一种轨道交通杂散电流检测方法及检测系统与流程

本发明涉及到轨道交通技术领域，具体涉及到轨道交通杂散电流检测方法。

背景技术：

在轨道交通，尤其是地铁系统中，运行轨不仅用于承担车辆的荷重，还要作为牵引供电系统的回流轨，也即是运行轨通过回流线连接至牵引变电所，形成一个完整的牵引供电回路。

运行轨作为牵引供电系统的回流轨，非常容易产生杂散电流。杂散电流产生的原因是：一般接触网为正极，而行走轨兼作回流线。由于回流线轨存在着电气阻抗，牵引电流在回流轨中产生压降，由于运行轨不可能达到完全对地绝缘，所以回流轨对地存在着电位差，回流线对道床、四周土壤介质、地下建筑物、埋设管线存在着一定的泄漏电流，泄露电流沿地下建筑物、埋设管线等介质负回馈点四周重新归入钢轨，此泄漏电流称为迷流，又称地铁杂散电流。杂散电流是一种有害的电流，会对轨道附近的地下金属体，如建筑物的结构钢筋、水管、煤气管道、通信电缆等造成电化学腐蚀，产生安全影响。

传统的杂散电流检测方法是在地铁建设过程中，事先在地铁隧道区间内埋好参比电极，并从结构钢筋引出测量端子，在一定时间内，人工操作接好导线进行测量记录。由于是局部测量，测量的结果不能反映整个地铁线路杂散电流分布情况。

技术实现要素：

综上所述，本发明的目的在于解决现有杂散电流检测方法因局部测量，测量的结果精度差的技术不足，而提出一种轨道交通杂散电流检测方法。

为解决本发明所提出的技术问题，采用的技术方案为:一种轨道交通杂散电流检测方法，其特征在于所述方法是：

在直流牵引轨道交通系统中，采用运行轨作为回流轨的场合，在列车进入被检测的运行轨，但未进入检测区域时，通过四个电流传感器分别检测运行轨两根回流轨的两端预设区段的电流值，四个电流值分别通过同步通讯至处理模块，由处理模块将两根回流轨其中一端的两个传感器电流值之和与两根回流轨另一端的两个传感器的电流值之和进行比较计算出差值，该差值为轨道交通杂散电流值，处理模块再将轨道交通杂散电流值输出给显示模块进行显示。

所述的四个电流传感器工作电源从运行轨上采集获得，被检测的运行轨上无列车时，四个电流传感器处断电状态。

所述的四个电流传感器分别通过RS-458、CAN或以太网通讯方式与处理模块建立信号同步连接。

实现所述检测方法的检测系统，其特征在于所述系统包括有处理模块，以及分别与处理模块通过同步通讯连接的四个电流传感器；所述的四个电流传感器分别安装在运行轨两根回流轨的两端，分别检测两根回流轨的两端预设区段的电流值，并同步输出至所述处理模块；所述的处理模块用于将两根回流轨其中一端的两个传感器电流值之和与两根回流轨另一端的两个传感器的电流值之和进行比较计算，输出比较计算后的差值。

所述的四个电流传感器均包括有两个分别与回流轨对应预设区段两端点连接的两个输入端，两个输入端并联有电源采集电路和差分运算放大电路，差分运算放大电路连接有MCU，MCU还连接有通讯电路；所述的电源采集电路采集两个输入端间的电压，稳压输出差分运算放大电路、MCU及通讯电路所需的工作电源；所述的差分运算放大电路用于对两输入端的电位进行差分运算，输出电流模拟量至MCU；所述的MCU用于对差分运算放大电路输出的电流模拟量进行模数转换，并将电流值输出至通讯电路，由通讯电路传输至处理模块。

本发明的有益效果为：本发明是通过测量两根回流轨的两端预设区段的电流值，根据两端的电流值比较计算出差值，从而得到轨道交通杂散电流值，达到从整体上综合分析出地铁杂散电流，提高了杂散电流检测精确性。

本发明采用四个电流传感器，四个电流传感器原理相同，每个电流传感器的两端分别通过电缆直接连接到运行轨中的两个不同位置，四个电流传感器两根电缆连接的运行轨间距相同，通过电流传感器可以测量得到运行轨上连接电流传感器两端的两点对应区段的电流，同时采集到运行轨上的电流，比较运行轨两端差值，计算出在运行轨两端之间的杂散电流值。

附图说明

图1为本发明的原理示意图。

图2为本发明的电流传感器电路原理示意图。

图3为本发明的处理模块及显示装置示意图。

具体实施方式

以下结合附图和本发明优选的具体实施例对本发明检测杂散电流的方法作进一步地说明。

众所周知，一段地铁的运行轨包含有平行的两条回流轨，为了形成一个完整的牵引供电回路，两条回流轨需分别通过回流线连接至牵引变电所；而本发明的方法是在列车进入被检测的运行轨，但未进入检测区域时，通过四个电流传感器分别检测运行轨两根回流轨的两端预设区段的电流值，四个电流值分别通过同步通讯至处理模块，由处理模块将两根回流轨其中一端的两个传感器电流值之和与两根回流轨另一端的两个传感器的电流值之和进行比较计算出差值，该差值为轨道交通杂散电流值。检测区域是指图1中的区段L1+L+L4所对应的区域。

参照图1中所示，假如四个电流传感器1、2、3、4检测运行轨两根回流轨的两端预设区段的长度L1、 L2、 L3和L4均为10米。也即是每个电流传感器通过两根电缆连接在同一回流轨上的两个不同点上，这两个点的间距为10米。电流传感器1与电流传感器2连接在两条平行回流轨同一端的同一垂直位置，电流传感器3与电流传感器4连接在两条平行回流轨另一端的同一垂直位置；电流传感器1在回流轨上的连接点与电流传感器4在回流轨上的连接点的间距为L。

由于轨道交通采用的铁轨型号电阻率固定，假定为ρ；铁轨截面积固定，假定为s，通过电阻公式：R＝ρ*10/s，可以计算出长度为10米的铁轨电阻，假定为R10。四个电流传感器1、2、3、4所测得的电流值I1、I2、I3、I4大小与各自对应的回流轨区段L1、 L2、 L3、L4的电流成正比，将四个电流传感器1、2、3、4所测得的电流值I1、I2、I3、I4输入给处理模块，由处理模块根据回流轨其中一端的两个电流传感器1和2的电流值之和I1+I2与另一端的两个电流传感器3、4的电流值之和I3+I4比较计算出差值，也即该差值为轨道交通杂散电流值，道交通杂散电流值Id=（I1+ I2）－（I3+ I4）, 电流值Id即为长度为L的轨道交通钢轨区的杂散电流值，处理模块再将轨道交通杂散电流值Id输出给显示模块进行显示。

参照图2所示，四个电流传感器电路原理相同，均通过差分运算放大电路将所测得的对应的回流轨区段电流值输入到MCU，由MCU进行模数转换，并通过过RS-458、CAN或以太网通讯方式同步传输至处理模块，由处理模块比较计算出差值。假定电阻R1= 电阻R6，电阻R2 =电阻R5，输入到MCU的模数转换管脚的电压为U，这样可以计算出回流轨对应区段两端电压为UR = - R2/R1*U，根据电流计算公式I = U/R，可以计算出流过轨道中的电流:I = -（R2/R1*U）/R10。通过此公式，可以分别计算出I1、I2、I3和I4。

参照图3，处理模块及显示装置，包含以太网通讯模块、RS-485通讯模块以及CAN通讯模块。通过这三个通讯模块，处理模块及显示装置，可以从电流传感器1、电流传感器2、电流传感器3以及电流传感器4，通过以太网、RS-485总线或CAN总线方式，实时获轨道交通钢轨电流I1、I2、I3和I4。通过MCU处理器，进行计算得出钢轨长度为L的区域杂散电流的大小 I= (I1 +I2) -(I3 +I4)；然后，MCU处理器，将电流I的电流大小，输出到液晶屏进行显示。

参照图1和图2中所示，本发明轨道交通杂散电流检测系统，包括有处理模块，以及分别与处理模块通过同步通讯连接的四个电流传感器；所述的四个电流传感器分别安装在运行轨两根回流轨的两端，分别检测两根回流轨的两端预设区段的电流值，并同步输出至所述处理模块；所述的处理模块用于将两根回流轨其中一端的两个传感器电流值之和与两根回流轨另一端的两个传感器的电流值之和进行比较计算，输出比较计算后的差值。所述的四个电流传感器均包括有两个分别与回流轨对应预设区段两端点连接的两个输入端，两个输入端并联有电源采集电路和差分运算放大电路，差分运算放大电路连接有MCU，MCU还连接有通讯电路；所述的电源采集电路采集两个输入端间的电压，稳压输出差分运算放大电路、MCU及通讯电路所需的工作电源；所述的差分运算放大电路用于对两输入端的电位进行差分运算，输出电流模拟量至MCU；所述的MCU用于对差分运算放大电路输出的电流模拟量进行模数转换，并将电流值输出至通讯电路，由通讯电路传输至处理模块。