[发明专利]一种城市轨道交通杂散电流的统一计算方法

说明书

本发明公开了一种城市轨道交通杂散电流的统一计算方法，包括以下步骤：步骤1：监测获取列车牵引工况，并获取得到城市轨道交通回流系统的相关参数；步骤2：构建城市轨道交通系统杂散电流的统一计算模型；步骤3：基于模型构建电压、电流的函数表达式求解，并计算沿线杂散电流分布。本发明方法综合考虑了城市轨道交通长线路贯通式特点、上下行贯通式特点及长线路中不同施工方式的区别以计算杂散电流，因此可以准确获取城市轨道交通线路沿线的杂散电流分布，为城市轨道交通系统沿线杂散电流防护设计、施工和维护提供依据。

技术领域

本发明属于城市轨道交通牵引供电系统领域，尤其涉及一种城市轨道交通杂散电流的统一计算方法。

背景技术

我国城市轨道交通供电系统普遍采用直流供电，列车从接触网获取电能，并经过钢轨返回至牵引变电所负极。实际工程中，钢轨具有纵向电阻而产生对地电位，并且钢轨无法完全对地绝缘，导致一部分电流从钢轨泄露，即杂散电流。杂散电流对城市轨道交通系统自身的结构设施造成腐蚀的同时，还会对附近埋地金属管线造成腐蚀，从而造成安全隐患。

在工程中通常会在钢轨下方铺设排流网以收集一部分从钢轨泄露的杂散电流。通过明挖回填施工和暗挖施工的隧道中建设有结构钢筋，而结构钢筋可作为辅助排流网进一步收集部分杂散电流。而高架桥和盾构施工的线路无结构钢筋。实际城市轨道交通系统线路长、跨度大，常常因为环境等因素，沿线采用了不同的施工方式。而不同施工方式下城市轨道交通回流系统不尽相同，从而导致杂散电流沿线分布规律也不同。此外，沿线城市轨道交通回流系统是贯通式结构，且上、下行钢轨通过均流线和牵引所回流线形成贯通式结构。而目前缺乏对城市轨道交通系统实际情况综合考虑的杂散电流计算方法。因此，有必要结合城市轨道交通系统实际情况，考虑城市轨道交通沿线不同施工方法及贯通式结构，采用统一的计算方法分析杂散电流分布情况。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种城市轨道交通杂散电流的统一计算方法。

本发明的一种城市轨道交通杂散电流的统一计算方法，包括以下步骤：

步骤1：监测获取列车牵引工况，并获取得到城市轨道交通回流系统的相关参数。

步骤2：构建城市轨道交通系统杂散电流的统一计算模型。

步骤3：基于模型构建电压、电流的函数表达式，并计算杂散电流分布。

步骤1具体为：

通过监测获取上行列车位置WCU、下行列车位置WCD、上行列车电流I_cu、下行列车电流I_cd、通过潮流计算获取牵引所上行回流电流、牵引所下行回流电流及均流线电流。

获取城市轨道交通系统的沿线牵引所位置WT、均流线位置WB、高架或盾构施工隧道所在位置区间WQ。

测量获取城市轨道交通回流系统相关参数，包括上行钢轨单位电阻、下行钢轨单位电阻、上行排流网单位电阻。

步骤2具体为：

S21将城市轨道交通回流系统视为二维平面，并将其等效为电阻网络结构；根据不同施工方式等效得到不同施工方式下的电阻网络结构；并将均流线、列车、牵引所均等效为电流源。

S22基于WCU、WCD、WB、WT得到注入电流源所在位置W_m，m＝1,…,M，并比对得到W对应位置处的上行注入电流JS_m，下行注入电流JD_m；M表示注入电流源总个数。

S23任意两个相邻电流源之间视为一个计算区间，n表示计算区间所在序号，N为总计算区间个数。

S24定义变量Q⁽ⁿ⁾，如果第n个计算区间在WQ区间内，则令Q⁽ⁿ⁾＝2，反之，令Q⁽ⁿ⁾＝1。