[发明专利]一种计及隧道路段综合接地系统结构的牵引网建模方法

说明书

本发明公开了一种计及隧道路段综合接地系统结构的牵引网建模方法，包括：首先在CDEGS软件的SESCAD工具界面对隧道内的牵引回流网络进行绘制；其次利用MALZ工程模块仿真计算每一接地极单元的初始接地阻抗；再根据带回流线直接供电系统的实际建立牵引网链式模型；然后以链式模型仿真得到的隧道区域大地回流系数与利用CDEGS软件提取接地极阻抗时设置的大地回流系数几乎一致为约束条件，采用迭代方法最终确定隧道路段牵引网链式模型的综合接地极阻抗，进而完成隧道路段牵引网仿真模型的建立。本发明能在提取隧道区段综合接地系统精确参数基础上对隧道内部的牵引供电系统进行有效建模。

技术领域

本发明涉及牵引网模型建立领域，特别是一种基于MALTAB/Simulink平台、应用于电气化铁路隧道内、带回流线直接供电方式的牵引网建模方法。

背景技术

目前，鉴于电气化铁道中列车过电压、钢轨电位抬升、电磁干扰、牵引网谐波谐振等问题仍存在于高速列车的运营中，开展电气化铁路相关的基础理论研究紧迫且必要。其中对电气化铁路牵引网数学模型的精确描述及电气参数的准确掌握是开展牵引供电系统研究的前提。

国内外很多学者利用多导体传输理论对牵引网数学模型进行研究，不少学者对不同供电方式牵引网建立了不同的链式模型，并基于此仿真分析了沿线电压分布、牵引网谐波谐振特性、钢轨电位分布、泄漏电流、铁路常见的雷击或弓网离线电弧以及车体电气设备等引起的电磁干扰等问题。

链式模型结合了牵引网是一个由多条传输线组成的完整复杂网络结构的实际，考虑了牵引网中如接触网、钢轨、回流线、贯通地线等未加屏蔽层导线之间的感性和容性耦合，能精确反映牵引网的电气分布特性。其中，由于牵引网综合接地系统既是铁路沿线通信、信号等弱电设备的接地系统又是牵引回流的一重要通路，在链式模型中考虑综合接地系统准确的电气参数为分析和避免贯通地线及其附近电位升高非常必要。与路基工程不同，隧道路段的电气接地系统非常复杂，参数计算涉及钢架或环向接地钢筋、底板接地极等阻抗参数的计算方法。

然而，已有针对隧道路段的牵引网电气模型往往对其综合接地的拓扑及参数简化处理。鉴于此，有必要在隧道路段的牵引网链式模型建立中考虑牵引供电系统复杂的电气接地系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种计及隧道路段综合接地系统结构的牵引网建模方法，获得隧道路段接地极阻抗的精确解，从而完成牵引网的精确建模。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种计及隧道路段综合接地系统结构的牵引网建模方法，包括以下步骤：

步骤1：分析隧道内综合接地系统的电气结构，根据贯通地线、纵向接地钢筋、环向接地钢筋、底板接地网、连接钢筋、横连线及根据实际电气布置互相连接形成的电气拓扑，基于加拿大安全工程技术公司开发的电流分布、电磁场、接地和土壤结构分析软件(英文简称CDEGS软件)建立隧道内牵引回流网络模型，设置隧道区域大地回流系数初始量；

步骤2：设置步骤1所建隧道内牵引回流网络模型的激励源，采用频域接地分析模块(MALZ)对综合贯通地线的接地极阻抗进行提取；

步骤3：对计及隧道路段的带回流线直供方式的牵引网进行电气结构分析，采用MATLAB/Simulink搭建相应的链式模型；

步骤4：将采用MALZ工程模块提取各连接点处的接地极阻抗代入步骤3的链式模型中，通过仿真得到隧道区域的大地回流系数；

步骤5：对路基路段和隧道路段的接触网、钢轨、回流线、贯通地线的相关电气参数进行计算；路基路段的参数采用简化Carson公式计算，隧道路段的参数采用Tylavsky公式计算；