在城市軌道交通系統(tǒng)中，在特殊地段的軌道上需要設(shè)置絕緣接頭，為了盡量減小雜散電流影響的范圍，減小雜散電流對(duì)結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕。單向?qū)ㄑb置設(shè)置在連接絕緣接頭兩端的鋼軌上，使鋼軌中的電流只流向一個(gè)方向，同時(shí)具備遠(yuǎn)端通信接口監(jiān)測(cè)單向?qū)ㄑb置的運(yùn)行情況。

一、單向?qū)ㄑb置的概述

為了減少被保護(hù)區(qū)段的鋼軌電流，從而減少被保護(hù)區(qū)段雜散電流對(duì)結(jié)構(gòu)及金屬管線的電腐蝕，同時(shí)降低鋼軌電位，保障檢修人員的安全，在鋼軌絕緣結(jié)處并聯(lián)單向?qū)ㄑb置。單向?qū)ㄑb置保障在任何情況下不燒毀鋼軌，因其具備自動(dòng)消弧功能。單向?qū)ㄑb置內(nèi)設(shè)有隔離開(kāi)關(guān)，用于特殊運(yùn)營(yíng)方式下，能導(dǎo)通絕緣結(jié)以使兩端鋼軌電氣連通。雜散電流對(duì)結(jié)構(gòu)鋼的腐蝕，需要盡量減小雜散電流并縮小雜散電流影響的范圍，設(shè)置絕緣頭，否則會(huì)影響整個(gè)停車場(chǎng)、車輛段、隧道、高架橋等特殊地段的軌道。

二、單向?qū)ㄑb置的原理

雜散電流產(chǎn)生的原因是由于直流架空接觸網(wǎng)是地鐵的牽引供電方式，牽引回流的通道是鋼軌。而鋼軌是直接安裝在道床上，通過(guò)防震且絕緣墊和道床結(jié)構(gòu)鋼軌隔離。車輛運(yùn)行中，會(huì)導(dǎo)致污水、灰塵、金屬粉末、道渣等吸附在防震絕緣墊上，減小了阻抗產(chǎn)生了雜散電流。

分析雜散電流的防護(hù)措施，內(nèi)部鋼軌隔離措施作為有效的防護(hù)手段被地鐵所采用，其方法是在地上與地下鋼軌之間加絕緣結(jié)、隧道處加絕緣結(jié)、車輛段鋼軌與正線隔離等。一般地鐵正線地面道床與地下道床采用了不同的形式，地面采用了碎石道床，地下采用了整體道床。為了防止地下段內(nèi)鋼軌電流通過(guò)相對(duì)薄弱的地面鋼軌泄漏至隧道外的地面，所以在地下、地上鋼軌之間加絕緣結(jié)，在絕緣結(jié)并聯(lián)了單向?qū)ㄑb置。并接于地鐵軌道設(shè)置的絕緣結(jié)處，用于連接絕緣接頭兩端的鋼軌，使鋼軌中電流只流向一個(gè)方向，而在另一個(gè)方向截止。

消弧裝置用于車輛再生制動(dòng)導(dǎo)致單向?qū)ㄑb置附近回流軌電位升高時(shí)，該裝置電氣導(dǎo)通，降低走行軌電位，限制絕緣結(jié)兩端放電和保證回流軌附近人員的安全。消弧裝置由電流傳感器、快熔、IGBT主要元件組成。IGBT是絕緣柵雙極型晶體管，開(kāi)關(guān)速度快,觸發(fā)電壓為0-30V，可以很好的保護(hù)軌道不至于被燒毀。

PLC控制器采集了快熔、二極管的故障信號(hào)，同時(shí)采集消弧裝置的觸發(fā)電壓，單向?qū)ㄑb置還提供遠(yuǎn)動(dòng)操作本裝置內(nèi)隔離開(kāi)關(guān)的功能，該功能使工作人員在調(diào)度中心或變電所內(nèi)即可完成隔離開(kāi)關(guān)的分合工作，為工作人員提供了更高的安全性與便利性。智能管理與人身安全同時(shí)得到了實(shí)現(xiàn)，在遠(yuǎn)程了解設(shè)備的運(yùn)行情況，可根據(jù)需要合閘或者分閘隔離開(kāi)關(guān)。

元件及回路組成：?jiǎn)蜗驅(qū)ㄑb置主要由5個(gè)二極管支路、1個(gè)晶閘管消弧回路、1臺(tái)電動(dòng)隔離開(kāi)關(guān)及PLC組成。

回路組成：

每個(gè)二極管支路：由快速熔斷器、電流傳感器、二極管、RC保護(hù)、壓敏電阻組成。

保護(hù)回路：短路保護(hù)、斷路保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)。

消弧回路由快速熔斷器、電流傳感器、晶閘管、RC保護(hù)、壓敏電阻組成。

三、單向?qū)ㄑb置的應(yīng)用

一般情況，隔離開(kāi)關(guān)處于分閘位置，由于二極管的單向?qū)ㄗ饔?，電流只能在?guī)定的方向流通，這時(shí)信號(hào)檢測(cè)裝置采集到的是正常信號(hào)。

二極管故障會(huì)向主監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)，例如當(dāng)二極管發(fā)生反向擊穿;

快熔故障會(huì)發(fā)出信號(hào)，例如流過(guò)電流超過(guò)系統(tǒng)額定電流使快速熔斷器熔斷時(shí)。

檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到故障后，向主監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，以便及時(shí)檢修。

當(dāng)多個(gè)快速熔斷器或二極管損壞時(shí)，合上高壓隔離開(kāi)關(guān)使絕緣結(jié)兩端鋼軌短接，不影響列車的正常運(yùn)行。

單向?qū)ㄑb置運(yùn)用二極管的單向?qū)ㄌ匦栽恚闺娏髁飨驈能噹?kù)軌道到正線軌道，隔離開(kāi)關(guān)、消弧回路、快熔保護(hù)元件、壓敏電阻RC阻容回路等輔助回路為設(shè)備的穩(wěn)定、可靠運(yùn)行提供了保障，同時(shí)具備的以利于雜散電流防護(hù)和減少雜散電流影響。

單向?qū)ㄑb置廣泛應(yīng)用于全國(guó)各地地鐵項(xiàng)目中，設(shè)備本身具備的遠(yuǎn)程信號(hào)采集、遠(yuǎn)程控制功能，為智慧地鐵加分，雜散電流的有效控制為地鐵可靠運(yùn)營(yíng)發(fā)揮一定的作用。