[实用新型]一种城市轨道交通钢轨电位限制装置

说明书

本实用新型公开了一种城市轨道交通钢轨电位限制装置，包括测控部分和主回路部分，在主回路部分设置有限压支路，所述限压支路包括整流单元和调节单元；所述整流单元由二极管D1、D2、D3和D4构成整流电路；所述调节单元连接在二极管D1与二极管D4之间的节点A与二极管D2与二极管D3之间的节点B之间，具体为：节点A与节点B之间连接电阻R1和电阻R2串联支路，在电阻R1上并联有IGBT模块，所述电阻R1能够调节，IGBT模块与电阻R1构成可调电阻单元；或者节点A与节点B之间连接栅控晶闸管GTO与大功率稳压管D的串联支路。本发明装置实现了钢轨电位升高时自动限压限流，钢轨电位降低后自动恢复高阻状态的钢轨电位限制功能。

技术领域

本实用新型涉及钢轨检测、控制技术领域，特别是一种城市轨道交通钢轨电位限制装置。

背景技术

钢轨电位限制装置(Rail over-voltage protection device，OVPD)是城市轨道列车牵引运行系统中一个关键的组成部分，它关系到牵引供电系统的运行安全、工作人员和乘客的安全，是防止钢轨电位过高的主要措施。目前，全国地铁各条线的车站变电所、停车场/车辆段均设有OVPD。

OVPD设置于钢轨和保护地之间，正常运营状态下处于断开状态。国内地铁投入使用的OVPD普遍采用三段式整定：Ⅰ段：当检测到的电位差达到整定值时，经t1延时接触器合闸；当回路电流低于整定值时，OVPD延时t2后自动复位，断开钢轨与地的连接；若在t3内连续动作3次，延时复位闭锁，接触器处于恒定合闸状态，直到人工复位为止。Ⅱ段：当检测到的电位差大大超过整定值时，OVPD不设延时，于t4内动作，接触器永久合闸，直到人工复位为止。Ⅲ段：当检测到的电位差极大超过整定值时，晶闸管迅速导通(0.1ms)，将钢轨与地短接。

随着OVPD的广泛运用，其经常在工作中出现二段和三段电压保护动作后难以实现及时复位，导致OVPD的接触器永久接地，使部分回流电流从OVPD 的接触器泄入大地而形成高达800A以上的杂散电流，杂散电流会对金属形成电化学腐蚀，严重腐蚀埋地金属管线、钢筋结构及隧道相关设施与建筑，进而对地铁运行安全造成严重危害。

在国内已建成投入运行的城市轨道交通系统中，普遍存在轨电位异常的问题。钢轨电位限制装置动作频繁(多条线路全线轨电位动作次数每天近千次)。当钢轨电位限制装置动作时，不可避免会有大量电流以大地为回路流通，尤其是当有多台钢轨电位限制装置动作时，大量的钢轨回流通过钢轨电位限制装置流入地网，形成杂散电流；目前多数地铁采用智能自动排流柜，当钢轨电位限制动作时导致杂散电流异常增加杂散电流排流柜就会导通进行排流，这样会导致排流电流的异常变大从而对结构钢筋等形成不利影响；最新的研究设想是当轨电位限制装置启动动作时屏蔽排流柜排流，从而防止异常大电流的产生从而影响钢结构等。

目前，全国地铁新建车站基本都在使用屏蔽门系统；早期屏蔽门建设中屏蔽门金属门体采用绝缘安装屏蔽门门体上部下部金属构件通过绝缘材料与土建结构实施绝缘安装站台边缘敷设绝缘带，绝缘带宽度一般不小于0.9m屏蔽门金属门体通过电缆与钢轨连接即屏蔽门金属门体与轨道实现等电位联结；这种方式将导致钢轨中的电流在站台边缘绝缘带绝缘下降的情况下通过屏蔽门金属构件形成新的杂散电流回路将长期影响车站结构钢筋。目前多数新建地铁屏蔽门金属门体采用不接轨而接地的形式；这样候车人员无法接触钢轨，在候车期间屏蔽门始终处于关闭状态，乘客无法接触钢轨。钢轨电位的提高也不会危及乘客的安全。所以在车辆未进站屏蔽门未打开的情况下，如果屏蔽钢轨电位限制装置的动作情况；那么将减少杂散电流的产生。未来钢轨电位限制装置有和屏蔽门联动的可能。

在直流牵引系统中，由于操作电流和短路电流的存在，可能会引起回流回路和大地间产生超过安全许可的接触电压。在此情况下，就需要在回流回路与大地间装设一套钢轨电位限制装置，以限制运行轨电位，避免超出安全许可的接触电压的发生(此安全电压的规定参照欧洲EN标准)。当发生超出安全许可的接触电压时，此钢轨电位限制装置就将钢轨与大地快速短接，从而保证人员和设施的安全。