一种地铁线路的杂散电流分布计算系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地铁线路的杂散电流分布计算系统，包括：线路构建模块，用于根据地铁线路设计图及其直流牵引供电系统设计参数，获取地铁线路路径、牵引所位置及属性、电气设备分布参数，基于节点电压法构建对应的集中参数电路模型；列车运行图模块，用于根据地铁线路车辆信息、区间运行信息与各场段发车计划，计算生成全线全时段列车运行图；杂散电流计算模块，用于根据全线全时段列车运行图，计算得到地铁线路的杂散电流分布情况。本发明专利技术能够充分考虑地铁场段结构及其单向导通装置运行特性对杂散电流分布的影响作用，实现地铁线路直流牵引供电系统模型快速建立及杂散电流分布计算。算。算。

【技术实现步骤摘要】
一种地铁线路的杂散电流分布计算系统


[0001]本专利技术属于牵引供电系统杂散电流防护
，特别涉及一种地铁线路的杂散电流分布计算系统。

技术介绍

[0002]城市地铁普遍采用直流牵引供电系统，用于实现负回流的走行轨在实际工程中无法完全实现与大地绝缘，造成部分回流电流泄漏、分布于预设回流路径之外而形成杂散电流。地铁杂散电流问题导致的负面影响正随着其客观呈现的由点及面由内到外的扩散态势不断恶化。
[0003]目前牵引电算软件着力于解决直流牵引供电系统的大电流系统部分，对钢轨以下的杂散电流支路进行了较大程度的简化而难以适用于考察杂散电流分布情况，同时主流牵引电算软件及相关研究重点关注正线区段的研究，而严重忽略了停车场或车辆段区域对杂散电流分布的影响作用，相关应用系统尚为匮乏。

技术实现思路

[0004]为了能够综合考虑地铁机车、牵引网及杂散电流通路的电气联系与交叉影响，充分计及地铁场段结构及其单向导通装置运行特性对杂散电流分布的影响作用，实现地铁线路直流牵引供电系统模型快速建立及杂散电流分布计算。本专利技术提供一种地铁线路的杂散电流分布计算系统。
[0005]本专利技术的一种地铁线路的杂散电流分布计算系统，包括线路构建模块、列车运行图模块和杂散电流计算模块。
[0006]线路构建模块：用于根据地铁线路设计图及其直流牵引供电系统设计参数，获取地铁线路路径、牵引所位置及属性、电气设备分布参数，基于节点电压法构建对应的集中参数电路模型；集中参数电路模型以接触网、钢轨、大地的等效电路为主体的三层电路结构，每层电路结构的节点均沿所述地铁线路路径等距分布；接触网等效电路与钢轨等效电路的对应位置的节点之间通过牵引所等效电路与列车等效电路连接，钢轨等效电路与大地等效电路的对应位置的节点之间通过过渡支路等效电阻连接。
[0007]列车运行图模块：用于根据地铁线路车辆信息、区间运行信息与各场段发车计划，计算生成全线全时段列车运行图；车辆信息包括编组、车型、总质量、机械传动效率；区间运行信息包括限速、坡度、曲率。
[0008]杂散电流计算模块：用于根据全线全时段列车运行图，读取目标计算时段的列车负荷分布情况，作为集中参数电路模型的输入，求得地铁线路的直流牵引供电系统的集中参数电路模型的各个节点电压，进而计算得到杂散电流分布情况。
[0009]进一步的，线路构建模块的集中参数电路模型，包含对应的地铁线路的正线区段和停车场或车辆段(合称场段)的区段；场段区段的钢轨等效电路与正线区段的钢轨等效电路之间通过单向导通装置的等效电路连接，场段区段的接触网等效电路与正线区段的接触
网等效电路之间电气绝缘。
[0010]进一步的，线路构建模块的集中参数电路模型中，大地等效电路节点等效通过同一半径的半球形金属接地极散流至均质大地，半球形金属接地极内部等势，而大地等效电路各个节点电压存在电场耦合影响。
[0011]进一步的，线路构建模块的集中参数电路模型中，牵引所等效电路采用戴维南等效电路，列车等效电路采用有功功率源模型。
[0012]进一步的，列车运行图模块中，采用单质点列车运动模型，采用牵引
‑
惰行
‑
制动三阶段区间运行曲线。
[0013]进一步的，杂散电流计算模块，通过内外双层循环结构算法求解集中参数电路模型的节点电压，其中外层循环负责假设单向导通装置与牵引所工作状态，内层循环负责迭代计算机车牵引电流；通过标量相加与矢量叠加的方法计算杂散电流分布。
[0014]本专利技术的一种地铁线路的杂散电流分布计算系统的计算方法，包括以下步骤：
[0015]S1：根据地铁线路设计图及其直流牵引供电系统设计参数，获取地铁线路路径、牵引所位置及属性、电气设备分布参数，基于节点电压法构建对应的集中参数电路模型；集中参数电路模型以接触网、钢轨、大地的等效电路为主体的三层电路结构，每层电路结构的节点均沿所述地铁线路路径等距分布；接触网等效电路与钢轨等效电路的对应位置的节点之间通过牵引所等效电路与列车等效电路连接，钢轨等效电路与大地等效电路的对应位置的节点之间通过过渡支路等效电阻连接。
[0016]S2；根据地铁线路车辆信息、区间运行信息与各场段发车计划，计算生成全线全时段列车运行图；车辆信息包括编组、车型、总质量、机械传动效率；区间运行信息包括限速、坡度、曲率。
[0017]S3：据全线全时段列车运行图，读取目标计算时段的列车负荷分布情况，作为集中参数电路模型的输入，求得地铁线路的直流牵引供电系统的集中参数电路模型的各个节点电压，进而计算得到杂散电流分布情况。
[0018]本专利技术的有益技术效果为：
[0019]本专利技术能够综合考虑地铁机车、牵引网及杂散电流通路的电气联系与交叉影响，充分计及地铁场段结构及其单向导通装置运行特性对杂散电流分布的影响作用，实现地铁线路直流牵引供电系统模型快速建立及杂散电流分布计算。本专利技术方案的计算核心模型通用性良好，完整程度高，填补了直流牵引供电系统杂散电流计算应用系统的匮乏，有利于提高杂散电流工程计算工作的效率。
附图说明
[0020]图1为本专利技术地铁线路的杂散电流分布计算系统结构示意图。
[0021]图2为本专利技术地铁线路的杂散电流分布计算方法示意性流程图。
[0022]图3为地铁线路直流牵引供电系统模型示意性组成连接图。
[0023]图4为列车的区间运行曲线示意性形状图。
[0024]图5为集中参数模型的双层循环解算方法示意性流程图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施方法对本专利技术做进一步详细说明。
[0026]本专利技术的地铁线路的杂散电流分布计算系统结构如图1所示，包括：线路构建模块、列车运行图模块以及杂散电流计算模块，各模块详述如下：
[0027]线路构建模块：用于根据地铁线路设计图及其直流牵引供电系统设计参数，获取地铁线路路径、牵引所位置及属性、电气设备分布参数，基于节点电压法构建对应的集中参数电路模型；集中参数电路模型以接触网、钢轨、大地的等效电路为主体的三层电路结构，每层电路结构的节点均沿所述地铁线路路径等距分布；接触网等效电路与钢轨等效电路的对应位置的节点之间通过牵引所等效电路与列车等效电路连接，钢轨等效电路与大地等效电路的对应位置的节点之间通过过渡支路等效电阻连接；集中参数电路模型，包含对应的地铁线路的正线区段和停车场或车辆段(合称场段)的区段，场段区段的钢轨等效电路与正线区段的钢轨等效电路之间通过单向导通装置的等效电路连接，场段区段的接触网等效电路与正线区段的接触网等效电路之间电气绝缘；集中参数电路模型中，大地等效电路节点等效通过同一半径的半球形金属接地极散流至均质大地，半球形金属接地极内部等势；集中参数电路模型中，牵引所等效电路采用戴维南等效电路，列车等效电路采用有功功率源模型。
[0028]列车运行图模块：用于根据地铁线路车辆信息、区间运行信息与各场段发车计划，计算生成全线全时段列车运行图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地铁线路的杂散电流分布计算系统，其特征在于，包括线路构建模块、列车运行图模块和杂散电流计算模块；线路构建模块：用于根据地铁线路设计图及其直流牵引供电系统设计参数，获取地铁线路路径、牵引所位置及属性、电气设备分布参数，基于节点电压法构建对应的集中参数电路模型；所述集中参数电路模型以接触网、钢轨、大地的等效电路为主体的三层电路结构，每层电路结构的节点均沿所述地铁线路路径等距分布；所述接触网等效电路与钢轨等效电路的对应位置的节点之间通过牵引所等效电路与列车等效电路连接，钢轨等效电路与大地等效电路的对应位置的节点之间通过过渡支路等效电阻连接；列车运行图模块：用于根据地铁线路车辆信息、区间运行信息与各场段发车计划，计算生成全线全时段列车运行图；所述车辆信息包括编组、车型、总质量、机械传动效率；所述区间运行信息包括限速、坡度、曲率；杂散电流计算模块：用于根据全线全时段列车运行图，读取目标计算时段的列车负荷分布情况，作为集中参数电路模型的输入，求得地铁线路的直流牵引供电系统的集中参数电路模型的各个节点电压，进而计算得到杂散电流分布情况。2.根据权利要求1所述的一种地铁线路的杂散电流分布计算系统，其特征在于，所述线路构建模块的集中参数电路模型，包含对应的地铁线路的正线区段和停车场或车辆段的区段，即场段；场段区段的钢轨等效电路与正线区段的钢轨等效电路之间通过单向导通装置的等效电路连接，场段区段的接触网等效电路与正线区段的接触网等效电路之间电气绝缘。3.根据权利要求1所述的一种地铁线路的杂散电流分布计算系统，其特征在于，所述线路构建模块的集中参数电路模型中，大地等效电路节点等效通过同一半径的半球形金属接地极散流至均质大地，半球形金属接地极内部等势，而大地等效电路各个节点电压存在电场耦合影响。4.根据权利要求1所述的一种地铁线路的杂散电流分布计算系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林圣，皇甫阳，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：