基于城市轨道交通电气安全技术研究

基于城市轨道交通电气安全技术研究

当前阶段，城市整体规划布局的优化调整，推进了交通运输体系的建设，信息化、智能化技术在城市交通系统中的应用逐步深入，为现代轨道交通网络的铺设提供了有力的支持。电气系统作为支持城市轨道运输设施建设与使用的重要技术，其技术实践应用的形式不同，安全防护性能也存在差异。为有效提升城市轨道车辆运输的安全性、高效性与有序性，本文从现阶段轨道运输电气系统的主要构成出发，对电气安全防护工作、安全、屏蔽接地技术的实际应用进行系统的探析。

标签：控制系统;工作接地;安全防护

城市轨道作为现代交通运输产业发展的重要方向，具有运行速率高、乘客承载量大、资源消耗量低、经济适用等方面的优势，是新时期城市基础设施建设的重要内容。在车辆实际运行过程中，由于牵引、制动、控制等系统的构成较为复杂，为有效控制轨道运输的安全隐患，需要结合车辆运行需求、电气设备配置、系统运维周期等方面出发，合理设计安全防护系统，在实际管理过程中，加强车辆状态检测，运用智能化、自动化技术，进行在线监测，最大限度的避免安全事故的发生，为城市交通建设的现代化发展提供保障。

一、城市轨道运输电力系统的主要构成

1、牵引、制动系统

牵引、制动系统是轨道交通运输系统中关键性技术应用，通过牵引与制动系统的设计与实行，可以对车辆运行速度、停车与启动、承载力等进行控制，是轨道车辆运行控制的核心技术，与车辆整体运行状态有着直接的关系。通常情况下，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动。在轨道交通运输体系中，牵引系统的作用原理较为直观，为保证运输效率、质量符合预定目标，应对车辆运行牵引力进行精细化控制，避免由于牵引力过高、过低，造成的安全事故问题。

2、供电系统

电气系统的稳定、安全运行，需要充足的能源进行供应。目前，轨道交通运输体系的主要能源供应是电力系统。电力系统在提供电力支持的过程中，不仅需要为车辆运行配备足量的电力，同时，还需要为车辆内部的温度调控、照明等设备提供能源基础。当前阶段，轨道车辆电力供应输出以直流电为主。

3、控制系统

智慧城市建设理念的影响下，轨道交通作为城市基础运输设施，在运营管理的过程中，应逐步完善控制系统功能，推进智能管理平台的建设与完善，注重电

气系统中，电力机构、线路运行以及开关的自动化控制，加强安全防护的整体建设投入，为轨道交通体系的高效、安全利用奠定基础。

4、传动系统

传动系统作为轨道运输系统的重要构成，与车辆运行质效、安全等有着密切的关系。为有效缓解城市交通压力，满足乘客多元化的出行需求，需要传统系统具有高效传导的性能。现阶段，轨道交通运行系统的结构较为复杂，存在站点人员密度分布不均匀、车辆启动与停车频繁、站点之间的距离短等特点，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，传动系统的电气安全要求较高。

二、城市轨道运输系统电气安全防护技术的实际应用

1、工作接地电气安全防护技术

（1）高压接地

高压回流接地在轨道交通运输体系中的实际应用是指，将接触网络中的高压电流通过接地的形式，导入轨道中，电流回流到变电站，形成稳定的回路，为轨道运输车辆提供供电支持。在进行高压电流回路设计的过程中，应确保电路中的电流可以有效回流到变电站中，最大限度的避免出现电路损坏、故障、触电风险。需要注意的是，高压接地电路设计中，需要两条以上不同通路的路线可以进行回流，以防某一条电路故障导致的风险问题。

（2）低压接地

低压接地安全防护技术通过为低压电路运行设置基准电位，提供分散信号的通道。由于电路需要同时使用同一接地线，产生阻抗，在后端的电流会逐步叠加阻抗，一旦电流出现变化，对前端电路电压也会产生一定的影响，导致负载增强，形成共组抗干扰。当高频信号作用时，地线的阻抗会受到感抗影响，干扰影响加剧。为此，为有效控制数字信号对电流控制模拟信号的共阻抗干扰影响，应设置单独接地装置。

2、安全接地防护技术的具体应用

（1）人身安全防护

人身安全防护的技术控制体现在两方面：一方面，控制人体阻抗。轨道交通电气系统中的人体阻抗实质上是指个体体制差异化影响下的抗阻数值。通常情况下，电压越大，人体阻抗数值会随之增加;反之，电压越高，皮肤产生的阻抗会随之降低。同时，电位施加程度不同，人体阻抗数值也会出现变化;另一方面，车辆接地防护技术。为了控制乘客、工作人员受电气运行影响出现的安全风险，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，车体利用接地线连接到回流轴端，实现与铁轨的联通。如果设备出现漏电、故障等问题，人体抗阻大于车体与相关设备产生的串联阻抗，可以有效控制人体电流处于安全范围区间，提升轨道交通运行的安全性、舒适性。

（2）设备安全防护

设备安全防护的技术应用包括两个方向：一是防雷接地技术应用。该种技术需要在受电弓后端装设金属避雷装置，控制轨道车辆的抗雷击性能，限制雷击续流幅度与维持时间;二是高压电气设备的外壳接地管理。通过外壳接地可以有效到出外壳上积累过多的电荷，避免设备由于绝缘损耗导致的带电风险，能够评屏蔽较大的电场，一旦电荷过高，可以及时启动电源保护装置，自动断电。

3、屏蔽接地安全技术的实际应用

（1）集肤效应

变电流在经由导体时，大部分是在导体表面流动，产生集肤效应，电流频率越高，集肤效应产生的影响越大。为有效控制集肤效应的影响，高频接地线路应选择表面积较大的编制编织电缆。

（2）屏蔽电场

当屏蔽层没有进行接地时，等效电路在运行过程中，骚扰电压通过导线产生与屏蔽层电容耦合的效果，并在屏蔽层上展现。然后借由屏蔽层与相关导线再次耦合，对导线电路的正常运行产生干扰。当屏蔽层处于接地状态，相当于短路，耦合电容短接到地，无法把骚扰传导给导线，电场屏蔽只需要把屏蔽层单端进行接地就可以，同时，应尽量选择编制层紧密的屏蔽接线电缆，确保芯线防护紧密。

（3）屏蔽磁场

通过屏蔽层的设置，在阻隔层外部回流磁场与屏蔽磁场会相互抵消，产生较好的屏蔽效果。该种屏蔽效应既可以作为主动屏蔽模式，也可以作为被动屏蔽机制的运行基础。在回流频率处于低频范围中，回流会借由地线传送到电源负极中;处于高频范围，应设置双端接地，或双端负线回路，保证屏蔽层实际安全防护效果。

（4）地环路影响

交通轨道接地点间如果出现降压现象，将会逐步形成环路，即增加负载电压。环路的电压除了信号源电压外，还可能会产生噪声电压。由噪声电流运行与屏蔽层间电阻乘积产生的电压影响，将会在一定程度上削弱屏蔽层对磁场、电场阻隔效应。