阅读说明：本技术 隧道内无轨道电路下的牵引供电接地回流系统及监测方法 (Traction power supply grounding reflux system under no-track circuit in tunnel and monitoring method ) 是由 盛望群 曲尚开 黄文勋 刘若飞 刘巍 李琦 魏光 丁大鹏 周志录 蒋功连 张业 于 2020-06-28 设计创作，主要内容包括：本公开涉及一种隧道内无轨道电路下的牵引供电接地回流系统及监测方法。该牵引供电接地回流系统包括：接地设备、纵向接地导线、第一连接线以及第二连接线；所述接地设备与所述第一连接线电连接,所述第一连接线还与所述纵向接地导线以及所述隧道内的钢轨电连接；沿所述隧道的延伸方向,间隔预设距离,至少在所述隧道的一侧设置所述接地设备；所述纵向接地导线与所述第二连接线的一端电连接,所述第二连接线的另一端与所述隧道的至少部分环向接地导线电连接；所述纵向接地导线还与接地网电连接。本公开实施例可以改善现有的各牵引供电设施与钢轨连接工点较多,不便于施工和维护的问题。(The disclosure relates to a traction power supply grounding reflux system and a monitoring method under a trackless circuit in a tunnel. This draw power supply ground return system includes: the grounding device, the longitudinal grounding wire, the first connecting wire and the second connecting wire; the grounding device is electrically connected with the first connecting wire, and the first connecting wire is also electrically connected with the longitudinal grounding wire and the steel rail in the tunnel; along the extending direction of the tunnel, a preset distance is arranged at intervals, and the grounding equipment is arranged on at least one side of the tunnel; the longitudinal grounding lead is electrically connected with one end of the second connecting wire, and the other end of the second connecting wire is electrically connected with at least part of the circumferential grounding lead of the tunnel; the longitudinal grounding lead is also electrically connected with a grounding grid. The embodiment of the disclosure can solve the problems that the existing traction power supply facilities are connected with the steel rail at more work points and are inconvenient to construct and maintain.)

隧道内无轨道电路下的牵引供电接地回流系统及监测方法

技术领域

本公开涉及电气化铁路技术领域，尤其涉及一种隧道内无轨道电路下的牵引供电接地回流系统及监测方法。

背景技术

铁路信号系统是铁路运输的基础设施，是保证列车运行安全、提高运输效率和质量，四线铁路统一指挥调度的关键技术设备，也是铁路信息化技术的重要组成部分。通常，双线交流电气化铁路信号系统为满足铁路两侧信号设备的接地需求，在铁路两侧各设置一根贯通地线，用于信号设备和其他需要接地及等电位连接设备。

随着铁路技术的发展，铁路信号技术也在不断更新，车载系统(Automatic TrainProtection，ATP)列控技术应运而生。ATP列控系统无轨道电路，铁路沿线不设置信号设备，隧道内信号系统取消设置于铁路两侧的贯通地线。基于此，对于牵引供电系统设备，为满足接地及回流需求，通常采用钢轨代替贯通地线，以实现综合接地等电位平台。但是，各牵引供电设施与钢轨连接工点较多，不便于施工和维护。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种隧道内无轨道电路下的牵引供电接地回流系统及监测方法，以减少连接工点，便于施工和维护。

本公开提供了一种隧道内无轨道电路下的牵引供电接地回流系统，该牵引供电接地回流系统包括：接地设备、纵向接地导线、第一连接线以及第二连接线；

所述接地设备与所述第一连接线电连接，所述第一连接线还与所述纵向接地导线以及所述隧道内的钢轨电连接；

沿所述隧道的延伸方向，间隔预设距离，至少在所述隧道的一侧设置所述接地设备；

所述纵向接地导线与所述第二连接线的一端电连接，所述第二连接线的另一端与所述隧道的至少部分环向接地导线电连接；所述纵向接地导线还与接地网电连接。

可选的，沿所述隧道的延伸方向，间隔预设距离，在所述隧道的两侧均设置所述接地设备。

可选的，沿所述隧道的延伸方向，位于同一侧的相邻两个所述接地设备之间间隔的所述预设距离均相等。

可选的：所述接地设备为接地箱、接地母排或汇流排；

所述纵向接地导线为纵向接地钢筋；

所述第一连接线为连接电缆；

所述第二连接线为连接钢筋；

所述环向接地导线包括钢拱架或环向接地钢筋，以及包括环向结构钢筋。

可选的，所述纵向接地钢筋每隔一个跨距经所述连接钢筋与所述隧道内环向结构钢筋电连接。

可选的，所述接地设备还可用于监测所述接地回流系统的电学参数；

与之对应地，所述纵向接地导线间隔所述预设距离断开一次。

可选的，所述电学参数包括电压和泄漏电流。

本公开实施例还提供了一种监测方法，可应用上述提供的牵引供电接地回流系统执行，该监测方法包括：

监测所述接地回流系统的电学参数；

根据所述电学参数，判断当前所述接地设备所监测的预设距离内的供电系统是否存在异常。

可选的，所述电学参数包括电压和泄露电流；根据所述电学参数，判断当前所述接地设备所监测的预设距离内的供电系统是否存在异常包括：

若所述电压满足电压阈值范围，且所述泄漏电流满足电流阈值范围，则确定当前所述接地设备所监测的预设距离内的供电系统不存在异常；

若所述电压不满足电压阈值范围，和/或所述泄漏电流不满足电流阈值范围，则确定当前所述接地设备所监测的预设距离内的供电系统存在异常。

可选的，确定当前所述接地设备所监测的预设距离内的供电系统存在异常包括：

若所述电压高于电压阈值范围的上限，则确定当前所述接地设备所监测的预设距离内的钢轨结构部件存在异常；

若所述泄漏电流高于电流阈值范围的上限，则确定当前所述接地设备所监测的预设距离内的接触网结构部件存在异常。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：通过设置牵引供电接地回流系统包括：接地设备、纵向接地导线、第一连接线以及第二连接线；接地设备与第一连接线电连接，第一连接线还与纵向接地导线以及隧道内的钢轨电连接；沿隧道的延伸方向，间隔预设距离，至少在隧道的一侧设置接地设备；纵向接地导线与第二连接线的一端电连接，第二连接线的另一端与隧道的至少部分环向接地导线电连接；纵向接地导线还与接地网电连接，可通过第二连接线将环向接地导线与纵向接地导线电连接，以及通过第一连接线将钢轨与接地设备和纵向接地导线电连接，且间隔预设距离设置接地设备，即间隔预设距离设置钢轨上的连接工点，由此，在确保牵引供电系统实现接地回流的同时，可减小钢轨上的连接工点的数量，从而便于施工和维护。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的一种隧道内无轨道电路下的牵引供电接地回流系统的正面结构示意图；

图2为本公开实施例提供的一种隧道内无轨道电路下的牵引供电接地回流系统的立体结构示意图；

图3为本公开实施例提供的一种监测方法的流程示意图。

其中：100、钢轨，110、接地设备，120、纵向接地导线，122、接地网，130、第一连接线，140、第二连接线，142、辅助第二连接线，150、环向接地导线，152、环向结构钢筋，154、接触网吊柱安装位置。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的各本公开实施例在不冲突的前提下，可相互组合，其中的结构部件或功能模块可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该公开产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本公开的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

本公开实施例提出一种隧道内无轨道电路下的牵引供电接地回流系统以及基于该系统的监测方法，或称为该系统的运行方法。该系统中，通过设置接地设备间隔预设距离与钢轨电连接，且接地设备和环向接地导线均与纵向接地导线电连接，可减少各牵引供电设施与钢轨连接的数量，即可减少钢轨上的连接工点，有利于施工和维护；同时设置接地设备可用于监测接地回流系统的电学参数，该接地设备也作为监测设备，该监测设备可实时监测接地状况、泄露电流以及电压情况，并通过通信系统传回至变电所，供运营管理部门进行分析判断，以为运营维护提供数据支持。下面结合图1-图3，对本公开实施例提供的隧道内无轨道电路下的牵引供电接地回流系统以及基于其的监测方法进行示例性说明。

图1为本公开实施例提供的一种隧道内无轨道电路下的牵引供电接地回流系统的正面结构示意图，图2为本公开实施例提供的一种隧道内无轨道电路下的牵引供电接地回流系统的立体结构示意图。结合图1和图2，该牵引供电接地回流系统包括：接地设备110、纵向接地导线120、第一连接线130以及第二连接线140；接地设备110与第一连接线130电连接，第一连接线130还与纵向接地导线120以及隧道内的钢轨100电连接；沿隧道的延伸方向，间隔预设距离，至少在隧道的一侧设置接地设备110；纵向接地导线120与第二连接线140的一端电连接，第二连接线140的另一端与隧道的至少部分环向接地导线150电连接；纵向接地导线120还与接地网122电连接。

其中，纵向理解为隧道的延伸方向，纵向接地导线120和环向接地导线150均可理解为接地体。

本公开实施例提供的隧道内无轨道电路下的牵引供电接地回流系统中，纵向接地导线120通过第一连接线130与接地设备110电连接，环向接地导线150通过第二连接线140与接地设备110电连接；接地设备110与钢轨100通过第一连接线130电连接，从而各接地体通过接地设备110与钢轨100进行电连接，而不与钢轨100直接电连接；基于此，沿隧道的延伸方向，间隔预设距离至少在隧道的一侧设置接地设备110，从而间隔预设距离至少在一侧钢轨上设置连接工点，如此可减少连接工点的数量，有利于减少维护量，有利于施工和维护。

需要说明的是，预设距离可根据牵引供电接地回流系统的需求设置，沿纵向相邻的预设距离可相等，也可不等，本公开实施例对此不限定。

在一实施例中，可继续参照图1，沿隧道的延伸方向，间隔预设距离，在隧道的两侧均设置接地设备110。

如此设置，可使得沿隧道中线(以点划线示出)，牵引供电接地回流系统中的接地设备110及相关接地导线和连接线可对称设置，结构美观且稳固性较好。

在一实施例中，沿隧道的延伸方向，位于同一侧的相邻两个接地设备110之间间隔的预设距离均相等。

如此设置，可使由接地设备110划分的各区间的长度均相等，从而接地效果较好，且便于实现下文中的监测功能。

在一实施例中，接地设备110还可用于监测接地回流系统的电学参数；与之对应地，纵向接地导线120间隔预设距离断开一次。

如此设置，可使每一段总线接地导线120对应电连接一个接地设备110，并结合与其电连接的环向接地导线150，共同组成一个接地子系统。此时，各接地子系统中的接地设备可实时监控其所在接地子系统的电学参数，后续根据该电学参数可确定接地子系统的接地状况，从而为运营维护提供数据支持。

示例性的，接地设备110监测到的电学参数可通过通信系统上传至服务器，通过智能诊断技术，提醒运营部门对可能存在安全隐患的接地子系统进行维护保养和重点关注，从而为运营维护提供技术支持；同时，可实现综合接地功能，完善监测手段、监测现场电学参数，分析评估接触电压对人身安全的的影响情况，确保乘客人身安全。

在一实施例中：接地设备110为接地箱、接地母排或汇流排；纵向接地导线120为纵向接地钢筋；第一连接线130为连接电缆；第二连接线140为连接钢筋；环向接地导线150包括钢拱架或环向接地钢筋，以及包括环向结构钢筋152。

示例性的，纵向接地钢筋可通过辅助第二连接线142与接地网122电连接，辅助第二连接线142可为连接钢筋，接地网可为铜网或本领域技术人员可知的其他材质的接地网，本公开实施例对此不限定。

其中，接地箱也可称为接地检测箱。接地监测箱经连接电缆分别与钢轨和纵向接地钢筋电连接，其每隔预设距离在隧道两侧各设置一个。纵向接地钢筋每隔一个跨距经连接钢筋与隧道内环向结构钢筋连接，且每隔预设距离断开一次，纵向接地钢筋的末端经连接钢筋与接地网连接。

示例性的，各接地监测箱经连接电缆分别与钢轨和纵向接地钢筋连接，获取钢轨电位和泄露电流信息，并实时发送回变电所，供运营管理部门进行分析判断，以为运维提供数据支持。

在一实施例中，纵向接地钢筋每隔一个跨距经连接钢筋与隧道内环向结构钢筋152电连接。

如此设置，可使连接钢筋的长度较短，用量较少，便于降低成本。

示例性的，环向接地钢筋设置于初期支护内，环向结构钢筋152设置于二次衬砌内，环向结构钢筋152在隧道中线的位置可为接触网吊柱安装位置154。

示例性的，沿隧道的延伸方向，相邻两个环向结构钢筋152之间的距离为一个跨距。

在一实施例中，电学参数包括电压和泄漏电流。

其中，通过对电压或泄漏电流进行分析，可确定供电系统的不同结构处的故障。

示例性的，正常运行时，供电系统钢轨电位和泄露电流数值较小。当钢轨电位和泄露电流超出正常值时，根据出现异常值的接地监测箱所处位置，进而确定异常值出现在该接地监测箱监测范围的预设距离内，便于安排运维人员排查异常点，若是钢轨电位过高，则检查该范围内的钢轨相关部件；若是泄露电流过高，则检查该范围内的接触网相关部件，由此实现快速，准确地定位和排查异常点。

本公开实施例提供的隧道内无轨道电路的牵引供电接地回流系统，在减少钢轨上的连接工点，便于维护的同时，可通过实时监测接地回流系统中各设备的接地状况，以及监测泄露电流和电压情况，可提供监测数据，为运营维护提供数据支持，具有易实施、易维护且实时性好的特点。

在上述实施方式的基础上，本公开实施例还提供了一种监测方法，也可理解为上述牵引供电接地回流系统的运行方法。该监测方法有上述牵引供电接地回流系统执行，因此，该监测方法也具有上述供电接地回流系统所具有的有益效果，相同之处可参照上文中对牵引供电回流系统的解释说明进行理解，下文中不再赘述。

示例性的，图3为本公开实施例提供的一种监测方法的流程示意图。参照图3，该监测方法包括：

S210、监测接地回流系统的电学参数。

示例性的，可利用接地监测箱实时监测钢轨电压和泄漏电流。

S220、根据电学参数，判断当前接地设备所监测的预设距离内的供电系统是否存在异常。

示例性的，各接地监测箱的监测数据可对应确定其所在接地子系统内的供电系统是否正常。

本公开实施例提供的监测方法可基于上文中接地子系统的设置，利用接地设备监测其所在接地子系统的电学参数，并据此判断该接地子系统范围内的供电系统是否正常，从而可为运营维护提供数据支持，具有便于维护且实时性好的特点。

在一实施例中，电学参数包括电压和泄露电流。基于此，图3中的S220可包括：若电压满足电压阈值范围，且泄漏电流满足电流阈值范围，则确定当前接地设备所监测的预设距离内的供电系统不存在异常；若电压不满足电压阈值范围，和/或泄漏电流不满足电流阈值范围，则确定当前接地设备所监测的预设距离内的供电系统存在异常。

其中，列车正常运行时，牵引供电系统(或称“供电系统”)的钢轨电位和泄露电流数值均较小。若二者中的至少一个不满足其对应的阈值范围，则表明供电系统中出现了异常，需要检修维护。

在一实施例中，确定当前接地设备所监测的预设距离内的供电系统存在异常包括：若电压高于电压阈值范围的上限，则确定当前接地设备所监测的预设距离内的钢轨结构部件存在异常；若泄漏电流高于电流阈值范围的上限，则确定当前接地设备所监测的预设距离内的接触网结构部件存在异常。

如此设置，可快速、准确地定位和排查异常点，便于实现维护。

本公开实施例提供的隧道内无轨道电路下的牵引供电接地回流系统和监测方法至少具有以下技术效果：1)减少牵引供电系统的各接地体与钢轨连接的数量，即减少连接工点，易于实施及后期维护；2)对接地回流系统和相关设备的接地状况，例如泄露电流和电压情况进行同步监测，实时性好，为运维提供数据支持；3)通过对接地设备和纵向接地导线进行划分，形成各自独立的接地子系统，易于快速且准确地定位异常点，便于运营管理部门进行分析判断。

以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。