丁彪
南京地铁运营有限责任公司 江苏 南京 210012
【摘 要】研究内容：对地铁杂散电流进行分析，提出补偿方案。在实际情况下产生的地铁杂散电流，比较分析，研究补偿的原理。根据分析得出的补偿原理，提出补偿方案。
【关键词】地铁杂散电流；模拟装置；补偿方案
一、地铁杂散电流方案设计思想
图1 地铁铁轨模拟图
（二）模拟地铁杂散电流泄漏环境。本文简化了对地铁杂散电流泄漏环境的模拟，在容器内充填腐蚀介质来模拟电路，除了电流之外，还有杂散电流。采用盐溶液，模拟电流存在的环境，盐溶液为杂散电流的存在环境，实验结果表明，取得了不错的模拟效果。
（三）模拟地铁供电电路。正极直流电源接入供电轨，负极直流电源接回流线，为了实验安全进行，选择DC5-15V之间的电压值。
（四）实现模拟装置
图3 检测装置
三、补偿方案的可行性
模拟装置是为了验证装置中的供电电路、铁轨以及电流检测装置，把电源提供的电流加入到模拟铁轨道上，称之为反向补偿电源，这样是为了在模拟铁轨上加入电流，与模拟轨道的供电流方向形成相反，在实际的操作当中，应当依据不同轨道电阻加入不同的电流值。
当模拟铁轨时，选择12V的电源电压，测试出现两种情况：供电电压反向补偿为零，在R6、R5、R4上加入反向补偿的供电流，调节R6、R5、R4上反向输出的电流，使其电压为零。以下表1为这两种测试得出的不同数据结果。
表1 12V时供电电源测试的数据
通过表1以及表2，我们可以看出，当反向电流加入到模拟铁轨的特定区域时，区域内的电流值为零，因此，验证本方案的可行，把补偿电源增加在走行轨上，这个时候地铁机车回流大小和补偿电源的电流大小相等，但是两者的方向是相反的。这样一来，降低了走行轨的电流量，同时电流量也可能会消失。如果对通道的电流值增大，没有进行补偿，则说明存在补偿电源，并且直接作用在了没有进行补偿的通道上。
四、设计补偿电流
在设计补偿电流的时候，补偿电流的变化，要随着控制信号的变化。补偿电流的电流应当为输出电流的最小值。要有足够灵敏的补偿电源，相应外界电压的变化，要在足够短的时间内实现。设计补偿电流，对电源的设计方案、电路进行参考并分析，然会在选择直流稳压稳流电流，这种电流的主要功能是电压遥控，控制电源的电压需要外部输入电压来进行控制，并对电流的输出进行控制，电流遥控功能是补偿设计电流所需要的，因此有必要深入研究。
（一）补偿电源工作原理。电压信号由恒压电路所输出，电流信号由恒流电路输出，并把恒流恒压信号输送到电路中，依据负载是电源处于恒流工作状态或者是恒压工作状态。这样，就直接解决了稳压电流的保护以及电压保护。
五、设计取样电路
（一）作用。电流信号来源于模拟铁轨，从模拟铁轨上得到的电流信号，对电流源的信号进行控制，受控制的电源要与模拟铁轨的电源进行隔离，根据实际情况或者实验需要，可以对信号进行控制、调整。对受控电流源的采样信号、控制信号的比例进行调整，需要利用采样电路进行，当更换受控电流源时，调整受控电流源的输出电流比例时，通过调整取样电路的比例系数来进行实现。
（二）设计。进行信号隔离，采用高线性的光电耦合器进行模拟，单电源供电运算放大器来实现前后级放大。电路中的采样点来自于模拟轨道上所取得高电平、低电平信号，遥控正极输入端则是稳流稳压电源的高电平控制信号，低电平输入端为负极可控电流源的控制信号。
（三）实现。为了电路具体实现，保证电路的增益，找模拟操作时，调节电阻该变取样电路的增益，如果同时存在输出输入信号，采用万用表对取样电路进行检测，以此来调节电阻，使得检测的电路的数值相等，并通过万用表表现出来。
六、测试结果分析
分析测试结果，对本方案进行可行性研究。根据要求，选择实验中需要的供电区间，来进行模拟铁轨供电电源，根据实验测试需要进行不断变化的同时，补偿电流点以及采样点需要跟随着变化，选择不相同的电阻值区间。实验模拟中，为了方便对测试数据进行分析，将补偿电流点与采样点设置为一点，简化模拟操作。多次实验结果表明，把面板上的电流调节器旋钮置于右边，会得到非常好的电流补偿效果。
真实环境下地铁列车运行情况
从上图可知，地铁在真实环境下运行的情况，供电方为正极，并且由专门的供电轨道提供，列车走行轨为负极。方案提出，补偿点、采样点作为走行轨的供电路负极。
位于采样区间的补偿电流，本设计方案补偿了杂散电流，基于不完全重叠供电区间与采样区间，对杂散电流的补偿，由于区间较长产生负极电压，基于列车供电区间之外的采样区间，由于杂散电流分布不均匀，影响原有电流，并且影响不大。
总结：
本文以杂散电流为出发点，主要以补偿为目的进行研究，得出了补偿电流对杂散电流的方案。由于电流电压领域涉及诸多知识，本文主要对补偿方案的可行性进行了探讨。随着技术不断的更新、发展，新技术的引进，为研究杂散电流模拟装置提出了更要的技术要求，同时也促进了电源技术的发展。
参考文献：
[1]孙玉君.实验室地铁杂散电流模拟装置电源补偿的实现[D].首都师范大学，2015.
[2]高文祥.地铁杂散电流模拟装置的补偿电源研制[D].首都师范大学，2015.
论文作者:丁彪
论文发表刊物:《低碳地产》2016年第10期
论文发表时间:2016/8/31
标签：电流论文; 电源论文; 电路论文; 信号论文; 铁轨论文; 电压论文; 地铁论文; 《低碳地产》2016年第10期论文;