城市軌道交通車輛電氣系統接地分析

朱子婧 徐立志

摘要：隨著社會的發展，私家車的使用越來越多，給城市交通出行帶來了很大的壓力，也給人們的生活帶來很多不便?？茖W技術的發展推動新型交通方式的誕生，地鐵等城市軌道交通車輛逐漸成為發達城市主要交通方式，這種交通方式不僅節約利用城市空間，也能夠緩解傳統交通方式的壓力，然而城市軌道交通車輛建設施工較為復雜，尤其是電氣系統的安裝，既要考慮各種電氣設備的性能，還要考慮電氣系統的安全，接地措施則是保障安全的必要手段。

關鍵詞：城市軌道交通;車輛電氣系統;接地

引言

為了保證車輛的正常運行與乘客的安全，需要定期檢查車輛的電氣系統，確保各種接地情況科學合理。分析城市軌道交通車輛的電氣系統接地設計與措施，提出提升城市軌道交通車輛電氣系統接地策略，為同類工程提供參考。

1城市軌道交通車輛的電氣系統主要構成

1.1城市軌道交通車輛的牽引與制動控制系統

任何交通工具中的牽引與制動控制系統都是缺一不可的。軌道交通車輛的傳動控制由電動機驅動來實現車輛的牽引，是以牽引電機控制系統調節電動機的牽引力與速度，達到車輛的牽引與制動。由空氣制動、摩擦制動、電制動與制動指令系統等組成的復合制動控制系統。軌道交通車輛的牽引與制動能力的功能質量直接影響車輛的運行情況與運輸安全。由于站點的間距較短，所以軌道交通車輛的停車頻繁，為了在時間內到達站點，需要城市軌道交通車輛具有較高的牽引加速與制動減速技術與質量。

1.2城市軌道交通車輛的輔助供電系統

城市軌道交通車輛的輔助供電系統，主要提供三相交流輸出、單相交流輸出、直流輸出，主要功能是為車輛中空調、空壓機、通風機、照明、蓄電池充電等輔助設備供電。傳統城市軌道交通車輛大多采用旋轉式電動發電機組供電，但設備大、輸出效率低且容量小，電源輸出電壓受直流發電機組工作影響，可靠性低。近年來大城市都引進了采用靜止式輔助逆變電源的城市軌道交通車輛，其輸出的電壓品質好、工作性能安全、電源使用率較高。

1.3城市軌道交通車輛的車門控制系統

城市軌道交通車輛的車門與乘客接觸最多，并且車門的開關動作頻繁、車門數量多，也是故障發生最多的部件，車門正常運作關系到運營的安全與乘客人身安全。車門控制系統中有控制開關、控制電路、執行機構三個系統，系統從車門狀態指示、車輛客室車門系統與列車牽引的連鎖、關門到位指示開關與動態關門控制、關門到位指示、行車開門與列車制動、開門關門操作與列車的狀態等方面入手，有針對性地強化了安全設計，為乘客的安全提供保障。

2城市軌道交通車輛的電氣系統接地措施

2.1工作接地

工作接地有高壓與低壓回流工作接地兩種。其中，低壓回流工作接地，主要是使電氣系統中的低壓電路有準確的電位，讓電路中的雜散性信號電流進行回流。而高壓回流工作接地，是引導接觸網中電流進入軌道中，經過相關程序處理后再回流到變電站，確保城市軌道交通車輛處于安全、穩定的電氣回路中。在高壓回流電路的設計中，要確保接觸網輸出的電流都能回流到電源中，確保車輛的電氣系統在運行中不會出現故障與漏電現象。

2.2安全接地

安全接地主要是為了保護車輛設備與人員的安全。例如在與接近100mA的直流電接觸時，人體感覺四肢發熱，接觸面的皮膚感覺到疼痛。而接觸300mA以下的橫向電流，幾分鐘后時間與電流量增加，會造成心律失常、頭暈、電流燒傷痕跡，甚至失去知覺。如果接觸數安培的電流，幾秒內就可造成內部燒傷或引發心室纖維性顫動導致死亡。而軌交車輛中多數電氣設備的電壓都在110～1500V間，如果漏電會出現嚴重事故。而車輛的安全接地主要是為了防止乘務人員、乘客與檢修工作人員，在接觸電氣設備中元器件受到電擊傷害。所以在設計車輛時應將所有容易接觸漏電的電氣設備都裝在車輛箱體與內裝板內，而金屬箱體都通過接地線連接車體，車體又因接地線和回流軸端的連接與軌道連通，所以軌道在地電位。發生設備漏電時，通過人體的電流就可控制在安全區域，由于車體、接地線與軌道的串聯阻抗小于人體的阻抗，確保不會出現觸電情況。

2.3屏蔽接地

城市軌道交通車輛的屏蔽接地有電場屏蔽與趨膚效應兩種。趨膚效應就是交變電流流經導體時，相互的感應作用使導體表面通過的電流不均勻，導體表面靠近電流處電流密度較高，在車輛快速運行中趨膚效應越明顯，容易產生危險。所以設計人員選取了表面積較大的編織接地線，讓軌道交通車輛正常、安全地運行。如當下使用的接地線雙重屏蔽電纜，信號回流線是內層屏蔽，地環路產生的電磁干擾會經過外層的屏蔽，信號電流會經過兩根導線表層。而屏蔽層中的干擾在互感感應下流向導線表面，信號回路中干擾會相互消除，實現了屏蔽接地的目的。雙重屏蔽電纜成本較低，使用簡單方便，因此得到廣泛應用。

3提升城市軌道交通車輛的電氣系統接地策略

3.1科學使用接地地阻

城市軌道交通車輛多數采用鋁合金材料，在與鋼軌間的運行過程中，電阻值較小，會出現一些散雜電流，長期將會影響車輛軸承與接地裝置的壽命。所以要消除這些散雜電流，可以使用接地電阻轉移電流。但是為減少回流進入車體，還要對列車單元間實施并聯電阻，連接車體與列車車鉤，阻斷了車體件的散雜電流，杜絕重聯現象，防止電壓過大。

3.2合理設計軌道交通車輛接地線

城市地鐵與動車的電氣系統接地設計要遵循接地原則，在確保接線的安全上保證車輛及人員的安全，滿足電磁兼容性能設計相應的接地線路，主要掌控好漏電、雷擊、靜電引流等接地設計。保證接地回流線與接地裝置的阻抗性一致，采用回流電路接地、電位差接地、高壓電路回流接地進行有效的處理，確保車輛安全運行，保證經濟適用。接地設計要避免依賴相關機械設備，防止接地不恰當破壞車輛的構架與外殼等使用情況。接地布線設計要注意相關的溫度、載流能力、機械強度等，根據布線標準合理設計，保證接地線的布局合理與安全。保護接地線一般采用鍍錫軟銅絞線，防腐蝕功能較好，導電性也較高;合理設置接地線長度，使電阻值低于人體承受度。設計與實施接地中要保證接觸的牢固性;針對不同金屬的焊接情況，要注意實施防腐蝕處理;為了防止不同金屬接觸出現腐蝕現象，可在接觸面涂抹油漆;為了杜絕斷流現象，在車頂安裝避雷器非常必要，以確保電氣設備沒有過流現象。但車輛使用中實際影響的情況太多，還要根據具體情況使用合適的接地技術。

結束語

隨著我國交通運輸行業的發展，城市軌道交通車輛將會加大應用力度，雖然其有效緩解了城市交通壓力，但仍然對人們產生較大的安全威脅，因此需要技術人員做好電氣系統接地措施，并制定計劃定期對城市軌道交通車輛及電氣系統進行檢修，檢修人員也需要強化自身安全意識，避免自身發生觸電事故，只有做好接地措施建設，經常進行電氣系統維護，才能發揮城市軌道交通車輛的運行價值。

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