城市轨道交通轨地过渡电阻自动测试装置的制作方法

本实用新型属于铁路电气技术领域，具体涉及一种城市轨道交通轨地过渡电阻自动测试装置。

背景技术：

目前，国内外城市轨道交通普遍采用直流牵引供电系统，列车由接触网获取电能，牵引电流通过走行轨返回到牵引变电所整流机组负极，走行轨成为牵引电流的回流通路。直流牵引供电系统采用采用悬浮接地方式，走行轨与大地之间绝缘。由于走行轨自身具有一定的纵向电阻，牵引电流回流时会在轨地之间形成电位差，称之为钢轨电位。由于走行轨与大地无法完全绝缘并且轨地之间存在钢轨电位，会有一部分回流电流由走行轨泄漏至周边介质，形成杂散电流。杂散电流会对系统自身及周边埋地金属管线产生严重的电化学腐蚀，影响系统的安全运行。当前，杂散电流问题已成为国内外轨道交通供电系统的重要安全问题。

轨地过渡电阻是决定系统杂散电流水平的主要因素。为限制城市轨道交通杂散电流，相关标准规定了过渡电阻的要求。CJJ49-92《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》中规定，新建线路轨地过渡电阻不应低于15Ω·km，已运营线路轨地过渡电阻不应低于3Ω·km。由于全线走行轨无缝焊接，传统的伏安法无法有效实现不同区段轨地过渡电阻的测试。而在当前系统施工、运营过程中，过渡电阻测试已成为线路运营必须的工作，自动、简单、有效的测试装置及方法尤为重要。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种城市轨道交通轨地过渡电阻自动测试装置，该装置结构简单、测试过程方便快捷，能有利于对过渡电阻进行快捷准确的测试。

为实现上目的，本实用新型提供了一种城市轨道交通轨地过渡电阻自动测试装置，包括由走行轨条一和走行轨条二所组成的一对轨道及由左到右依次滚动地设置在轨道的测试区段上的三个轨道测试车，所述轨道测试车由车架、设置在车架上部的大功率可控直流电流源、数据采集模块、无线通信模块和控制模块组成，所述大功率可控直流电流源、数据采集模块、无线通信模块均和控制模块连接，所述大功率可控直流电流源用于测试时向轨道中注入电流，所述数据采集模块用于数据的采集和转换，所述控制模块用于检测数据的收发和控制命令的收发；所述无线通信模块用于轨道测试车之间的控制指令及数据的传输；

所述车架的底部在左部前后方向分别安装有车轮一和车轮二、中部前后方向分别安装有车轮三和车轮四、右部前后方向分别安装有车轮五和车轮六，车轮一、车轮二、车轮三、车轮四、车轮五和车轮六均为导电材质制成；

位于中部的轨道测试车作为主测试车，主测试车中的车轮三和车轮四通过电缆连接后与大功率可控直流电流源连接，大功率可控直流电流源的负极与接地网或排流网连接；

位于左右两侧的轨道测试车均作为从测试车，且分别记为左从测试车和右从测试车，从测试车中的车轮一和车轮二之间、车轮五和车轮六之间各自通过电缆连接，且大功率可控直流电流源的正极、负极分别与车轮三、车轮四连接。

在该技术方案中，通过使测试装置由三个轨道测试车组成，并使车轮均由导电材料制成，这样车轮作为电流注入轨道的接触点以及轨道电压差信号的采集点，不仅能方便测试过程中测试装置的移动，而且能保证整个测试过程中接触点和采集点均能与轨道有着良好的电性连接，从而能保证测试结果的准确性，并能有效提高过渡电阻的测试效率。另外，通过使车轮作为电流注入轨道的接触点以及轨道电压差信号的采集点，还可在测试时无需打磨轨道，进而能有效地节省人力、物力以及测试时间。

作为一种优选，所述无线通信模块为GSM无线传输模块。

进一步，为了提高导电性能，所述车轮一、车轮二、车轮三、车轮四、车轮五和车轮六均为金属轮。

进一步，为了方便测试过程中的连接，所述主测试车中的大功率可控直流电流源的负极通过线缆连接有电流钳，并通过电流钳与接地网或排流网连接。

附图说明

图1是本实用新型中测试装置的结构示意图；

图2是本实用新型中主测试车的结构示意图；

图3是本实用新型中从测试车的结构示意图；

图4是本实用新型中的测试方法的流程图；

图5是本实用新型中测试方法的原理图。

图中：1、车轮一，2、车轮二，3、车轮三，4、车轮四，5、车轮五，6、车轮六，7、走行轨条一，8、走行轨条二，9、电缆，10、大功率可控直流电流源，11、数据采集模块，12、控制模块，13、轨道测试车，14、车架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1至图3所示，一种城市轨道交通轨地过渡电阻自动测试装置，包括由走行轨条一7和走行轨条二8所组成的一对轨道及由左到右依次滚动地设置在轨道的测试区段上的三个轨道测试车13，所述轨道测试车13由车架14、设置在车架14上部的大功率可控直流电流源10、数据采集模块11、无线通信模块和控制模块12组成，所述大功率可控直流电流源10、数据采集模块11、无线通信模块均和控制模块12连接，所述大功率可控直流电流源10用于测试时向轨道中注入电流，所述数据采集模块11用于数据的采集和转换，所述控制模块12用于检测数据的收发和控制命令的收发；所述无线通信模块用于轨道测试车13之间的控制指令及数据的传输；其中数据采集模块11主要由信号调理电路、模数转换电路、电源电路等组成。控制模块12主要由控制芯片及其外围电路组成。

所述车架14的底部在左部前后方向分别安装有车轮一1和车轮二2、中部前后方向分别安装有车轮三3和车轮四4、右部前后方向分别安装有车轮五5和车轮六6，车轮一1、车轮二2、车轮三3、车轮四4、车轮五5和车轮六6均为导电材质制成；

位于中部的轨道测试车13作为主测试车，主测试车中的车轮三3和车轮四4通过电缆9连接后与大功率可控直流电流源10连接，大功率可控直流电流源10的负极与接地网或排流网连接；

位于左右两侧的轨道测试车13均作为从测试车，且分别记为左从测试车和右从测试车，从测试车中的车轮一1和车轮二2之间、车轮五5和车轮六6之间各自通过电缆9连接，且大功率可控直流电流源10的正极、负极分别与车轮三3、车轮四4连接。

作为一种优选，所述无线通信模块为GSM无线传输模块。

为了提高导电性能，所述车轮一1、车轮二2、车轮三3、车轮四4、车轮五5和车轮六6均为金属轮。

为了方便测试过程中的连接，所述主测试车中的大功率可控直流电流源10的负极通过线缆连接有电流钳，并通过电流钳与接地网或排流网连接。

如图4和图5所示，本实用新型还提供了一种城市轨道交通轨地过渡电阻自动测试方法，包括以下步骤：

S1：在轨行区停电后，使三个轨道测试车13依次运行至被测试区段，其中主测试车位于两个从测试车的中间；

S2：左从测试车上电后，通过主测试车中的控制模块12向左从测试车中的控制模块12发送控制指令，具体通过主测试车中的无线通信模块与左从测试车中的无线通信模块建立起通信连接，左从测试车接收到该指令后以工作模式一进行测试工作，在工作模式一中，左从测试车中的大功率可控直流电流源10向轨道中流入电流，同时，数据采集模块11分别采集车轮一1和车轮三3之间的电压Ucag1、车轮三3、车轮五5之间的电压Ucag2、车轮二2、车轮四4之间的电压Ucbg1、车轮四4和车轮六6之间的电压Ucbg2、大功率可控直流电流源10的输出电流Ic1；采集结束后，左从测试车将测得数据上传至主测试车；测试的时长为3s钟，且左从测试车上传至主测试车的数据为第2s中所测得数据的平均值；数据上传完成后，左从测试车断电。

S3：右从测试车上电后，通过主测试车中的控制模块12向右从测试车中的控制模块12发送控制指令，具体通过主测试车中的无线通信模块与右从测试车中的无线通信模块建立起通信连接，右从测试车接收到该指令后以工作模式一进行测试工作，在工作模式一中，右从测试车中的大功率可控直流电流源10向轨道中流入电流，同时，数据采集模块11分别采集车轮一1和车轮三3之间的电压Uccg1、车轮三3和车轮五5之间的电压Uccg2、车轮二2和车轮四4之间的电压Ucdg1、车轮四4和车轮六6之间的电压Ucdg2、大功率可控直流电流源10的输出电流Ic2；采集结束后，右从测试车将测得数据上传至主测试车；测试的时长为3s钟，且右从测试车上传至主测试车的数据为第2s中所测得数据的平均值；数据上传完成后，右从测试车断电。

S4:主测试车和从测试车均上电，通过主测试车中的大功率可控直流电流源10向轨道中注入电流，同时，主测试车中的数据采集模块11采集主测试车中的大功率可控直流电流源10向轨道中注入的电流I、对应测试时间内主测试车中车轮三3或车轮四4相对于地网的电位URT；同时，通过主测试车中的控制模块12分别向左从测试车、右从测试车中的控制模块12发送控制指令，左从测试车和右从测试车在收到该指令后均以工作模式二进行测试工作，在工作模式二中，左从测试车中的数据采集模块11采集车轮一1和车轮五5之间的电压差URA1、车轮二2和车轮六6之间的电压差URA2、车轮五5与地网之间的电压差URTA；右从测试车中的数据采集模块11采集车轮一1和车轮五5之间的电压差URB1、车轮二2和车轮六6之间的电压差URB2、车轮五5与地网之间的电压差URTB；采集结束后，左从测试车和右从测试车均将测得数据上传至主测试车；测试的时长为3s钟，主轨道车和从测试车上传至主测试车的数据均为第2s中所测得数据的平均值。

S5：主测试车利用接收到的数据进行过渡电阻的计算，同时将计算结果进行显示并存储，然后主测试车断电。

为了得到准确的测量结果，所述S5中过渡电阻的计算方法包括收下步骤：

步骤一：利用S2和S4中的测试数据，分别通过公式(1)和(2)得到S4中左测试车位置处的轨道电流值IRA1和IRA2；

其中，式中IRA1为左测试车中车轮一1和车轮五5之间的电流；

IRA2为左测试车中车轮二2和车轮六6之间的电流；

步骤二：利用S3和S4中的测试数据，分别通过公式(3)和(4)得到S4中右测试车位置处的电流值IRB1和IRB2；

其中，式中IRB1为右从测试车中的车轮一1和车轮五5之间的电流；

IRB2为右从测试车中的车轮二2和车轮六6之间的电流；

步骤三：利用S4中的测试数据，同时结合步骤一和步骤二中的电流计算结果，通过公式(5)得到过渡电阻RRT；

其中，式中L为被测试区段的长度。

为了提高测试精度，所述S1中两个从测试车之间的区段避开上下行均回流线。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。