Page 242 - 捷運技術 第35期

234 李建興 盧建榮 直流牽引系統中牽引動力運轉模式對軌道特性的影響

圖 7 雙軌-二極體接地系統的簡單架構圖

三、模擬結果

(一) 列車位於一個定點時軌道上的電壓電流
單軌系統當二輛列車行駛於三個牽引動力變電站間時如圖 2 所示，第一輛列車位置於
l l=0.2km 處，第二輛列車位置於l 3=3.8km 處，牽引動力變電站 TSS2 和 TSS3 的位置分別為
l 2=2.02km 及l =4.0km 處，此時假設每公里的軌道電阻 R 為 0.04 歐姆，每公里軌道對大地之
電導 G 為 0.02 西門，每輛列車所需的牽引電流為 1000 安培（列車 1 由 TSS1 提供 800 安培，
由 TSS2 提供 200 安培；列車 2 由 TSS3 提供 800 安培，由 TSS2 提供 200 安培），同時為了
簡化分析，假設兩端之輸入電阻 R210，R221 皆等於特性阻抗 R 0，直接接地系統假設牽引動
-5
力變電站經由一很小之電阻 R g（10 Ω）接地。
雙軌系統如圖 7 所示，二輛列車分別位於 Train1（l l=0.2km）及 Train4（l 5 = 3.8 km）
的位置，牽引動力變電站 TSS2 和 TSS3 的位置分別為l 3=2.02km 及l =4.0km 處，上下行軌搭
接的位置為l 2=1km 及l 4=3km 處，假設 r 0=r 1=0.001 歐姆，其他假設如單軌系統，模擬軌道
電流、電壓和軌道位置的關係圖，其結果如圖 8~13 所示。
由圖 8 可得知非接地系統的軌道電流約等於牽引動力變電站所提供的電流，表示從軌道
上洩漏出的電流量很少，同時這也是非接地系統的優點，只要絕緣設計良好，其洩漏電流便
可輕易控制；由於經由軌道回流的牽引電流是由列車所在的位置進入鋼軌，所以軌道上電位
最高的位置也就是列車所在的地方，同時因為鋼軌本身有阻抗的關係，所以當電流在鋼軌上
流動時軌道上的電位將朝牽引動力變電站的方向逐漸遞減如圖 9 所示。
直接接地系統軌道上的電流如圖 10 和非接地系統比較可得知洩漏電流比較大，但由圖
11 可知各個牽引動力變電站處的軌道電位幾乎為零，這對牽引動力變電站處的人員及儀器較
無安全上的疑慮，但對於電流的洩漏就必須加以限制。而二極體接地系統的電流洩漏情形如
同非接地系統一樣非常小，軌道電壓在二極體沒導通的地方是相對較高如圖 13 所示。