含杂散电流收集的地铁供电系统建模仿真研究(3)

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城市地铁系统有众多优点：

1)速度快。地铁列车在地下隧道内风驰电掣地行进，行驶的时速可超过100公里。

2)无污染。地铁列车以电力作为动力，不存在空气污染问题。因此受到各国政府的青睐。

3)节省土地。由于一般大都市的市区地皮价值高昂，将铁路建于地底，可以节省地面空间，令地面地皮可以作其他用途。

4)减少噪音。铁路建于地底，可以减少地面的噪音。

5)减少干扰。由于地铁的行驶路线不与其他运输系统（如地面道路）重叠、交叉，因此行车受到的交通干扰较少，可节省大量通勤时间。

分析国外大都市轨道交通的发展和现状和特点，可以得出以下结论：城市轨道交通具有运量大、节能、污染小、安全、舒适、方便、快捷等优点的同时具有调整优化城市布局和用地功能的潜在优势，可以说，城市轨道交通在城市的发展过程中具有重要意义。没有高效的城市轨道交通系统就没有几大国际都市今天的发展，所以“发展以城市轨道交通为主体的城市公共交通”应该作为一项长期的战略，要不遗余力地发展城市轨道交通[3]。

城市轨道交通供电系统是城市铁路运输的重要组成部分，其供电的可靠性和安全性是城市轨道交通系统能够正常运行的基础。将仿真技术应用于城市轨道交通供电系统的设计，利用计算机实时模拟城市轨道牵引列车的运行情况和电气参数，对供电系统工程进行辅助设计，进行多方案的仿真比选、优化设计方案、提高设计效率、节省工程投资、减少运营成本，无疑是供电系统设计的一种高效的设计工具和手段。我国越来越多的城市开始修建地铁，城市轨道交通供电系统仿真软件的开发变得更加重要。目前国内外的城市轨道交通直流牵引供电系统中，普遍采用了走行轨回流的供电方式。在这种供电方式当中，列车直流牵引供电系统采用正极接触网(轨)，走行轨作为回流通路。在列车不同运行方式和不同负载的情况下，走行轨上会形成大小不同的工作电流，该电流绝大部分能经过走行轨流回到供电所负极，但总有一小部分通过轨道与地面绝缘不良的位置泄露到地铁道床及周围土壤介质中，这些电流在地下无规律运动，最后绝大部分还会流回到牵引变电所负极。当然也存在极少的杂散电流无法回到直流牵引变电所负极，形成真正地杂散电流。

1.1.2 杂散电流

一般来说，在城市轨道交通系统的规划设计过程中就意识到了杂散电流的危害，因此在走行轨的设计和施工建设中采用了良好的与地绝缘的措施。在地铁建成并投入运营的初期，走行轨与道床之间的绝缘程度较高，即轨地过度电阻值较大，由走行轨泄漏到土壤介质中的杂散电流也较少。但随着地铁的运营，地铁轨道与地面的绝缘程度会变差，从而造成走行轨流入大地中的泄漏电流会增加[14]。论文网

因地铁回流的轨道中电流也是由高电位流向低电位，即从车辆，通过车轮、轨道回到牵引变电所的负极，，车辆所在处为高电位，牵引变电所为低电位，轨道对地有一定的过渡电阻，这样因电位差和过渡电阻存在，就形成对地的泄漏电流，一些回流电流从铁轨漏出通过埋设在地铁附近的金属管道等回到牵引变电所或其他低电位处，这样就形成电流回路。杂散电流从土壤流入路轨或埋地管的地方带有负电荷为阴极区，在阴极区的金属管道一般不受影响；杂散电流从路轨或管道防腐绝缘层破损处流出，此处管道带正电，为阳极区，以铁离子形式融入周围电解质中，从而使阳极区的金属管道腐蚀。