[發明專利]鋼軌電位與鋼軌電流中考慮感性耦合和容性耦合的方法

有效

• 申請號: 201710826207.8
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107798165B
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 鄧云川;李良威;徐劍;劉梅;肖琨;何宏國;嚴希;楊佳;高宏;陳建君;林宗良;宋兵
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;B60M1/30
• 代理公司: 成都惠迪專利事務所(普通合伙) 51215
• 代理人: 王建國

確定鋼軌電位和鋼軌電流主要來自牽引供電系統注入或流出的回流電流和除所研究的鋼軌和大地外的其它導體電流在鋼軌?大地回路產生的干擾性入射場激勵響應；結合牽引供電系統各導線的電流分配系數，考慮除所研究的鋼軌?大地回路外其它外的其它牽引網導線和其他鋼軌?大地回路通過感性耦合在所研究的鋼軌?大地回路形成的干擾性入射場激勵響應和牽引網各回路通過容性耦合在鋼軌?大地回路形成的干擾性入射場激勵響應；通過列寫鋼軌電位和鋼軌電流的微分方程，得到計及牽引供電系統注入或者流出的回流電流和所研究的鋼軌和大地外的其他牽引網導體的干擾性入射場激勵響應的鋼軌電位和鋼軌電流的計算式，進而根據邊界條件獲得精確的鋼軌電位和鋼軌電流分布。

技術領域

本發明涉及電氣化鐵路、采用帶回流線直接供電方式牽引供電系統的鋼軌電位與電流的計算方法。

背景技術

鋼軌電位和鋼軌電流即指鋼軌-大地回路的電位和鋼軌上流動的電流。高速鐵路中，鋼軌和大地作為回流系統的重要組成，將有一定比例的運行電流或短路電流流經鋼軌和大地流回牽引變電所，兩者電流會在鋼軌 -大地回路空間產生交變磁通，由此產生鋼軌與大地間電位差-鋼軌電位。此外，其他導體如接觸線、承力索、回流線等中流動的電流，也會在鋼軌 -大地回路空間產生交變磁通，進而產生鋼軌電位。作為動車組的行走導軌和牽引供電回路的一部分，過高的鋼軌電位必然帶來一系列影響，如威脅信號設備的正常運行和危及線路維護人員與旅客的人身安全。因此，鋼軌電位和鋼軌電流的計算是牽引供電系統計算的重要內容。此外，已有學者對鋼軌電位和鋼軌電流進行了大量推導，其推導多采用電路的方式，鋼軌電位與鋼軌電流的來源最多考慮了回流電流注入(流出)鋼軌-大地回路的激勵源響應及接觸網(接觸線和承力索)通過感性耦合在鋼軌-大地回路形成的干擾性入射場激勵響應，然而，基于電磁場、從串擾和耦合機理分析，鋼軌電位與鋼軌電流的來源還包括除接觸網(接觸線和承力索) 外的其他牽引網導線(回流線、綜合地線等)和其他鋼軌大地回路通過感性耦合在所研究鋼軌-大地回路形成的干擾性入射場激勵響應和牽引網各回路通過容性耦合在鋼軌-大地回路形成的干擾性入射場激勵響應，鑒于此，有必要對鋼軌電位及電流的計算開展進一步研究，改進和完善既有計算方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種考慮感性耦合和容性耦合的干擾性入射場激勵響應的鋼軌電位與鋼軌電流計算方法，以獲得精確的鋼軌電位和鋼軌電流分布。

本發明解決上述技術問題所采取的技術方案如下：

本發明考慮感性耦合和容性耦合的干擾性入射場激勵響應的鋼軌電位與鋼軌電流計算方法，其特征是：確定鋼軌電位和鋼軌電流主要來自牽引供電系統注入或流出的回流電流和除鋼軌和大地外的其它導體，電流在鋼軌-大地回路產生的干擾性入射場激勵響應；結合牽引供電系統各導線的電流分配系數，考慮除所研究的鋼軌和大地外的其他牽引網導線和其他鋼軌-大地回路通過感性耦合在所研究的鋼軌-大地回路形成的干擾性入射場激勵響應和所研究的鋼軌-大地回路外其它牽引網各回路通過容性耦合在所研究的鋼軌-大地回路形成的干擾性入射場激勵響應；通過列寫鋼軌電位和鋼軌電流的微分方程，得到計及牽引供電系統注入或者流出的回流電流和牽引網導體的干擾性入射場激勵響應的鋼軌電位和鋼軌電流的計算式，進而根據邊界條件獲得精確的鋼軌電位和鋼軌電流分布。

該方法包括如下步驟：

①構建鋼軌-大地回路的分布參數等效模型，分析鋼軌回流電流和大地回流電流在鋼軌-大地回路中產生的激勵源響應，列寫兩回流在鋼軌-大地回路產生的磁通，進而根據鋼軌回流電流、大地回流電流和注入鋼軌電流的關系列寫僅考慮回流電流注入或者流出鋼軌-大地回路激勵源響應的鋼軌電位與鋼軌電流的微分方程。

②考慮除所研究的鋼軌和大地外的其它各牽引網導體電流和其它鋼軌-大地回路電流在所研究的鋼軌-大地回路上產生的感性耦合，結合除鋼軌和大地外的其它各牽引網導體的電流分配系數，在步驟①基礎上，列寫考慮鋼軌-大地回路上通過感性耦合產生的干擾性入射場激勵響應下的鋼軌電位與鋼軌電流的微分方程；