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轨道交通杂散电流防治关键技术创新与应用

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成果主要完成人

饶 咏、郑永平、赵 月、陈 辉、黄国辉、胡 勇、刘 炜、郑 杰、王贵东、马庆安、沙宁远、易万军

项目概况

杂散电流是直流牵引供电系统的通病和顽疾,冒烟起火、结构腐蚀、直流干扰等杂散电流问题给轨道交通运营安全和维护带来极大困扰。成都轨道集团以问题为导向,通过现场实测、理论研究及试点改造,取得以下技术成果: (1)在成都地铁线网开展钢轨回流系统电气参数测试,研究和验证了测试方法,评估各项参数指标范围;段场和正线相互影响的测试,研究杂散电流的传播路径和钢轨电位的传播过程;设计单列车运行时排流装置投退试验,研究了排流装置对杂散电流分布的影响。 (2)根据行业内排流柜普遍设而不投,缺乏投用依据难点,建立了考虑排流装置的钢轨回流系统模型,并结合叠加原理推广应用于多牵引变电所时的杂散电流与钢轨电位计算。通过 CDEGS 仿真和排流装置的投退实验验证了模型在计算杂散电流和钢轨电位方面的准确性。研究结果显示,使用排流柜将使杂散电流增加四倍以上,并抬升钢轨电位,提出浮地系统不推荐使用排流柜,该研究可以为排流装置的设计和使用提供指导依据。 (3)制定《成都地铁杂散电流防护工程技术标准》,国内首次对钢轨纵向电阻提出电气指标要求,适用于直流牵引供电制式线路的杂散电流腐蚀防护工程的设计、施工、检验、验收、交接、和维护等。 (4)创新研发了轨道交通响应式智能导通装置,并在成都地铁1号线红星路停车场进行杂散电流灾害防治试点改造,土壤地电位梯度相对改造前平均下降43%,有效降低该停车场的杂散电流泄漏水平和直流干扰程度。 (5)研究了基于钢轨电位特征的绝缘缺陷诊断方法。该方法定义了时空关联数据的特征矩阵,利用K-means聚类方法分类。以改进的闵可夫斯基距离对异常类样本点进行相似性度量,定位钢轨对地绝缘缺陷。该方法在以钢轨电位为监测对象的杂散电流监测系统中能得到较好的应用。