干旱地区铁路钢轨电位限制与监测方案研究

摘要

随着我国铁路牵引供电系统的快速发展，电气化铁道钢轨电位过高后对铁路沿线信号、牵引回流等系统产生的危害引起了广泛关注。研究钢轨电位的分布规律和限制措施等相关问题已经成为现阶段铁路专家和学者研究的重要课题。论文针对干旱地区电气化铁路，分析了钢轨电位的分布规律和影响因素，研究该地区铁路的钢轨电位限制方案及监测方案。
　　首先，论文分析了电气化铁路牵引供电区段钢轨电位的产生机理及钢轨电位升高后产生的危害，在阐述钢轨电位表征参数的基础上，推导了AT(AutoTransformer，自耦变压器)供电区段钢轨电位及电流的分布规律。通过分析AT供电方式的基本原理，利用Matlab/simulink软件搭建了AT供电方式下牵引回流系统的仿真模型，根据模型分别仿真分析了不同牵引供电方式、线路单复线、列车追踪时间及钢轨对地泄漏电阻对钢轨电位的影响效果。
　　其次，在分析钢轨电位影响因素的基础上，提出了针对干旱地区电气化铁路的钢轨电位限制方法。通过降低干旱地区土壤电阻率可以降低干旱地区钢轨对地泄漏电阻，从而降低钢轨电位;在AT供电方式下，将钢轨与保护线合理充分地横向连接，可以有效地降低钢轨电位;综合接地系统对干旱地区牵引回流接地系统有较好的效果，将钢轨接入综合接地系统可以明显降低钢轨电位。仿真结果表明:在高泄漏电阻情况下，将钢轨与保护线连接及将钢轨接入贯通地线可使钢轨电位降低至标准规定的安全范围内。
　　最后，论文提出了基于GSM-R(GlobalSystemforMobilecommunicationsRailway，铁路综合数字移动通信系统)的GPRS(GeneralPacketRadioService，通用分组无线业务)网络的钢轨电位监测系统方案，介绍了该系统的结构特点及钢轨电位监测仪的硬件结构，详细说明了该监测系统的GPRS联网方案，并介结了该系统的上位机管理系统。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 论文背景及意义

1．2 国内外研究概况

1．2．1 国外的研究现状

1．2．2 国内的研究现状

1．3 主要研究工作内容

2 钢轨电位的分布规律

2．1 钢轨电位的形成机理及危害

2．2 钢轨电位的安全标准

2．3 钢轨电位的表征参数

2．4 钢轨电流的分布

2．4．1 钢轨感应电流

2．4．2 钢轨传导电流

2．4．3 钢轨总电流

2．5 钢轨电位的分布

2．5．1 钢轨感应电位

2．5．2 钢轨传导电位

2．5．3 钢轨总电位

3 钢轨电位的影响因素

3．1 AT供电方式下牵引回流系统模型

3．1．1 AT供电方式的原理

3．1．2 牵引回流系统模型的建立

3．2 钢轨电位的影响因素

3．2．1 供电方式对钢轨电位的影响

3．2．2 单复线对钢轨电位的影响

3．2．3 追踪时间对钢轨电位的影响

3．2．4 钢轨泄漏电阻对钢轨电位的影响

4 钢轨电位的限制方案

4．1 降低土壤电阻率

4．2 设置CPW线

4．2．1 仿真分析

4．2．2 CPW线设置方案

4．3 采用综合接地系统

4．3．1 仿真分析

4．3．2 综合接地系统的设置方案

4．4 综合分析

5 钢轨电位的监测方案

5．1 监测系统的总体结构

5．2 监测仪的硬件结构

5．3 系统联网方案

5．3．1 GSM-R／GPRS网络

5．3．2 铁路综合信息无线接入平台

5．3．3 通信方式

5．3．4 数据处理过程

5．4 上位机管理系统

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果