列車經(jīng)過接觸軌連續(xù)斷口區(qū)打火拉弧分析

時(shí)間：2022-09-21 00:58:25

關(guān)鍵字：集電靴單元車失電抑制措施

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[導(dǎo)讀]摘要:隨著各大城市地鐵線網(wǎng)的不斷發(fā)展,接觸軌供電方式越來越多地被運(yùn)用在新線路上?，F(xiàn)通過模擬列車行進(jìn)路徑,判斷列車集電靴與接觸軌位置關(guān)系,進(jìn)而分析列車經(jīng)過接觸軌連續(xù)斷口處時(shí),集電靴與斷口處接觸軌端部彎頭分離,由于單元車失電而造成的電流分?jǐn)喈a(chǎn)生的打火拉弧情況。

引言

接觸軌供電方式因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便而被廣泛應(yīng)用。本文針對(duì)廣州地鐵14號(hào)線出現(xiàn)的列車經(jīng)過接觸軌斷口處時(shí)產(chǎn)生打火拉弧的案例進(jìn)行分析探討。

廣州地鐵14號(hào)線采用快車、普通車運(yùn)行模式,快車在進(jìn)入某站臺(tái)后,集電靴在離開端部彎頭時(shí)出現(xiàn)較為強(qiáng)烈的打火拉弧現(xiàn)象,經(jīng)過觀察,打火現(xiàn)象有以下特點(diǎn):(1)相較于普通車,快車打火現(xiàn)象更加強(qiáng)烈,普通車打火表現(xiàn)為瞬時(shí)閃光:(2)打火集電靴為第一單元車A車集電靴:(3)列車速度較快時(shí),打火現(xiàn)象為閃光,持續(xù)時(shí)間極短,接觸軌授流面上留有黃褐色點(diǎn)狀放電痕跡:(4)列車速度較慢時(shí),打火現(xiàn)象為拉弧,接觸軌授流面上留有深褐色線狀放電痕跡。

1列車編組及接觸軌布置

1.1列車編組

本文案例中行進(jìn)車輛為B型車,集電靴分布如圖1所示。

列車左右三節(jié)車廂分別為一個(gè)單元車,單元車內(nèi)6個(gè)集電靴連接至同一母排對(duì)兩牽引機(jī)供電,集電靴工作高度200mm,最大高度276mm。

1.2接觸軌端部彎頭

接觸軌斷口端部彎頭為1:60坡度7.4m高速端部彎頭,末端定位點(diǎn)工作高度292mm,所測(cè)斷口長(zhǎng)度實(shí)際為接觸軌離靴點(diǎn)與始觸點(diǎn)間距離。

2燃弧原因分析

2.1燃弧機(jī)理

當(dāng)開關(guān)電器開斷電路,電壓和電流達(dá)到一定值(電路電壓大于10V,電流不小于80mA)時(shí),觸頭剛剛分離后,觸頭之間就會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的白光,稱為電弧。

集電靴與接觸軌的分離與電器開關(guān)斷開操作是相同的物理過程。靴軌分離后,電弧燃燒過程中,電弧熱場(chǎng)、電磁場(chǎng)以及外界環(huán)境氣流場(chǎng)耦合并相互作用,由于隧道環(huán)境復(fù)雜,靴軌間打火拉弧現(xiàn)象發(fā)生概率與集電靴、列車行走速度、靴軌間接觸狀態(tài)等有較大關(guān)系。

2.2失電區(qū)所致單元車車電流分?jǐn)?

結(jié)合實(shí)測(cè)接觸軌錨段及斷口長(zhǎng)度,使用等比例列車模型(1:400)對(duì)列車進(jìn)站過程進(jìn)行模擬,當(dāng)列車集電靴離開Y03錨時(shí),靴軌位置如圖2所示。

當(dāng)A1靴離開Y03錨時(shí),B1、C1靴已懸空,列車第一單元瞬間失電,A1靴處斷開第一單元車所有電流。此時(shí)靴軌分離實(shí)際是分?jǐn)啻箅娏鞯倪^程,滿足燃弧條件。失電區(qū)長(zhǎng)度約為:(32.58＋19.98)-(21.54+12.23+14.32)=4.47m。即列車行進(jìn)4.47m后,C1靴接觸Y02錨,第一單元重新得電。

3燃弧現(xiàn)象分析

針對(duì)案例中列車打火拉弧的特點(diǎn),讀取了多趟列車數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析,得到列車經(jīng)過接觸軌斷口時(shí)電壓、電流數(shù)據(jù)。

3.1靴軌拉弧現(xiàn)象分析

通過讀取005/006次列車(拉弧現(xiàn)象)數(shù)據(jù)可知,A1集電靴離開Y03錨時(shí),列車正處于加速狀態(tài),單元車取流約為600A,列車行進(jìn)速度約為5m/s,車載網(wǎng)壓數(shù)據(jù)下降持續(xù)時(shí)間約為1000ms,網(wǎng)壓下降后電流持續(xù)時(shí)間約為300ms,設(shè)L1為數(shù)據(jù)異常時(shí)間內(nèi)列車通過的距離,L2為打火拉弧持續(xù)時(shí)間列車通過的距離,則有:

L1與實(shí)測(cè)單元失電區(qū)長(zhǎng)度基本一致,L2與A1靴在Y03錨端部彎頭拉弧長(zhǎng)度(即離靴點(diǎn)至末端)基本一致。

3.2靴軌無打火現(xiàn)象分析

通過讀取031/032次列車(無打火現(xiàn)象)數(shù)據(jù)可知,A1集電靴離開Y03錨時(shí),列車正處于勻速狀態(tài),單元車取流約為40A,列車行進(jìn)速度約為6.3m/s,車載網(wǎng)壓數(shù)據(jù)下降持續(xù)時(shí)間約為

800ms,網(wǎng)壓下降后無電流持續(xù),則有:

L1與實(shí)測(cè)單元失電區(qū)長(zhǎng)度基本一致,網(wǎng)壓下降后無持續(xù)電流,與無打火現(xiàn)象表現(xiàn)一致。

3.3靴軌打火閃光現(xiàn)象分析

通過讀取021/022次列車(打火閃光現(xiàn)象)數(shù)據(jù)可知,A1集電靴離開Y03錨時(shí),列車正處于制動(dòng)狀態(tài),此時(shí)列車向接觸軌饋能,電流從列車流向接觸軌,故列車經(jīng)過失電區(qū)時(shí),電流下降,電壓稍有上升。該過程持續(xù)時(shí)間約為300ms,列車時(shí)速為14.5m/s,則有: