地铁钢轨电位限制装置电压保护异常动作分析及解决方案

刘宇

【摘  要】随着我国经济的快速发展，国家越来越重视城市轨道交通的安全运行，所以对地铁钢轨电位限制装置电压保护异常动作的分析至关重要。为提升地铁钢轨电位限制装置的运行效率，要根据实际情况了解电压保护频繁动作对线路安全运行的影响，明确相关设计规范，了解其工作原理。因此，论文针对地铁钢轨电位限制装置电压保护异常动作进行简要分析，并提出合理化建议。

【Abstract】With the rapid development of China's economy， the country pays more and more attention to the safe operation of urban rail transit， so it is very important to analyze the abnormal voltage protection action of over-voltage protection device for metro rail. In order to improve the operation efficiency of over-voltage protection device for metro rail， it is necessary to understand the impact of frequent voltage protection action on the safe operation of the line according to the actual situation， clarify the relevant design specifications， and understand its working principle. Therefore， this paper briefly analyzes the abnormal voltage protection action of over-voltage protection device for metro rail， and puts forward reasonable suggestions.

【关键词】地铁钢轨;电位限制装置;电压保护异常动作;解决方案

【Keywords】metro rail; over-voltage protection device; abnormal voltage protection action; solutions

【中图分类号】U231+.8                                             【文献标志码】A                                                 【文章编号】1673-1069（2021）07-0166-02

1 引言

随着城市化进程的不断加快，城市交通愈加受到关注和重视，尤其是地铁交通。该种类别的交通已经成为城市中居住者出行的最便捷的方式，因此，该种交通工具的安全性极其重要。城市轨道牵引系统中，电能主要来源于牵引供电系统，所出现的牵引电流是经过钢轨回流其他地方，但电流的流经区域需要应用相关材料做好绝缘处理，避免泄漏到其他区域从而造成人员伤亡。在地铁交通系统运行中，一旦钢轨的电位过高，会对乘客人身安全产生威胁。因此，对地铁钢轨电位限制装置的某一段电压保护频繁动作原因综合分析势在必行，可进一步地减少不利影响。

2 电位限制装置电压保护异常动作概述

在地铁轨道交通牵引回流系统中，钢轨的电位限制装置一般都会被安装在钢轨与变电接地网衔接位置，一旦其电压保护出现异常动作，则可以快速地了解异常动作的位置，做好相应的电压保护动作记录。当钢轨电位测量值大于电压保护动作阈值时，其会持续一段时间，确保该段时间的电压保护接触器呈现闭合状态，此时，要将钢轨与其他材料共同做好连接处理工作，确保钢轨电位处于国家所规定的范围内，工作人员的人身安全有保证。在电位限制装置中，接触器闭合后要预先设定自动断开时间，避免高位电压值下的接触器出现频繁性动作，增大杂散电流的泄漏概率，致使金属管线出现严重损坏。故在某一段时间电压保护过后，短路装置的闭锁化情况会变得很严重，此时则需要人工手动做好复位，降低杂散电流的腐蚀性、危害性，否则电位限制装置所采集到的数据精确性不高，电位限制装置下的人工复位效率降低。部分已经在运营的地铁钢轨普遍存在电位异常现象，电压保护动作异常增多，每天出现近千次已经十分常见。因此，在合理降低钢轨电位的基础上，还需要做好地铁钢轨电位限制装置的动作保护工作，寻找解决电压保护频繁问题的方式方法，减少出现大量杂散电流。

3 原因分析

3.1 机车参数异常

在进行相关数据的测试分析时，必须绘制某地区地铁线路中牵引变电所提供的电流曲线，以自身所绘制的曲线明确采集城市轨道之间的站间距，利用互联网终端计算出不同地铁站之间的车速，根据实际路况做好预先制动动作，为地铁车辆的加速和减速工作奠定基础，避免车辆加速中牵引电流的突然性增大。若是牵引电流波动值高，变化率根本无法由人工计算，钢轨回流数据情况的获取以及精准化会受到质疑，机车牵引负荷全过程只能等待更先进的仪器绘制，故还需要绘制钢轨回流实测信号图，使得回流实测信号变化波动变小。机车在运行过程中，会经常存在牵引变动以及制动等工况的频繁切换情况，机车的位置随时都在改变，会随着电流的运动方向不断变化，致使牵引电流以及回流轨道中的电流的大小和方向不断变化中，回流电流所引起的钢轨电位变动不具有暂时性变化特性。从曲线地铁钢轨电位限制装置的动作保护的数据可知，钢轨电位实测信号中的直流电流成分以及低频交流特性差异性大，很难验证钢轨电位信号是否存有电流变化值。在预先进行模拟分析时，所采用的数据基本上都是采用理想化状态下的数据进行分析的，实际的地铁在运行过程中都会出现较多的意外情況，并不可能会按照理想的状态运行，故现场机车参数一般来说是不合理的。

3.2 電压保护装置的电流值波动大

在地铁钢轨电位限制装置异常动作分析中，需要结合实测信号情况做好综合分析，在设备的变化情况中了解其硬件设备是否存在损坏，提高逻辑判断环节的合理化水平，使判断环节合规。电压保护频繁动作常常是由于内部钢轨电位信号不稳定所致，一旦钢轨电位数值高于规定值，计算机会出现损坏，设施设备的判断结果精准性会欠缺，导致直流钢轨电位不能达动作阈值。电位信号采集装置采集的数据属于真实性材料，将其直接输入数据端中可直接计算出当时的电压值，综合判断直流钢轨电位值。实测钢轨电位值信号中有低频电流，所采集到数据的最终取值会偏低，但测钢轨电位值会远远大于电压保护动作值。若是直接将未经信号处理的实测钢轨电位信号作为动作判断信号，很容易导致地铁钢轨电位限制装置的电压保护频繁动作经常发生，带来较多的不利影响。部分地区的钢轨电压保护电流值的波动值一旦出现大幅度的变化，改进举措亦需要变更。

4 解决举措

4.1 基础改进举措

在解决地铁钢轨电位限制装置电压保护异常动作中，需要对该段电压保护异常动作的原因进行重点分析，了解测钢轨的电压信号变化情况，将电位限制电压保护值变化情况详细记录，查找出现该种情况的原因所在，并将该种情况上报给相关人员，最终得出报告。在保持现有电位限制装置硬件的基础上，可适当地增添一些信号处理模块，完善钢轨电压信号处理模式，处理好电压保护异常动作情况。除此之外，要根据信号采集装置实时了解装置运行情况，将信号采集装置所采集到的数据做好模拟分析，直接传输到逻辑判断模块中，等待结果出现。为进一步减少电位限制装置动作频繁，要提高电压保护质量和运行效率。在异常动作分析中，应当做好多线路数据装置处理工作，了解地铁钢轨的运行原理。在基础措施设定中，需要定期做好地铁钢轨电位限制工作，增进管理者以及一线运营者对相关工作的了解度与熟知度，定期或者不定期做好工作人员培训，确保人员不会出现不规范操作，避免整个地铁列车出现更大的人员伤亡。

4.2 仿真验证工作

在分析地铁钢轨电位限制装置电压保护异常动作中，需要根据对应的数据做好仿真验证工作，确保改进数据的真实性和有效性。本文主要选取乌鲁木齐市的地铁一号线某一段时间内钢轨电压变动情况作为实测信号取值范围，每隔0.1s做一次信号采集，确保数据被传输到数据分析模块中，取代已经经过处理的钢轨电位信号，将装置的电压保护异常变化情况作为判断标准。对改进后的地铁钢轨电位限制装置动作判断信号进行综合比对可知，经过长期的信号处理环节的信号幅度值相比之前波动有所减小，钢轨电位信号幅度值大约在每2s就会增大，因此，大概率会触发地铁钢轨电位限制装置的电压保护效果，导致地铁钢轨电位限制装置的电压保护动作出现异常，故减少实际电压保护动作次数，缓解杂散电流检测过程中的严重腐蚀情况势在必行。在仿真验证工作中，要定期或者不定期对所采集到的数据进行更新，及时采用新的数据并做好管控，确保所有的数据都是有效且合规的。

5 结语

综上所述，现阶段国家相关部门越来越重视地铁钢轨电位限制装置电压保护异常动作。为了提升地铁钢轨电位限制装置的运行效率，要根据实际情况具体问题具体分析，明确工作原理以及钢轨电位的变化影响因素，将直流分量叠加中的交流分量变化值做好完善处理，对交流分量以及机车状况变化情况做好密切分析，定期提取实测钢轨信号中的直流分量，将其作为电压保护装置动作的基本判断依据，避免改进措施出现电压误保护动作，提升对电路线路安全运营以及杂散电流防护质量。

【参考文献】

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【3】刘建华，李艳，刘旭.框架保护与钢轨电位限制装置保护的研究[J].城市轨道交通研究，2015，18（10）：53-56.