[发明专利]一种影响钢轨电位电流分布的计算方法

说明书

本发明公开了一种影响钢轨电位电流分布的计算方法，依据各回流电流在钢轨上的注入量将汇总于牵引变电所的回流电流进行分解，并根据各子回流电流在钢轨的注入位置将供电臂路段划分为不同区间；针对在钢轨上注入的各子回流电流，通过列写钢轨电位和钢轨电流的微分方程，得到每个子回流电流注入(流出)钢轨‑大地回路时、计及激励源响应和感性干扰性入射场激励响应的钢轨电位和钢轨电流计算式，进而根据边界条件获得钢轨电位电流分布；最后，将各区段内包含的所有注入的子回流电流引起的钢轨电位、电流进行叠加，得到精确的、计及同一供电臂内多车间距及接地技术影响的钢轨电位、电流分布。本发明为牵引供电系统中钢轨防护方面提供良好基础。

技术领域

本发明涉及电气化铁路技术领域，特别是计及同一供电臂内多车间距及接地技术对钢轨电位电流分布影响的计算方法。

背景技术

作为列车走行轨和牵引回流回路重要组成部分的钢轨是铁路系统中很重要的部分，其电气安全受很多因素影响，比如因泄漏电阻过大引起的钢轨电位过高。列车实际运行中，过高的钢轨电位和钢轨电流会威胁信号设备的正常运行以及维护人员和旅客的人身安全。钢轨电位、电流的来源主要包括回流电流注入(流出)钢轨-大地回路的激励源响应和牵引网导线电流、其他钢轨-大地回路电流通过感性耦合在所研究钢轨-大地回路形成的干扰性入射场激励响应。

目前，很多学者对钢轨电位、电流进行了理论推导和软件仿真，但并未考虑同一供电臂内多车运行的情况。相较于一供电臂内只有一个动车组运行时，多车运行更容易造成过高的钢轨电位与钢轨电流，且受多车间距的影响。提出同一供电臂内多车间距对钢轨电位、电流分布影响规律的计算方法为钢轨过电位和过电流的抑制提供参考。此外，鉴于动车组附近钢轨电位明显增大，威胁系统及人员安全，对高铁牵引网钢轨电压、电流建模求解基础上引入动车组的接地方式，研究相关影响也很有必要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种影响钢轨电位电流分布的计算方法，针对不同供电方式下的牵引网展开新的分析方法，建立完整分析的钢轨电位、电流体系，并从列车所在位置开展钢轨电位、电流的局部研究，进而从同一供电臂内多车有运行时其间距和列车接地方式角度提出钢轨过高电位的抑制措施，为牵引供电系统中钢轨防护方面提供良好基础。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种影响钢轨电位电流分布的计算方法，包括以下步骤：

步骤1：考虑多车运行时供电臂的牵引电流经多个列车工作接地点依次注入钢轨-大地回路系统，并最终在牵引变电所汇总流出的实际情况，将反馈回牵引变电所的总回流电流进行分解，分解后的子回流电流即是每个在钢轨-大地回路上注入、并在牵引变电所流出的工作接地电流；

步骤2：同时根据各子回流电流在钢轨的注入位置将所研究的供电臂路段划分为不同区间；

步骤3：根据牵引供电系统的实际情况，构建钢轨-大地回路分布参数等效模型；针对每个在钢轨-大地回路上注入、在牵引变电所流出的子回流电流，分析其在钢轨-大地回路中产生的激励源响应，推导相应的钢轨电位、电流的微分方程；

步骤4：考虑子回流电流所对应的其它各牵引网导线电流和其他钢轨-大地回路电流在所研究的钢轨-大地回路上产生的感性耦合，结合牵引网各导线电流分配系数的推导，列写考虑感性干扰性入射场激励的钢轨电位、电流微分方程；

步骤5：通过求解微分方程和列写边界条件，得到每个子回流电流注入钢轨-大地回路对应的、从牵引变电所至该子回流电流注入点之间精确的钢轨电位、电流分布；

步骤6：根据各区间内包含的子回流电流，将计算得到的相关子回流电流注入钢轨-大地回路对应的钢轨电位、电流叠加，得到各区间内的钢轨电位、电流分布；

步骤7：根据行驶于同一供电臂内多车各工作接地点之间的距离调整各区间的长度，得到同一供电臂内多车间距及接地技术对钢轨电位、电流分布的影响规律。