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摘要：近年来，随着我国社会经济的高速发展，人们的生活水平和出现方式在一定程度上获得了很大的改进与提高，汽车作为一种代步工具，逐渐受到人们的喜爱。尽管如此，汽车在方便人们出行、改善人们出行条件的过程中，相应的也面临着一系列的问题，如交通堵塞与污染环境等方面的问题等。因此为确保交通问题得到快速且有效的解决，相关研究人员经过不懈的努力与刻苦的钻研，成功将一种现代化的新型交通工具研制出来，即城市轨道交通车辆，使得城市的环境得到有效的美化，交通压力在一定程度上也逐渐得到了缓解。现在就城市轨道交通车辆电气系统接地进行科学的分析。
关键词：城市轨道交通车辆；电气系统；接地探讨
一、城市轨道交通车辆电气系统的组成要素
1.1牵引和制动控制系统。牵引和制动控制系统作为不可缺少的一部分，是车辆控制技术的核心，牵引制动能力直接关系到城市轨道车辆的运行状态，为了节约车辆行驶时间，缩短列车行车间隔加强运输能力，要求车辆必须具备良好的牵引加速度、制动减速度。
1.2辅助供电系统。辅助供电系统由两部分组成：三相交流供电系统与直流供电系统，其中直流供电系统又划分成直流用电设备、充电机、蓄电池及整流装置，由充电机与蓄电池负责供电；而三相交流供电系统则负责向牵引变流器通风机、变压器通风机、电机通风机、压缩机等车上设备提供三相交流输出。
1.3车门控制系统。城市轨道交通车辆的车门控制系统的主要功能是控制城市轨道交通车辆的车门的开关动作。构成控制系统的主要模块为控制电路、控制开关以及执行的构件。要实现城市轨道交通车辆车门的顺利开关，要充分了解车门的机械构造，了解熟悉车门控制系统的中央以及子系统等一系列系统控制部分的构造及原理，保证车辆的线路运行情况良好，确保控制数据能够良好地进行传递共享，保证数据能够有效传达到子系统的控制板块，从而对板块进行操控，准确实现城市轨道交通车辆的车门的开关动作。
二、城市轨道交通车辆电气系统的接地措施探讨
城市轨道交通车辆电气系统的接地措施种类主要分为三种，分别为工作接地、屏蔽接地方法和安全接地。
2.1工作接地。地铁列车的工作接地包括高压回流接地、低压工作接地。
2.1.1高压回流接地。高压回流接地的作用是将从接触网处获得的电流引入轨道，回流至变电所，形成一个回路保证电路的接通。该电路设计应能保证所有电流均回流至电源，不会导致任何损坏或触电危险。回流接地电缆阻抗应尽可能低。
图1 压主电路
根据《IEC60077-1铁路应用—轨道车辆用电器设备第1部分：一般操作要求和规则》要求：
1）至少应有两个不同的通路同时用于电流回流，从而一个通路的失败不会引起损坏或触电危险；2）实现电力回流的方法是使所有的电路分别与一母线相连，该母线应与车身和与所有外露的导电元件绝缘，和本身与电流回流集电器（车轴电刷/回流集电靴）相连。
2.1.2低压工作接地。低压工作接地的作用是为低压电路提供一个基准电位，同时也是杂散信号的回流通道。
图2 低压工作接地电路
如图2(a)所示，电路1、2、3共用一根接地线，由于地线存在阻抗，后端电路电流会叠加到前端电路的地线阻抗上，当后端电路的电流改变时，会影响前端电路地线上压降，进而影响前端负载的工作电压，这种干扰称之为共组抗干扰。当高频信号作用时，地线阻抗将主要由感抗决定，这种干扰将更加明显。
在实际的电路中应当尽量避免共组抗干扰，尤其是数字信号对模拟信号的干扰。因此数字信号和模拟信号应该分开单独接地，如图2(b)所示。
除了把相互干扰的电路分开接地以外，还应当尽量使接地电缆的接地阻抗低。
2.2屏蔽接地方法。所谓的城市轨道交通车辆的屏蔽接地主要包括两种，即电场屏蔽和趋肤效应。趋肤效应主要是交变电流在导体过程中，受感作用的影响致使导体表面通过不均匀的电流，且与导体表面越靠近则电流的密度会越大，故时常出现在城市轨道交通车辆的运行过程中，因而设计人员在选型工作中应该尽量的选择那些表面积相对比较大的编制接地线，以此来保证车辆的运行的安全性、稳定性以及可靠性。
如在某城市轨道交通车辆的项目中，主要采用的是双重屏蔽电缆进行接地，信号回流线主要指的是内层屏蔽，外屏蔽层会受到地环路产生的电磁干扰作用，借助两根导线的表现将信号电流表现出来，接着基于自身方向和大小的一致性且在互感感应流的作用下屏蔽层中的干扰会逐渐流向两根导线的表面，最后干扰会在信号的具体回路过程中进行相互抵消，以此有助于屏蔽目的的实现。由于这种方法的造价成本相对较低，操作起来十分的简单方便，在屏蔽接地中得到了非常广泛的应用。
2.3安全接地。城市轨道交通车辆的出现，大大减少了城市交通堵塞的现象，分散了城市交通压力，为整个城市的交通系统带来了巨大优势和积极作用，更为人们的出行带来了便利。但是，如果城市轨道交通车辆电气设备接地没有完善，就会对人们的生命财产安全造成影响和威胁，这也是城市轨道交通车辆最容易出现威胁和安全隐患的一种情况。所以，安全接地的主要目的就是保证城市轨道交通车辆的正常行驶和城市轨道交通车辆设备的可靠有效。对人们生命财产安全威胁最大的，通常是发生在检修人员接触到城市轨道交通车辆电气系统相关构件时出现的触电状况。人们对于车辆设备的安全防护主要体现在防雷接地方面，如果有关工作人员没有对设备做好防雷接地措施，一旦城市轨道交通车辆遇到雷雨雷暴等恶劣天气状况时，城市轨道交通车辆就易受到雷电的威胁和雨水的侵蚀，影响城市轨道交通车辆的正常行驶。严重时，甚至会造成车辆损毁、威胁人员的生命安全及带来财产损失。
譬如，人们不小心触碰到城市轨道交通车辆电气构件时，通过的电压一般是DC110V。然而，人体会在电流通过的情况下产生3000Ω阻抗，这将造成人体触电的危险。为了保证人们在城市轨道交通车辆运行时不小心与电气构件碰触也不会造成触电伤害，要求妥善安置城市轨道交通车辆中容易和人碰触且容易发生触电的电气构件，要隔离安放，避开人员，使电流通过导线连接输送到车辆的走行轨道上，从而使车体、电气设备变成等电位，而车辆走行的轨道成为地电位。如果电气设施出现了漏电状况，也会因为人的阻抗超过车体、轨道以及接地线共同所形成的阻抗，使流经人体的电流处于安全标准范围，保证人们不会发生触电危险。
三、结束语
城市轨道交通车辆的接地系统设计对于车辆的安全有效运行具有重要意义，接地设备对于相关电气设备的安全有效运行也具有重大影响。因此，在车辆的接地设计中，要善于利用相关的接地设计优化方案来提升接地效果，减少不利影响，促进车辆和电气设备的高效运行。
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[5]夏兵.城市轨道交通车辆电气系统的研究[J].科技与企业，2014（5）：261.
论文作者:刘泊岩
论文发表刊物:《防护工程》2019年10期
论文发表时间:2019/8/15
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