杜會謙，宋立群

（唐山軌道客車有限責任公司 產(chǎn)品研發(fā)中心，河北唐山063035）

CRH380B（TX）動車組保護接地方案設(shè)計

杜會謙，宋立群

（唐山軌道客車有限責任公司 產(chǎn)品研發(fā)中心，河北唐山063035）

介紹了動車組設(shè)置接地的重要意義，簡述CRH380B（TX）動車組牽引系統(tǒng)主回路結(jié)構(gòu)形式，通過對CRH3C動車組接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析，并結(jié)合其他車型接地特點，提出了新的接地方案，經(jīng)線路試驗驗證，數(shù)據(jù)表明CRH380B（TX）動車組保護接地方案技術(shù)可行。

動車組；保護接地；方案

1 動車組設(shè)置保護接地的意義

隨著國家“四縱四橫”高速鐵路客運專線建設(shè)和開通，投入運營的動車組不斷增多，動車組接地與軌道綜合接地匹配關(guān)系研究已經(jīng)成為一項重要課題。動車組所采用的保護接地方式成為車與軌道綜合接地匹配關(guān)系中的關(guān)鍵因素之一，因此有必要研究動車組接地方式，實現(xiàn)車與軌道接地系統(tǒng)的良好配合。

按照國際標準UIC 550［1］、和德國標準DIN VDE 0123［2］規(guī)定在列車轉(zhuǎn)向架軸端必須設(shè)有保護接地裝置。接地裝置和保護電阻設(shè)置如圖1所示。動車組設(shè)置保護接地的目的是為了保護車輛輪對軸承、電機軸承、齒輪箱軸承以及轉(zhuǎn)向架的絕緣類部件。

圖1 接地裝置和保護電阻

2 CRH380B（TX）動車組保護接地方案

為了保護軸承和轉(zhuǎn)向架絕緣類部件，CRH380B（TX）動車組也需要設(shè)置保護接地。

2.1 CRH380B（TX）動車組牽引主回路介紹

CRH380B（TX）動車組為8輛編組，動拖車模式為4M4T。牽引主回路如圖2所示。

2.2 CRH380B（TX）動車組接地方案設(shè)計

根據(jù)CRH380B（TX）動車組牽引主回路拓撲結(jié)構(gòu)，基于CRH3C型動車組接地方案，結(jié)合CRH1、CRH2動車組的接地特點，提出了新的適用于CRH380B（TX）接地方案。

CRH3C型動車組全列車通過車輛間等電勢線連接，整列車構(gòu)成一個等電勢體，僅在中間車相鄰的轉(zhuǎn)向架上設(shè)置保護接地裝置，相當于列車單點接地。其優(yōu)勢是全列車通過低阻抗導體相連，且通過中間車的軸端保護接地裝置與鋼軌（大地）相連通，理論上車體與鋼軌等電勢，沒有環(huán)路電流，電磁兼容性較好，且全列車軸端保護接地裝置設(shè)置數(shù)量較少，成本低。但是此接地方案對鋼軌接縫處理及鋼軌的接地要求較高，同時受車體長度及全列等電位線物理連接的影響，車體、鋼軌（大地）間很難完全做到等電勢，尤其是距離中間接地較遠的端部車輛。

CRH3C型動車組保護接地方式如圖3所示。

CRH3C型動車組保護接地設(shè)置在04、05車的轉(zhuǎn)向架，通過軸端接地保護裝置將車體—轉(zhuǎn)向架—軌道相連，起保護接地作用；工作接地設(shè)置在TC02、TC07車轉(zhuǎn)向架2軸和3軸，起主回路工作回流作用。

參照同類型動車組CRH380BL動車組（16輛編組）京滬試驗數(shù)據(jù)，端車相對與鋼軌（大地）的電勢差最大值約為500 V［3］，折算到CRH380B（TX）動車組（8輛編組），其電勢差最大值約為250 V。該數(shù)值和短時持續(xù)時間可能超過標準EN 50122－1要求的短時（0.5 s）允許的最大允許接觸電壓225 V；同時250 V電壓值已經(jīng)非常接近轉(zhuǎn)向架軸端傳感器的電壓絕緣值，存在擊穿傳感器的風險。為了消除以上風險，結(jié)合CRH1和CRH5型動車組的多點接地特點，制定了CRH380B（TX）動車組的接地方案，在保留04、05車保護接地的基礎(chǔ)上，分別在01、03、06、08車增設(shè)軸端保護接地裝置，且車輛間也設(shè)有等電勢連接。CRH380B（TX）接地方式如圖4所示。

圖2 CRH380B（TX）動車組牽引主回路

圖3 CRH3C型動車組保護接地方式

圖4 CRH380B（TX）型動車組接地方式

該方案的優(yōu)點是整車的保護接地分布比較均勻，車體與鋼軌間的電勢差基本保持一致，且不受個別軌道接地不良因素的影響，但由于接地點增多，易構(gòu)成電氣回路，形成環(huán)流，對車載設(shè)備的電磁兼容性要求較高。

3 方案試驗

按照CRH380B（TX）型動車組接地方案，在武廣客運專線進行了線路試驗，試驗期間網(wǎng)壓在25～29 k V之間，列車運行正常。試驗測試信號如圖5所示。

圖5 接地測試信號

試驗測試信號定義如表1。

表1 試驗測試信號定義

通過對軸端保護接地電流、車體對轉(zhuǎn)向架電勢差進行測試，分別對電流、電勢差試驗數(shù)據(jù)進行了分析。

3.1 電勢差測試結(jié)果

新接地方式下，車體對轉(zhuǎn)向架的電勢差降低到較低水平；其中1，2，4車車體對轉(zhuǎn)向架1軸電勢差均不超過5 V，3車車體對轉(zhuǎn)向架軸端電勢相對較高，但也不超過35 V，如圖6所示。

3.2 電流測試結(jié)果

在保護接地試驗中，由于1，3，6，8車新增軸端接地裝置，在試驗過程中均測試到不同大小的接地電流，其中1，3，6，8車接地電流均在0～100 A范圍內(nèi)呈周期性變化，波形周期約為19 s。

由于鋼軌中存在縱向電勢差，導致保護接地軸端有明顯的動車組牽引或電制動電流通過，流經(jīng)電流的主要原因為：①存在并聯(lián)路徑：保護接地線、車體、車體間等電位線與鋼軌的并聯(lián)作用；②車體的空間位置較鋼軌更靠近接觸網(wǎng)導線，其互感作用有利于電流經(jīng)車體通過。

圖6 3車車體對轉(zhuǎn)向架1軸軸端電勢

同時，上述保護接地電流周期變化特點分析表明：①接地軸經(jīng)過接有吸上線的扼流變壓器時接地軸出現(xiàn)扇形電流大值，即接地軸經(jīng)過扼流變壓器有一個明顯的電流由小變大再由大變小的過程（與扼流變壓器位置最近的保護接地軸，為動車組的回流提供了一個阻抗小的通路）；②在19 s的周期內(nèi)，根據(jù)對應時刻的列車速度（287 km/h），列車運行距離約1.47 km，正與扼流變壓器布置間距相當。如圖7所示。

圖7 （a） 1車1軸保護接地電流波形

圖7 （b） 一個周期內(nèi)1車1軸保護接地電流波形

以上數(shù)據(jù)表明：新接地方案可以有效的降低車體與鋼軌間的電勢差，在整個時間段內(nèi)，在情況復雜的正線軌道上仍可以保持車體對轉(zhuǎn)向架軸端和車體間的低電勢，有效避免了由于軌道及車體出現(xiàn)異常而產(chǎn)生的較高電勢；同時，新增的保護接地也有最大約100 A的電流流過，整列車車載設(shè)備未發(fā)生因電磁干擾導致的通信故障或設(shè)備損壞。

4 結(jié)束語

通過線路試驗對CRH380B（TX）動車組的接地方案進行了驗證，測試數(shù)據(jù)表明該方案技術(shù)可行，目前CRH3C型動車組也正在按照新接地方案進行改造，同時該方案為后續(xù)8輛編組4動4拖動車組的接地設(shè)計提供了參考。

［1］ UIC 550：1997 Power supply installations for passenger stock［S］.客運車輛供電裝置.

［2］ DIN VDE 0123：1985－05－01 Current flow through axle roller bearings of rail vehicles［S］.軌道車輛滾動軸承流過的電流.

［3］ 李 軍，袁德強.CRH380BL型動車組保護接地試驗研究［J］.鐵道車輛，2012，50（11）：31-33.

Design of Protective Grounding for CRH380B（TX）EMU Train

DU Huiqian，SONG Liqun
（R＆D Center Tangshan Railway Vehicle Co.，Ltd.，Tangshan 063035 Hebei，China）

The paper firstly introduces the significance of protective grounding for EMU，explains the traction system main circuit structure of CRH380B（TX）EMU，through analysis of CRH3CEMU’s protective grounding system structure and other EMUs’protective grounding characteristics，and provides a new grounding solution.Line-test results show that this solution is feasible for CRH380B（TX）EMU.

EMU；protective grounding

U266.2

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.04.11

1008－7842（2014）04－0052－03

6—）男，教授級高級工程師（

2014－02－17）