陈好奇
贵阳市城市轨道交通集团有限公司运营分公司，贵州 贵阳 550000
摘要：近年来，我国的地铁行业的发展迅速，钢轨电位限制装置(OVPD)是地铁回流网络中重要的保护装置。构建了地铁供电网络电路模型，仿真测量了接触网短路状态下的钢轨电位、流经OVPD保护点晶闸管中的电流。研究成果可为OVPD保护装置晶闸管的选型提供依据。
关键词：地铁接触网；短路状态下钢轨电位；限压保护装置研究
引言
为保障地铁运营安全，地铁设备需经常夜间停车检修。因此供电专业的接挂地线工作任务繁重，责任重大，且需要配置专业的挂接地线班组人员和相应的设施设备。按照一般检修管理流程，检修人员将地线搬运进供电分区地线挂接点，首先在作业区域一端的接触网设备上验电、接挂地线，然后赶往作业区域另一端进行接触网验电、接挂地线；施工完毕后同样需要在一端拆除地线，然后再赶往作业区域另一端拆除地线。整个作业过程至少需要1.5h，工作效率比较低，且挂接地线过程中，如果接触网存在残压，还会给工作人员带来安全隐患。特别是事故抢修时，时间紧急，停电和接挂地线时间过长，严重制约事故抢修效率和运营秩序的恢复，易造成重大社会不良影响。目前，杭州、广州、宁波、上海等多个城市的地铁均采用接触网可视化接地系统，相比较传统方式完全依靠人工操作每次停电挂地线至少需要20min，接地柜具备远方遥控、就地电动等自动化操作方式，将操作时间缩短到5分钟以内，在保证安全的情况下，降低作业人员劳动强度，缩短安全准备时间，从而延长了现场作业时间，大大提高工作效率。
1 高速铁路接触网检测技术概述
高速铁路接触网检测技术主要就是采用微型计算机等先进的检测设备对高速铁路接触网进行监测，其属于一种新型的检测技术。实施该技术的主要目的就是确保电源接触网络的可靠性与安全性，从而为维修工作人员提供更加准确的接触网络状态信息，并对联系网络进行检测测试，提供精确的技术参数，从而改善接触悬挂结构。同时，在专用检测车上安装接触网检测试验设备，利用车顶受电弓等设备中存在的传感器，将获取到的信号及时输入车体计算机系统中，而后再处理数据，最后完成输出即可。完成上述操作步骤后，将联系人的网络状态参数打印出来，得出具体的结果，而后对结果进行对比与分析，全面了解联系人网络的实际工作状态。如果参数超出标准值后，则应及时通知维修部分对网络进行维修，并对评估车载监控设备的状态，比如，弹性接触网络、离线率等。这样一来就能够充分体现出接触网检测技术的重要性。
2 优化措施分析
2.1 直流牵引供电网络模型建立和参数选择
地铁接触网供电系统的单个供电臂采用双边供电模式，即供电臂两端的整流器为该供电臂同时供电，整流器电源的正极通过馈线接到接触网，负极通过回流线与钢轨接在一起。排流网布置在轨枕下面，与钢轨走向一致，起到搜集杂散电流的作用。绝大多数情况下杂散电流很小，排流网不投入工作，即排流网与整流器负极断开。考虑到接触网、钢轨和排流网都存在着电阻，钢轨和排流网之间存在着过渡电阻，供电网络地铁供电系统由牵引整流器(以下称“整流器”)、接触网、回流网、排流柜以及各种保护装置组成。其中，回流网包括钢轨和排流网，钢轨用于牵引回流，排流网用于收集杂散电流。列车在某个供电臂下运行，相应供电区段的钢轨就会产生对地电位，这个电位对作业人员和设备安全具有很大威胁，尤其对车站和车辆段作业人员的威胁更大。本文采用集中参数电路模型，分析计算几种短路状态下钢轨的电位数值和OVPD(钢轨电位限制装置)保护点的对地短路电流，为晶闸管的选型提供依据。
2.2 应用接触网安全巡检装置
对于接触网的安全巡检装置来说，其主要使用的设备就是微处理器，利用高速摄像机构成的图像处理器与视觉收集器进行配合工作，从而对图像进行准确的检测。一般情况下，高速相机由低像素相机与高速相机共同组合而成，在这一过程中，接触网装置的主要作用是整体检测与近距离测量。相关的工作人员应凭借自身的工作经验进行主观判断，对其进行充分的观察与分析，最后评价与分析交战线的实际运行情况。将图像数据充分展示后，网络监视人员应在列车运行的过程中，将被拍摄的录像进行立即恢复，并检测好网络设备，判断出具体的时间。此外，需要注意的是，完成图像收集后，工作人员必须要按照要求保存好图像数据信息。在必要的情况下，可以将其与计算机进行连接，构建自动智能检测装置，实现自动化检测。
2.3 接触网悬挂状态监测装置
在接触网中，应对整个接触网悬挂系统的各个部件的运行状态进行检测，这也是主要的检测内容之一。一旦接触网中的信息收集系统内的部件发生故障或问题，则会导致高速铁路的电力运行系统发生故障。对相关网络零件的安全问题进行检测时，一般都由工作人员凭借自身的工作经验，找到故障位置，但是这种检测方法不仅会增加工作人员的工作强度，还非常浪费时间。所以，应在不切断电源的情况下采用自动化检测技术，从而实现故障的自动化检测。对接触网进行临时检测时，主要是通过计算机技术与图像对准技术实现的，而后采用模板匹配的方法对图像进行处理。在高速铁路接触网中，普遍利用基本特征识别组件位置。
2.4 应用高速弓网综合检测装置
弓网关系主要指的就是接触网与受电弓在耦合状态下的动态性能，根据接触网与受电弓自身的性能而决定。在运行状态下，接触网箱与受电弓属于共生体，二者可以相互接触，具有比较高的可靠性，能确保高速列车能够利用接触网接收到电能。同时，对于弓的动态参数检测主要包括受电弓头的垂直加速度、弓网的动态接触力、离线、动态接触线的高度、弓网状态监测参数曲线图、动态拉拔力值以及接触网络电压等。利用安装在列车、受电弓上的各种传感器进行检测，能够准确地检测出接触网具有的动态网络关系，并直接找出接触网中所出现的各种问题的原因，对接触网未来的情况进行预估与判断，从而确保高速铁路运行的可靠性与安全性。比如，在检测弓网的接触压力时，将4个探测器安装在受电弓滑板的4个角落中，而后对弓网接触位置的压力值进行检测，发现4个角点最终的探索结果相同，这样可以确保弓网接触压力的稳定性与准确性。
3 结语
在供电臂接触网的各种短路状态下，OVPD保护装置都会动作，通过OVPD装置短接保护点对地电位能够达到限制钢轨对地电位的目的。任何一种形式的接触网短路都是危险的，OVPD保护装置处电位最低达到185V，最高达到1463V，这对于人身安全是致命的威胁。OVPD保护装置中起短接作用的有接触器的主触点和晶闸管，其中晶闸管工作方式是采用两个并联的晶闸管反接。由于大功率的晶闸管成本相对较高，所以通过电路模拟仿真得出晶闸管两端的断态不重复峰值电压UDSM、反向不重复峰值电压UＲSM和流过晶闸管的浪涌电流等参数，可以在考虑安全系数情况下正确选择晶闸管型号。接触网短路情况下，决定短路电流大小的因素有接触网纵向电阻、钢轨纵向电阻、钢轨对地过渡电阻和变压器容量等，但是在正极负极、正极对地短路情况下，上述因数对短路电流大小影响不大，OVPD保护装置都会动作。维护运行人员要按照安全规范定期检查接触网整流器正极和负极，正极和排流网(地)之间的绝缘，确保出现不出现极端的短路故障，保证接触网正常运行。
参考文献：
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