طراحی باند امپدانس برای مدارهای راه فرکانس صوتی در خطوط ریلی

منشی زاده, منیره; صندیدزاده, محمدعلی

طراحی باند امپدانس برای مدارهای راه فرکانس صوتی در خطوط ریلی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

¹ دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی راه‌آهن، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

² دانشیار، دانشکده مهندسی راه‌آهن، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

باند امپدانس تجهیزی با مقاومت کم و رآکتانس نسبتاً بالا متشکل از یک سیمپیچ با هسته آهنی به موازات خازن پولیپروپیلن است، که به منظور فراهم آوردن یک مسیر پیوسته برای بازگشت جریان ترکشن در حوالی نقاط ایزوله خط و امکان فعالیت مفاصل در سیستم سیگنالینگ و نیز کمک به انتقال جریان ترکشن به پستهای الکتریکی به کار میرود. در واقع وظیفه اصلی باند امپدانس این است که عبور جریان سیگنالینگ را محدود نماید، اما امکان عبور جریان ترکشن را فراهم سازد؛ از این رو یکی از اجزاء مهم در سیستم های سیگنالینگ و ترکشن خطوط ریلی برقی محسوب میشود. در این تحقیق با هدف بهبود کارکرد مدارهای راه سیستم سیگنالینگ که یکی از ابزارهای ضروری در کنترل اتوماتیک قطار در خطوط ریلی مدرن هستند، به تحلیل و ارزیابی ساختمان و عملکرد باندهای امپدانس –مدل B3-4000A- بکارگرفتهشده برروی مدارهای راه فرکانس صوتی بدون مفصل در خط دوم متروی تهران پرداخته میشود. به این ترتیب که ابتدا مدل کاملی از یک بخش از خط مترو –به عنوان یک نمونه واقعی- با در نظرگرفتن پارامترهای هندسی و الکتریکی، شامل مدل پست های ترکشن (پست های RS)، ریل های حرکت و ریل سوم، قطار و نیز باندهای امپدانس نصب‌شده بر روی مدارهای راه فرکانس صوتی TI21-Mبا در نظر گرفتن شرایط نصب ارائه میگردد؛ سپس مدل معرفی شده در نرم افزار Pspice شبیهسازی شده و اثرات ناشی از تغییر متغیرهای الکتریکی و فیزیکی مختلف، بر باندهای امپدانس و متعاقباً سیستم‌های مدارراه بررسی میشود. در انتها نیز نتایج شبیهسازی به همراه مقایسه و نتایج تحلیلی ارائه میگردد.

کلیدواژه‌ها

20.1001.1.20086598.1398.10.3.10.1

موضوعات

راه آهن برقی

عنوان مقاله [English]

Design of Impedance Bond for Audio Frequency Track Circuits in Railways

نویسندگان [English]

Monireh Monshizadeh ¹
Mohammad Ali Sandidzadeh ²

¹ Control and Signaling Department, School of Railway Engineering, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran.

² School of Railway Engineering, Electrified Railway and Control &amp; Signalling

چکیده [English]

Impedance Bond is an equipment with low resistance and partly high reactance which includes a ferrite cored winding in parallel with a poly propylene capacitor unit. It provides a continuous path for returning traction current around track isolated areas and makes the application of mechanical insulation joints possible in signaling system; it also utilizes the transfer of traction current to electrical substations. In fact, impedance bond is used in order to limit the signaling system current while let the traction return current flow through its winding. Therefore it is one of the important components in electrified railway signaling systems and traction systems. To improve the performance of signaling system track circuits, as essential tools in automatic train control systems in modern railways and metro lines, this study analyzes the structure and function of impedance bonds which are installed on audio frequency jointless track circuits on Tehran metro line II. First, given the existing topologic and electric guidelines, a complete design for a part of Tehran metro line – as real example - is presented; this includes traction substations (rectifier substations) model, running rails and third rail models, the train model and installed impedance bonds design on TI21-M audio frequency track circuits based on their installation conditions and requirements. Then the mentioned design is simulated in Pspice framework in order to evaluate the effects of electrical and physical parameter changes on the impedance bonds and consequently on track circuit systems. Finally, simulation results are compared and presented with analytical results.

کلیدواژه‌ها [English]

Impedance Bond
Audio Frequency Track Circuit
TI21-M Track Circuit
DC Traction System

مراجع

Bombardier Transportation (2008) “Audio frequency track circuit style TI21-M technical manual”, Bombardier Transportation.

-Bombardier Transportation (2005) “Impedance bond (type B3-4000A)”, Bombardier Transportation.

- Paul, Clayton, R. (1994) “Analysis of multiconductor transmission lines”, New York, Wiley.

-D’Addio, G., Fracchia, M., Mariscotti, A. and Pozzobon, P. (1999) “Sensitivity analysis of railway line impedance to variations of electrical and geometrical parameters”, in Proc. World Congress Railway Research, Tokyo, Japan, p. 262.

-Huang, Z., Li, Sh. and Wei, X. (2017) “Analysis of temperature impact on audio frequency track circuits using linear regression model”, AIP Conference Proceedings.

-Kusko, A. and Peeran, S. M. (1985) “Tuned filters for traction rectifier sets,” IEEE Transactions on Industrial Application, Vol. 21, pp. 1571–1579.

-Mariscotti, A. (2003) “Distribution of the traction return current in AC and DC electric railway systems,” IEEE Transactions Power Delivery, Vol. 18, No. 4, pp. 1422–1432.

-Sandidzadeh, M. A. and Shafipour, A. (2012) “Controlling and simulation of stray currents in DC railway by considering the effects of collection mats,” in Infrastructure Design, Signaling and Security in Railway, X. Perpinya, and Ed.Rijeka, Croatia: InTech.

-Wu, X. and Li, G. (2016) “Research on immunity to electric impulsive interference of ZPW-2000 track circuit in station”, International Journal of Security and Its Applications, Vol. 10, No. 1, pp. 257–264.

-Yang, Sh., Roberts, C. and Chen, L. (2013) “Development and performance analysis of a novel impedance bond for railway track circuits”, IET Electrical Systems in Transportation, Vol. 3, Iss. 2, pp. 50–55.

-Yu-qiao W., Wei, L., Xue-feng, Y., Guo, Y., Qi-gao, F. and Li-ping, Zh. (2010) “Modeling and simulation the distribution of metro stray current”, in Proc. ICCASM, Vol. 1, pp.704–707.

-Zaboli, A., Vahidi, B., Yousefi, S. and Hosseini-Biyouki, M. M. (2017) “Evaluation and control of stray current in DC-electrified railway systems”, IEEE Transactions on Vehicular Technology, Vol. 66, Issue. 2.

-صندیدزاده، محمدعلی، صفرخانی، شیرین، حیدری، امیر، (1392) "طراحی و شبیه‌سازی شبکه تغذیه ترکشن راه‌آهن شهری همراه با روش عددی برای تسریع حل معادلات وتضمین همگرایی"، فصلنامه علمی پژوهشی حمل و نقل، سال پنجم، شماره دوم، ص. 232-217.