大城市都引进了采用静止式辅助逆变电源的城市轨道交通车辆，其输出的电压品质好、工作性能安全、电源使用率较高。

1.3城市轨道交通车辆的车门控制系统

城市轨道交通车辆的车门与乘客接触最多，并且车门的开关动作频繁、车门数量多，也是故障发生最多的部件，车门正常运作关系到运营的安全与乘客人身安全。车门控制系统中有控制开关、控制电路、执行机构三个系统，系统从车门状态指示、车辆客室车门系统与列车牵引的连锁、关门到位指示开关与动态关门控制、关门到位指示、行车开门与列车制动、开门关门操作与列车的状态等方面入手，有针对性地强化了安全设计，为乘客的安全提供保障。

2城市轨道交通车辆的电气系统接地措施

2.1工作接地

工作接地有高压与低压回流工作接地两种。其中，低压回流工作接地，主要是使电气系统中的低压电路有准确的电位，让电路中的杂散性信号电流进行回流。而高压回流工作接地，是引导接触网中电流进入轨道中，经过相关程序处理后再回流到变电站，确保城市轨道交通车辆处于安全、稳定的电气回路中。在高压回流电路的设计中，要确保接触网输出的电流都能回流到电源中，确保车辆的电气系统在运行中不会出现故障与漏电现象。

2.2安全接地

安全接地主要是为了保护车辆设备与人员的安全。例如在与接近100mA的直流电接触时，人体感觉四肢发热，接触面的皮肤感觉到疼痛。而接触300mA以下的横向电流，几分钟后时间与电流量增加，会造成心律失常、头晕、电流烧伤痕迹，甚至失去知觉。如果接触数安培的电流，几秒内就可造成内部烧伤或引发心室纤维性颤动导致死亡。而轨交车辆中多数电气设备的电压都在110～1500V间，如果漏电会出现严重事故。而车辆的安全接地主要是为了防止乘务人员、乘客与检修工作人员，在接触电气设备中元器件受到电击伤害。所以在设计车辆时应将所有容易接触漏电的电气设备都装在车辆箱体与内装板内，而金属箱体都通过接地线连接车体，车体又因接地线和回流轴端的连接与轨道连通，所以轨道在地电位。发生设备漏电时，通过人体的电流就可控制在安全区域，由于车体、接地线与轨道的串联阻抗小于人体的阻抗，确保不会出现触电情况。

2.3屏蔽接地

城市轨道交通车辆的屏蔽接地有电场屏蔽与趋肤效应两种。趋肤效应就是交变电流流经导体时，相互的感应作用使导体表面通过的电流不均匀，导体表面靠近电流处电流密度较高，在车辆快速运行中趋肤效应越明显，容易产生危险。所以设计人员选取了表面积较大的编织接地线，让轨道交通车辆正常、安全地运行。如当下使用的接地线双重屏蔽电缆，信号回流线是内层屏蔽，地环路产生的电磁干扰会经过外层的屏蔽，信号电流会经过两根导线表层。而屏蔽层中的干扰在互感感应下流向导线表面，信号回路中干扰会相互消除，实现了屏蔽接地的目的。双重屏蔽电缆成本较低，使用简单方便，因此得到广泛应用。

3提升城市轨道交通车辆的电气系统接地策略

3.1科学使用接地地阻

城市轨道交通车辆多数采用铝合金材料，在与钢轨间的运行过程中，电阻值较小，会出现一些散杂电流，长期将会影响车辆轴承与接地装置的寿命。所以要消除这些散杂电流，可以使用接地电阻转移电流。但是为减少回流进入车体，还要对列车单元间实施并联电阻，连接车体与列车车钩，阻断了车体件的散杂电流，杜绝重联现象，防止电压过大。

3.2合理设计轨道交通车辆接地线

城市地铁与动车的电气系统接地设计要遵循接地原则，在确保接线的安全上保证车辆及人员的安全，满足电磁兼容性能设计相应的接地线路，主要掌控好漏电、雷击、静电引流等接地设计。保证接地回流线与接地装置的阻抗性一致，采用回流电路接地、电位差接地、高压电路回流接地进行有效的处理，确保车辆安全运行，保证经济适用。接地设计要避免依赖相关机械设备，防止接地不恰当破坏车辆的构架与外壳等使用情况。接地布线设计要注意相关的温度、载流能力、机械强度等，根据布线标准合理设计，保证接地线的布局合理与安全。保护接地线一般采用镀锡软铜绞线，防腐蚀功能较好，导电性也较高;合理设置接地线长度，使电阻值低于人体承受度。设计与实施接地中要保证接触的牢固性;针对不同金属的焊接情况，要注意实施防腐蚀处理;为了防止不同金属接触出现腐蚀现象，可在接触面涂抹油漆;为了杜绝断流现象，在车顶安装避雷器非常必要，以确保电气设备没有过流现象。但车辆使用中实际影响的情況太多，还要根据具体情况使用合适的接地技术。

结束语

随着我国交通运输行业的发展，城市轨道交通车辆将会加大应用力度，虽然其有效缓解了城市交通压力，但仍然对人们产生较大的安全威胁，因此需要技术人员做好电气系统接地措施，并制定计划定期对城市轨道交通车辆及电气系统进行检修，检修人员也需要强化自身安全意识，避免自身发生触电事故，只有做好接地措施建设，经常进行电气系统维护，才能发挥城市轨道交通车辆的运行价值。

参考文献

[1]朱发智.电气自动化中电气接地及电气保护技术探讨[J].科技风，2018（20）：210.

[2]成业.基于动车组接地系统电气耦合模型的电磁暂态分析[D].西南交通大学，2018.

[3]汪洋，罗光明.电气自动化中电气接地及电气保护技术探究[J].居舍，2018（15）：185.

[4]陈驰.电力系统中电气设备的接地技术分析[J].科技创新与应用，2018（13）：162-163.

[5]来银平.电气接地在铁路系统中的应用[J].工程建设与设计，2018（03）：102-104.