一种治理地铁车辆段杂散电流的分区供电系统和控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于地铁供电系统，尤其涉及一种治理地铁车辆段杂散电流的分区供电控制方案。
【背景技术】
[0002]国内地铁牵引供电系统均采用DC750V或DC1500V供电制式。为防止牵引回流泄漏至大地，造成杂散电流腐蚀，要求正线钢轨对地绝缘安装。而在地铁车辆段，为了控制轨地电位差在安全范围，保障检修人员安全，通常将列检库和洗车库内轨道通过综合接地极与地网连接，或在库内上轨道上安装钢轨电位限制器。在正常运营期间，为防止正线电流通过车辆段泄漏至大地，通常在正线与车辆段轨道上设置绝缘节，在正线与车辆段之间的接触网上设置电分段，以实现电气隔离；为了保证库内列车的正常启动，让牵引回流能回到变电所负极，通常会在绝缘节上并联单向导通装置。而在特殊运营期间为保证车辆段变电所与正线变电所能实现相互支援供电，在绝缘节与电分段上均并有隔离开关，以增加供电的灵活性。
[0003]目前国内地铁车辆段牵引供电负回流系统普遍采用双二极管分段方式，其示意图如图1所示，两个绝缘节之间的间距大于一个车长，在每个绝缘节两端都并联有隔离开关与带有消弧功能的单向导通装置，只允许钢轨电流从车辆段流向正线，正线牵引所负极接至正线区段钢轨，车辆段牵引所负极接至两个绝缘节中间区域的钢轨。此方案优点在于能阻止正线电流通过钢轨涌入车辆段，同时保证库内列车的正常取流，但由于单向导通装置允许电流由车辆段流向正线，而车辆段的列检库等钢轨接地，这导致车辆段库内钢轨为杂散电流提供了通畅的回流通路，从而收集了地网中大量的杂散电流。这个良好的杂散电流回流通路在一定意义上也加剧了正线杂散电流的泄漏，同时引发车辆段一系列问题，包括挂临时地线打火问题、列车停跨于单向导通装置时车上设备烧灼问题等。
【发明内容】
[0004]针对上述双二极管分段方式存在的问题，本发明的目的是要阻断车辆段与正线之间轨道上的杂散电流回流通路，治理地铁车辆段的杂散电流；同时能避免列车过绝缘节打火、解决列车受电弓划过接触网电分段拉弧等问题；保证供电系统在正常运行方式下正线与车辆段完全的电气隔离，在车辆段变电所与正线变电所需要相互支援供电的情况下正线与车辆段可靠的电气连接。
[0005]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:
[0006]—种治理地铁车辆段杂散电流的分区供电系统，设置在地铁正线与车辆段结合部位，在阻止正线电流通过钢轨涌入车辆段并保证库内列车的正常取流的同时阻断车辆段与正线之间轨道上的杂散电流回流，包括设置在正线与车辆段轨道间的带有单向导通功能的绝缘机构和设置在正线牵引所与车辆段牵引所之间的接触网电分段D，其特征在于，包括绝缘节J (包括Jl和J2)、接触网电分段D (包括Dl和D2)、大功率直流晶闸管开关A (包括八1、4233、44)、轨道计轴器8(包括81、82、83、84)、状态辨识控制单元(C);两绝缘节(Jl和J2)设于车辆段与正线之间，其间距大于1.5倍车长，在第一绝缘节Jl和第二绝缘节J2两端分别并联大功率直流晶闸管开关(Al和A2);第一绝缘节Jl正线侧的轨道区域为R1，第一绝缘节Jl与第二绝缘节J2之间的轨道区域为RMid，第二绝缘节J2车辆段侧的轨道区域为RO ;接触网电分段(Dl和D2)分别设于两绝缘节(Jl和J2)的正上方；第一电分段Dl与第三直流晶闸管开关A3并联，第二电分段D2与第四直流晶闸管开关A4并联，第一电分段Dl正线侧的接触网区段为Posl，第一电分段Dl与第二电分段D2之间的接触网区段为PosMid，第二电分段D2车辆段侧的接触网区段为Pos2 ;在第一绝缘节Jl两侧安装第一轨道计轴器BI和第二轨道计轴器B2，第二绝缘节J2两侧安装第三轨道计轴器B3和第四轨道计轴器B4 ;第一轨道计轴器B1、第二轨道计轴器B2距第一绝缘节Jl的距离以及第三轨道计轴器B3、第四轨道计轴器B4距第二绝缘节J2的距离均为10-20m ;正线牵引所负端NegO引至RO上，车辆段牵引所负端Negl引至Rl上；状态辨识控制单元C输入包括B1、B2、B3、B4的监测信号以及车辆段供电系统运行状态信号S，输出对A1、A2、A3、A4的开断状态进行控制。
[0007]本发明的目的还在于，为上述供电系统安排相应的工作方法，即
[0008]—种采用上述分区供电系统治理地铁车辆段杂散电流的分区供电控制方法，车辆段供电系统运行状态信号S包括两种状态，其一是正常运行状态，对应于S为0，此时应保证正线与车辆段钢轨在电气上完全隔离；其二是车辆段变电所与相邻正线变电所供电相互支援的状态，对应于S为I，此时应保证正线与车辆段之间的电气连通；
[0009]在轨道计轴器B没有检测到列车经过时，不会向状态辨识控制单元C发送信号；轨道计轴器B每检测到有一对车轮经过，就向状态辨识控制单元C发送一次信号，信号的内容为车轮经过的方向，即direct1n ;若轨道计轴器B检测到列车运行方向为正线至车辆段方向，direct1n为0，反之direct1n为I ;C采用等待信号触发模式，有信号输入时才有信号输出；C在处理过程中用变量Num来统计两个绝缘节之间区域所存在车辆的轮对数，在该区域无车的情况下，Num等于O ;
[0010]控制实现过程如下:
[0011](I)当S置I时，系统处于车辆段变电所与相邻正线变电所供电相互支援的状态(Model),控制Al、A2、A3、A4 一直处于导通状态，接收到B1、B2、B3、B4传来的信号不进行控制操作；
[0012](2)当S置O时，系统处于正常运行状态(]?0(160)，若81、82、83、84均未向(:传递信号，则系统状态为初始态:A1、A2、A3、A4断开，Num等于O ;
[0013](3)当S置0，C接收到BI传递过来的信号direct1n时，若direct1n等于0，则Num值加1，同时输出开断控制信号:A1闭合、A3闭合；若direct1n等于1，则Num值减I，之后若Num值不为0，则无任何信号输出，若Num值为0，则输出控制信号:A1断开、A3断开；
[0014](4)当S置0，C接收到B2传递过来的信号direct1n时，若direct1n等于0，Num值维持不变，无任何信号输出；若direct1n等于1，则Num值维持不变，同时输出开断控制信号:A2断开、A4断开、A3闭合、Al闭合；
[0015](5)当S置0，C接收到B3传递过来的信号direct1n时，若direct1n等于0，Num值维持不变，输出开断控制信号:A1断开、A3断开、A4闭合、A2闭合；若direct1n等于1，则Num值维持不变，无任何信号输出；
[0016](6)当S置0，C接收到B4传递过来的信号direct1n时，若direct1n等于0，Num值减I，之后若Num值不为0，则无任何信号输出，若Num值为0，则输出控制信号:A2断开、A4断开；若direct1n等于1，则Num值加I，输出控制信号:A2闭合、A4闭合；
[0017](7)在以上过程中，各开关的控制信号输出均有先后顺序(按文中排列的顺序)，且每个开关的控制信号的输出过程间均有一定延时(大于50ms且小于100ms)；
[0018](8)以上过程中，若C此次输出的控制信号与前一次相同，则此次不输出。
[0019]本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点:
[0020](I)在既有技术方案下，车辆段为正线泄漏的杂散电流提供了通畅