[发明专利]一种基于数字孪生技术的钢轨电位限制方法和装置

说明书

本发明实施例提供了一种基于数字孪生技术的钢轨电位限制方法和装置。所述方法，包括：步骤1，采集城市轨道交通真实回流系统的运行状态数据，并建立所述真实回流系统的机理模型；步骤2，基于所述机理模型，生成所述真实回流系统的数字孪生模型；所述机理模型为所述真实回流系统的电网络及微分等效模型；步骤3，计算全线各位置的钢轨电位的分布情况；步骤4，根据所述钢轨电位的分布情况，模拟不同OVPD动作时带来的后果，确定以OVPD动作数量最少、轨道电压限制后下降最明显为目标的最优OVPD动作策略；步骤5，将制定的所述最优OVPD动作策略作用于城市轨道交通的真实线路，以控制所述真实线路中的各牵引所OVPD的动作。

技术领域

本发明涉及轨道交通安全控制领域，尤其涉及一种基于数字孪生技术的钢轨电位限制方法和装置。

背景技术

当前国内外城市轨道交通线路绝大多数采用直流牵引供电系统，并以走行钢轨作为列车牵引电流的回流路径。为避免钢轨中的回流流入大地形成杂散电流造成腐蚀危害，走行钢轨一般通过绝缘垫、道床等与大地绝缘。但实际上走行钢轨与大地之间不可能做到完全绝缘，且走行钢轨本身具有一定的电阻率，因此走行钢轨中的电流难免会有一部分流入大地并形成对地电位，给牵引所及列车附近的维护人员和乘客带来了安全隐患。钢轨电压的防护通常采用加装钢轨电位限制装置(Over Voltage Protection Device,OVPD)进行接地性保护的方式，但在实际运行中，线路某处OVPD动作经常会引起其他多处位置的OVPD相继动作甚至长期闭锁，这使得全线钢轨与大地形成多处短路点，带来大量的杂散电流泄露，给城市轨道交通安全运营及维护带了极大的困扰。因此，对城市轨道交通中钢轨电位分布及OVPD动作策略的研究十分必要。

目前，钢轨电位分布情况通常基于回流系统机理模型进行分析和预测。然而经典机理模型难以精准模拟真实列车的动态负荷变化，对钢轨电阻等系统参数也仅能根据局部测量值或经验值设定，全线各位置钢轨电位的分析和预测结果并不准确。因此有必要对经典机理模型进行精度的提升，并得到高可靠性的OVPD最优动作决策。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于数字孪生技术的钢轨电位限制方法和装置，提高OVPD动作策略的有效性。

一种基于数字孪生技术的钢轨电位限制方法，包括：

步骤1，采集城市轨道交通真实回流系统的运行状态数据，并建立所述真实回流系统的机理模型；

步骤2，基于所述机理模型，进行钢轨电位分布仿真，计算所述城市轨道交通全线路钢轨电位的分布情况，生成所述真实回流系统的数字孪生模型；所述机理模型为所述真实回流系统的电网络及微分等效模型；

步骤3，基于所述回流系统的数字孪生模型，进行钢轨电位分布仿真，计算全线各位置的钢轨电位的分布情况；

步骤4，根据所述钢轨电位的分布情况，模拟不同OVPD动作时带来的后果，确定以OVPD动作数量最少、轨道电压限制后下降最明显为目标的最优OVPD动作策略；

步骤5，将制定的所述最优OVPD动作策略作用于城市轨道交通的真实线路，以控制所述真实线路中的各牵引所OVPD的动作，来保证所述真实线路的钢轨电位安全。

一种基于数字孪生技术的钢轨电位限制装置，包括：

采集单元，采集城市轨道交通真实回流系统的运行状态数据，并建立所述真实回流系统的机理模型；

生成单元，基于所述机理模型，进行钢轨电位分布仿真，计算所述城市轨道交通全线路钢轨电位的分布情况，生成所述真实回流系统的数字孪生模型；所述机理模型为所述真实回流系统的电网络及微分等效模型；

计算单元，基于所述回流系统的数字孪生模型，进行钢轨电位分布仿真，计算全线各位置的钢轨电位的分布情况；