1、摘 要随着经济的发展，人民生活水平的提高，城市规模越来越大，人口越来越多，小汽车数量不断快速增加，城市交通拥堵加剧，尤其是近几年北京、上海等城市的堵车问题，更是严重。面临城市的不断发展、交通流量大幅度增加，交通拥挤不断加剧的局面，各大城市都在采取各种措施解决城市交通问题。在此情况下，发展地下轨道交通是城市发展的必然趋势，在城市道路被各种车辆相互堵塞的情况下，轨道交通车辆能顺利通行，地铁轨道交通技术在公共交通体系中的地位愈来愈高。城市轨道交通接触轨现在基本都采用直流供电的方式，直流电压现在也多选取直流1500v，所以本文以直流1500接触轨系统为重点。本文首先简单的介绍了直流供电牵引技术，然后分
2、析了电压测量原理，确定了非接触式电压测量仪静电电压表，然后分析三种静电系测量系统模型和各种非接触式测量方法优缺点的基础上，总结选择最合理方案，进而才可以设计出最佳的非接触式接触轨电压检测方案，配合通信系统，显示装置等就构成了接触轨带电显示装置的设计。非接触式带电显示装置中，主要有静电计探头、耦合器、隔离放大电路、AD转换器和通信系统等等，然后对他们进行器件选型，选取最优。最后是整个方案设计的保护装置和一些其他的电路。整个装置具有带电检测、显示、报警和通信的功能。关键词：直流牵引供电系统； 静电计； 隔离放大电路； AD转换器； ABSTRACTWith economic development
3、 , peoples living standards improve, more and more large- scale urban population , more and more rapidly growing number of cars increases , increasing urban traffic congestion , especially in recent years, the problem of traffic jams in Beijing, Shanghai and other cities even more serious. Faced wit
4、h the continuous development of the city, a significant increase in traffic , congestion escalating situation, major cities are taking various measures to solve urban traffic problems. In this case , the development of underground rail transport is the inevitable trend of urban development , in the
5、case of urban roads were clogged with each other all kinds of vehicles , rail vehicles can smoothly pass, Metro Rail Transit technology position in the public transport system in the increasingly highUrban Rail Transit contact rail DC power supply is now basically the way , the DC voltage is now mul
6、ti- select DC 1500v, So this article, with emphasis on the dc 1500 contact rail system . Firstly, a brief introduction of the DC traction power supply technology , and then analyzes the voltage measurement principle , to determine the non-contact voltage measuring instrument - electrostatic voltmete
7、r , And analyzes three kinds of electrostatic measurement system model and a variety of strengths and weaknesses of the non-contact measurement method, based on the summary to choose the most reasonable solution, and then we can design the best non-contact voltage detection scheme contact rail in wi
8、th communication systems, display devices constitute the contact rail electric display deviceNon-contact electric display device, there electrometer probe, coupling , isolation amplifier , A D converters and communication systems, Then select the device type , to determine the final program, The res
9、t is the protection of the scheme design and some other circuits, The whole device has charged detection, display, alarm and communications functions.Keywords: Dc traction power supply; system.electrometer; isolating amplifier circuit; A/D converter; communication system目 录1 绪 论11.1本课题的研究背景11.2本课题研究
10、的目的和意义11.3国内外研究现状21.4本课题主要研究内容32 直流供电牵引系统42.1直流供电系统的组成42.2外部供电方式42.2.1中压供电网62.2.2 主变电所63接触轨带电显示装置整体方案93.1非接触式电压测量仪93.1.1 静电系测量93.1.2 静电电压表（静电计）93.2.1电压检测123.2.2隔离开关辅助触点123.3非接触式接触轨带电显示装置设计133.4本章小结144非接触式接触轨带电显示装置主板设计164.1非接触式带电检测单元164.1.1 耦合器164.1.2 A/D转换174.2通信系统214.3监测主机255保护及其他电路275.1隔离放大电路275.2
11、看门狗305.3高压继电器306总结与展望31附录33翻译部分35英文原文35中文翻译45致 谢511 绪 论1.1本课题的研究背景随着现代科学技术的发展与城市化速度的加快，大量轨道交通技术在现代化城市中起着越来越重要的作用，越来越成为人们出行的便捷交通工具，也很大程度上缓了城市交通的拥堵。鉴于城市轨道交通在缓解城市交通矛盾中起到的特别重要作用，我国在很多地方如杭州、成都、苏州、青岛等城市开始了地铁项目的建设，相应的地铁技术的相关研究也就成为了重点。地铁是城市轨道交通的先驱。地铁不仅具有运量大、速度快、安全、准时、节约能源、不污染环境等优点，而且可以在建筑物密集而不便于发展地面交通和高架轻轨的
12、地区大力发展。所以，地铁在城市公共交通中发挥着巨大的作用，给城市居民出行提供了便捷的交通工具1李慧超.城市轨道交通牵引列车运行于供电联合仿真研究硕士学位论文.西南交通大学，2008。因此发展地铁轨道交通以成为一种潮流趋势。在我国，城市轨道交通技术的开发和应用都还比较落后，很多的技术和设备要依赖进口，这就导致地铁的工程造价比较贵，往往高于外国造价。所以提高我国国内城市轨道交通自主建设能力，拥有自主知识产权，努力降低工程造价，维护地铁系统正常、安全、稳定的运行是我国地铁科研人员目前需要研究和解决的问题。而在其中，地铁接触轨带电的检测和显示，是本课题着重研究部分。1.2本课题研究的目的和意义 大部分
13、地铁采用直流牵引供电，将牵引电流从牵引变电所馈送到列车上的方式就是牵引供电受流，一般有俩种方式，架空接触网与接触轨(又称“第三轨”)两种方式。架空接触网是指在轨道上面布置接触网，地铁机车获流是通过其受电弓与接触线的接触来获取电图1.1 接触轨示意图流，为了预防雷击可能造成的损害，还需沿线路设置一根架空地线。接触网架设在车辆上面，布满电线，整个线路多而繁杂，因此对沿线城市景观和车站内景观均有一定影响，影响美观2 江安.紧急停电按钮在轨道交通接触轨供电中的应用.都市快轨交通 。2010,99-100。接触轨受流方法是指机车通过集电靴和接触轨接触受流。接触轨，简称第三轨，或简称三轨。接触轨系统是地铁
14、牵引供电系统的重要子系统，它直接影响到地铁供电系统甚至整个地铁系统的安全运营。接触轨是沿着电气化铁路运行轨布置并将电力输送给机车的刚性输电导轨，因其一般布置于两轨之间或其中一轨的外侧，因此又叫做“第三轨”，也称“导电轨”3 刘伟强，李香泉.钢铝复合轨系统概述.铁道标准设计.2007,。见图1.1。在上图，我们可以看出，接触轨与运行轨的大致位置关系。现代接触轨系统是以钢铝复合轨为主，配以鱼尾板，电缆连接板，端部弯头，锚结等部件形成的输电系统。接触轨上部一般都设有防护罩，最早的防护罩是木板制造，而现在一般由玻璃钢制成。直流供电最主要优点是直流传输线路没有电抗压降，电压损耗相比交流要小，更加的符合当
15、代社会的绿色环保节能意识。还有，地铁轨道交通都建在人口比较密集的城市，那么相应的供电系统也需要建在这些地方，即使是为了保护他人的人生财产安全，供电电压也不能太高。国际电工委员会（International Electrotechnical Commission,IEC）电压标准是：600v、750v及1500v后俩个推荐值，在我国,GB为750v和1500v，不推荐现有的600v。DC1500V接触轨系统的一个研究难点就是系统与人之间的安全关系。而本课题研究的接触轨带电显示装置可以通过警示预告来预防不安全事故的发生，在很大程度上可以保护靠近接触轨人员的安全。而接触轨带电显示装置实际上就是接触轨轨道电压的测量装置，更加简单来说就是接触轨电压的测量。1.3国内外研究现状接触轨电压测量的方法根据是否接触被测物体可分为俩种：接触式电压测量和非接触式电压测量接触式电压测量在测量电压时要接触待测电路，肯定会对测量电路产生影响，这样就导致测量结果有偏差，精度不是特别高，适合于初步测量。而非接触式在测量不需与带电体接触，这样对测量结果影响较小，精度更高。非接触式电压测量方法是以后的发展趋势。本课题中的静电电压表，也称静
