DE10111156C1 - Track and earth current reduction method for electrically-operated railway track uses controlled voltage sources incorporated in return line coupled to track at given intervals - Google Patents
Track and earth current reduction method for electrically-operated railway track uses controlled voltage sources incorporated in return line coupled to track at given intervalsInfo
- Publication number
- DE10111156C1 DE10111156C1 DE10111156A DE10111156A DE10111156C1 DE 10111156 C1 DE10111156 C1 DE 10111156C1 DE 10111156 A DE10111156 A DE 10111156A DE 10111156 A DE10111156 A DE 10111156A DE 10111156 C1 DE10111156 C1 DE 10111156C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- track
- return conductor
- return line
- voltage sources
- return
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
- B60M5/00—Arrangements along running rails or at joints thereof for current conduction or insulation, e.g. safety devices for reducing earth currents
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
- H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J4/00—Circuit arrangements for mains or distribution networks not specified as ac or dc
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Train Traffic Observation, Control, And Security (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reduktion von Gleis- und Erdströmen längs elektrisch betriebener Bahstrecken.The invention relates to a method for reducing track and Earth currents along electrically operated railway lines.
In der Patentschrift DE 199 58 080 C1 wird ein Energieübertragungssystem für
elektrische Bahnen beschrieben, das mit steuerbarem Bahnrückstromleiter arbeitet.
Der Rückleiter verläuft in Fahrleitungsnähe und ist mit dem Gleis in regelmäßi
gen Abständen verbunden. Dadurch entstehen Gleis-Rückleiter-Schleifen, die die
Bahnstrecke in verschiedene Sektionen unterteilen. Jede Sektion enthält im
Rückleiter eine steuerbare Spannungsquelle, deren Aufgabe darin besteht, den
Gleisstrom in der Schleife zu unterdrücken und den Erdstrom drastisch zu
reduzieren. Dazu wird der Gleisstrom an einer Stelle, vorzugsweise in Schleifen
mitte erfaßt und einem Regler zugeführt. Der Regler stellt die Spannungsquelle so
ein, daß der Gleisstrom am Meßpunkt zu null wird. Im Bahnnetz mit steuerbarem
Rückleiter ergibt sich dann eine ähnliche Stromverteilung wie im Bahnnetz mit
Boostertransformatoren. Der über die Fahrleitung transportierte Traktionsstrom
fließt nahezu vollständig über den Rückleiter zum speisenden Unterwerk zurück.
Ein Bahnnetz mit steuerbarem Rückleiter hat, wie in C. Tuttas, "Aktiver
Bahnrückstromleiter", Elektrische Bahnen 98 (2000), 7, Seiten 227 bis 232
beschrieben, folgende Vorzüge:
The patent specification DE 199 58 080 C1 describes an energy transmission system for electrical trains, which works with a controllable return conductor. The return conductor runs close to the catenary and is connected to the track at regular intervals. This creates track return conductor loops that divide the railway line into different sections. Each section contains a controllable voltage source in the return conductor, the task of which is to suppress the track current in the loop and to drastically reduce the earth current. For this purpose, the track current is detected at one point, preferably in the middle of loops, and fed to a controller. The controller adjusts the voltage source so that the track current at the measuring point becomes zero. The current distribution in the rail network with a controllable return conductor is similar to that in the rail network with booster transformers. The traction current transported via the catenary flows back almost completely via the return line to the feeding substation. A railway network with a controllable return conductor has the following advantages, as described in C. Tuttas, "Active Railway Return Conductor", Electric Railway 98 ( 2000 ), 7, pages 227 to 232:
- - Im Nahbereich der Bahnstrecke wird das sich quer zur Fahrtrichtung ausbildende Magnetfeld deutlich reduziert.- In the vicinity of the railway line, this will be transverse to the direction of travel forming magnetic field significantly reduced.
- - Die Beeinflussungsspannungen in parallel zur Bahntrasse verlegten Leitern wie Fernmeldekabeln und Rohrleitungen fallen wesentlich geringer aus.- The interference voltages in conductors laid parallel to the railway line such as Communication cables and pipes are much smaller.
- - Dasselbe gilt für die Gleis-Erde-Spannungen (Schienenpotentiale), die sich im Bahnbetrieb einstellen.- The same applies to the track-earth voltages (rail potentials) that are in the Stop railway operation.
- - Der steuerbare Rückleiter verringert im Gegensatz zu Boostertransformatoren die Streckenimpedanz der Fahrleitungsanlage und verbessert damit die Spannungsstabilität im Bahnnetz.- The controllable return conductor reduces in contrast to booster transformers the line impedance of the catenary system and thus improves the Tension stability in the rail network.
Die beschriebenen Vorzüge sind strenggenommen auf die Gleis-Rückleiter- Schleifen oder Sektionen beschränkt, in denen sich kein Triebfahrzeug aufhält. Nur dann ist die steuerbare Spannungsquelle in der Lage, den auf ihre Sektion zufließenden Rückstrom in den Rückleiter zu drängen, so daß der Gleis-Erde- Bereich nahezu stromfrei wird. Befindet sich dagegen das Triebfahrzeug innerhalb einer Sektion, kann der in das Gleis eingespeiste Traktionsstrom nicht sofort in den Rückleiter gelangen, sondern muß bis zum nächsten Anschlußpunkt des Rückleiters über die Fahrschienen fließen. Dieser Vorgang wird als Sektionseffekt oder train-in-section-effect bezeichnet. Aufgrund des hohen Gleisstromes steigen an der Bahnstrecke während der Vorbeifahrt eines Zuges kurzzeitig Magnetfeld, Beeinflussungsspannungen und Schienenpotentiale an. Dabei kann das Magnetfeld sogar höher ausfallen als an einer Bahnstrecke ohne Rückleiter.The advantages described are strictly on the track return conductor Loops or sections restricted in which there is no locomotive. Just then the controllable voltage source is able to connect to its section to push the incoming return current into the return conductor, so that the track-earth Area becomes almost de-energized. On the other hand, the locomotive is inside a section, the traction current fed into the track cannot immediately go into the Return conductor, but must to the next connection point of the Return conductor flow over the rails. This process is called a section effect or train-in-section-effect. Rise due to the high track current briefly magnetic field on the railway line while a train passes by, Influencing voltages and rail potentials. It can Magnetic field is even higher than on a railway line without a return conductor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Bahnnetz mit steuerbarem Bahnrückstromleiter die Auswirkungen des Sektionseffektes durch Reduktion der der Gleisströme abzumildern.The invention has for its object in a rail network with controllable Railway reverse current conductors the effects of the section effect by reducing the to soften the track currents.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.The object is achieved by the features of Claim 1 solved. Appropriate developments of the invention are the dependent claims.
Die durch die Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere im Abbau der erhöhten Magnetfelder und Beeinflussungsspannungen, die durch den Sektionseffekt in der Nähe einer Bahnstrecke mit steuerbarem Rückleiter auftreten. So läßt sich beispielsweise das Magnetfeld in Gleisnähe um den Faktor zwei reduzieren.The advantages achieved by the invention are in particular the reduction of increased magnetic fields and interference voltages caused by the Section effect in the vicinity of a railway line with controllable return conductor occur. For example, the magnetic field near the track can be reduced by a factor of two to reduce.
Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is illustrated schematically below with reference to the drawing illustrated embodiments explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 die grundsätzliche Ausbildung des erfindungsgemäßen Bahnrückstromleitersystems, Fig. 1 shows the basic configuration of the return-current conductor rail system of the invention,
Fig. 2 in vereinfachter Form die Stromverteilung im Bahnrückstromleitersystem bei einer Gleisstrommessung in der Mitte der Gleis-Rückleiter-Schleifen, Fig. 2 in simplified form, the current distribution in the return-current conductor rail system with a track power measured at the center of the track-conductor loops back,
Fig. 3 in vereinfachter Form die Stromverteilung im Bahnrückstromleitersystem bei Gleisstrommessungen an den Rändern der Gleis-Rückleiter-Schleifen. Fig. 3 in simplified form, the current distribution in the rail return conductor system for track current measurements at the edges of the track return conductor loops.
Die Ausbildung nach Fig. 1 beschreibt eine Bahnenergieversorgungsanlage. Der fahrende Zug Z ist über die Fahrleitung 2 und das Gleis 4 mit der Spannungsquelle 1 des Unterwerks verbunden. Das Gleis 4 ist erdfühlig verlegt und hat über seine Ableitwiderstände 6 Kontakt zur Bezugserde 5. Der Rückleiter 3 dient zur Verbesserung der Bahnrückstromführung. Er ist in regelmäßigen Abständen mit dem Gleis 4 verbunden. Dadurch entstehen längs der Fahrtstrecke Gleis-Rückleiter- Schleifen 7. Jede dieser Schleifen 7 enthält eine steuerbare Spannungsquelle 8, die im Rückleiter 3 liegt. Ein Regler 9 stellt die Spannungsquelle 8 jeweils so ein, daß die Regelgröße iG an eine Führungsgröße iGw angepaßt wird, die null ist. Als Regelgröße iG dienen die Gleisströme iG1 und iG2 an den beiden Rändern der Schleife 7. Sie werden von den Meßeinrichtungen 10 erfaßt und anschließend zur Regelgröße (iG) addiert.The embodiment according to FIG. 1 describes a railway power-supply system. The moving train Z is connected via the catenary 2 and the track 4 to the voltage source 1 of the substation. The track 4 is laid in an earth-sensitive manner and has contact with the reference earth 5 via its bleeder resistors 6 . The return conductor 3 serves to improve the return flow path. It is connected to track 4 at regular intervals. This creates track-return conductor loops 7 along the route. Each of these loops 7 contains a controllable voltage source 8 , which lies in the return conductor 3 . A controller 9 adjusts the voltage source 8 so that the controlled variable i G is adapted to a reference variable i Gw that is zero. The track currents i G1 and i G2 on the two edges of loop 7 serve as controlled variable i G. They are detected by the measuring devices 10 and then added to the controlled variable (i G ).
Das erfindungsgemäße Bahnnetz mit steuerbarem Rückleiter unterscheidet sich von der in DE 199 58 080 C1 vorgestellten Lösung in der Bildung der Regelgröße (iG). In DE 199 58 080 C1 wird der Gleisstrom an einer Stelle, vorzugsweise in der Mitte der betrachteten Gleis-Rückleiter-Schleife bestimmt und als Regelgröße definiert. Das erfindungsgemäße Bahnnetz besitzt dagegen zwei Gleisstrommeß stellen, die an den Rändern der Gleis-Rückleiter-Schleife liegen. Die Regelgröße (iG) besteht hier aus der Summe der beiden erfaßten Gleisströme (iG1) und (iG2). Die Wirkung der unterschiedlichen Regelkonzepte ist in Fig. 2 und 3 dargestellt. Fig. 2 beschreibt ein Bahnnetz mit zwei steurbaren Gleis-Rückleiter-Schleifen I und II. Das Triebfahrzeug ist als fahrbare Stromquelle i nachgebildet und befindet sich in der Sektion II. Die angegebene Stromverteilung gilt für den Fall, daß die Gleisströme in den Sektionsmitten unterdrückt werden. Nur die Gleis-Rück leiter-Schleife II ist vom Sektionseffekt betroffen. Der gesamte Traktions strom i fließt einseitig über das Gleis 4 zum rechten Rand der Schleife. Der hohe Gleisstrom führt zu einem Anstieg des Magnetfeldes in Gleisnähe. Auf die Gleis- Rückleiter-Schleife I wirkt sich der Sektionseffekt nicht aus. Der gesamte Rückstrom fließt hier über den Rückleiter 3 zur speisenden Spannungsquelle 1 zurück. Die in Fig. 2 vereinfacht dargestellte Stromverteilung ist typisch für das Bahnnetz aus der Patentschrift DE 199 58 080 C1.The railway network according to the invention with a controllable return conductor differs from the solution presented in DE 199 58 080 C1 in the formation of the controlled variable (i G ). In DE 199 58 080 C1, the track current is determined at one point, preferably in the middle of the track-return conductor loop under consideration, and is defined as a controlled variable. The rail network according to the invention, on the other hand, has two track current measuring points which are located on the edges of the track return conductor loop. The controlled variable (i G ) consists of the sum of the two track currents (i G1 ) and (i G2 ). The effect of the different control concepts is shown in FIGS. 2 and 3. Fig. 2 describes a railway network with two controllable track return loops I and II. The locomotive is modeled as a mobile current source i and is located in section II , Only the track return loop II is affected by the section effect. The entire traction current i flows on one side over the track 4 to the right edge of the loop. The high track current leads to an increase in the magnetic field near the track. The section effect has no effect on the track return loop I. The entire reverse current flows back here via the return conductor 3 to the feeding voltage source 1 . The current distribution shown in simplified form in FIG. 2 is typical of the rail network from the patent DE 199 58 080 C1.
In Fig. 3 werden die steuerbaren Spannungsquellen 8 so eingestellt, daß in jeder Sektion an den Rändern entgegengesetzt gleiche Gleisströme auftreten. Der Traktionsstrom i fließt dann jeweils zur Hälfte zum linken und rechten Rand der Sektion II. Durch die Halbierung des Gleisstromes nimmt auch das Magnetfeld im Nahbereich der Gleis-Rückleiter-Schleife II ab. Das erfindungs gemäße Regelkonzept verändert aber nicht die Stromverteilung in der Sektion I. Hier fließt nach wie vor der gesamte Rückstrom über den Rückleiter zur speisenden Spannungsquelle 1 zurück.In Fig. 3 the controllable voltage sources 8 are set so that opposite track currents occur in opposite directions at each section. Half of the traction current i then flows to the left and right edge of section II. By halving the track current, the magnetic field in the vicinity of the track return conductor loop II also decreases. However, the control concept according to the invention does not change the current distribution in section I. Here, as before, the entire reverse current flows back via the return conductor to the feeding voltage source 1 .
In Wirklichkeit läßt sich ein Zug nicht wie in Fig. 2 und 3 angenommen durch eine punktförmige Last nachbilden. Beim Überfahren einer Meßstelle 10 wirken die metallenen Zugwaggons wie zusätzliche Shunts, die eine richtige Erfassung des Gleisstromes unmöglich machen. Der Meßfehler läßt sich aber näherungsweise wieder korrigieren, indem die gemessenen Gleisströme vor ihrer Addition mit zeitabhängigen Gewichtungsfaktoren multipliziert werden. Wenn kein Zug die Meßstelle überfährt, ist der Gewichtungsfaktor eins, sonst ergibt sich ein Wert, der größer als eins ist. Dadurch kann der zu klein gemessene Gleisstrom nachträglich an den realen Wert angepaßt werden.In reality, a train cannot be simulated by a point load as assumed in FIGS. 2 and 3. When passing a measuring point 10 , the metal train wagons act like additional shunts, which make it impossible to correctly detect the track current. The measurement error can, however, be approximately corrected by multiplying the measured track currents by time-dependent weighting factors before they are added. If no train passes the measuring point, the weighting factor is one, otherwise there is a value that is greater than one. This allows the track current, which is measured too small, to be subsequently adjusted to the real value.
Claims (3)
mit dem Gleis verbunden ist,
wobei zumindest ausgewählte Gleis-Rückleiter-Schleifen (7) im Rückleiter (3) steuerbare Spannungsquellen (8) enthalten,
wobei an den Rändern der Gleis-Rückleiter-Schleifen (7) jeweils der Gleis strom (iG1, iG2) gemessen wird,
wobei die Spannungsquellen jeweils mittels Reglern (9) so eingestellt werden, dass die Summen der Gleisströme (iG1, iG2) Führungsgrößen (iGw) folgen, die null sind.1. Method for reducing track and earth currents along electrically operated railway lines with a return conductor, which loops at certain intervals to form track return conductors
connected to the track,
at least selected track-return conductor loops ( 7 ) in the return conductor ( 3 ) contain controllable voltage sources ( 8 ),
the track current (i G1 , i G2 ) is measured at the edges of the track return conductor loops ( 7 ),
The voltage sources are each set by means of regulators ( 9 ) so that the sums of the track currents (i G1 , i G2 ) follow reference variables (i Gw ) that are zero.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10111156A DE10111156C1 (en) | 1999-12-02 | 2001-03-08 | Track and earth current reduction method for electrically-operated railway track uses controlled voltage sources incorporated in return line coupled to track at given intervals |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999158080 DE19958080C1 (en) | 1999-12-02 | 1999-12-02 | Track and earth current reduction method for electric rail track uses controlled voltage source inserted in each track-return current conductor loop for compensating track current within latter |
DE10111156A DE10111156C1 (en) | 1999-12-02 | 2001-03-08 | Track and earth current reduction method for electrically-operated railway track uses controlled voltage sources incorporated in return line coupled to track at given intervals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10111156C1 true DE10111156C1 (en) | 2002-07-11 |
Family
ID=26008715
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10111156A Expired - Lifetime DE10111156C1 (en) | 1999-12-02 | 2001-03-08 | Track and earth current reduction method for electrically-operated railway track uses controlled voltage sources incorporated in return line coupled to track at given intervals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10111156C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4092435A1 (en) * | 2021-05-18 | 2022-11-23 | ALSTOM Holdings | Method for monitoring the evolution of stray currents of a railway infrastructure and railway infrastructure monitored by such a method |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19958080C1 (en) * | 1999-12-02 | 2001-02-01 | Christian Tuttas | Track and earth current reduction method for electric rail track uses controlled voltage source inserted in each track-return current conductor loop for compensating track current within latter |
-
2001
- 2001-03-08 DE DE10111156A patent/DE10111156C1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19958080C1 (en) * | 1999-12-02 | 2001-02-01 | Christian Tuttas | Track and earth current reduction method for electric rail track uses controlled voltage source inserted in each track-return current conductor loop for compensating track current within latter |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
TUTTAS, Christian: Aktiver Bahnstromrückleiter. In: Elektrische Bahnen 98 (2000) S. 227-232 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4092435A1 (en) * | 2021-05-18 | 2022-11-23 | ALSTOM Holdings | Method for monitoring the evolution of stray currents of a railway infrastructure and railway infrastructure monitored by such a method |
FR3123035A1 (en) * | 2021-05-18 | 2022-11-25 | Alstom Transport Technologies | Method for monitoring the evolution of stray currents in a railway infrastructure and railway infrastructure monitored by such a method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE29506883U1 (en) | Current sensor based on the compensation principle | |
DE19856937A1 (en) | Arrangement for the contactless inductive transmission of energy | |
DE19735685A1 (en) | Non contact electrical energy transmission device for personal vehicle | |
DE10111156C1 (en) | Track and earth current reduction method for electrically-operated railway track uses controlled voltage sources incorporated in return line coupled to track at given intervals | |
EP3744609A1 (en) | Vehicle, in particular railway vehicle, and method for its operation | |
DE1755292A1 (en) | Method for avoiding malfunctions in signal systems of electrically powered rail vehicles | |
DE4314718A1 (en) | Electrical wiring system | |
WO2007137539A1 (en) | System comprising at least two guideway-related guideway components of a track guideway and a transformer station | |
DE102017212730A1 (en) | Method and device for fault location along a power supply line in DC systems | |
DE1538176A1 (en) | Power supply device using electrical waveform conversion | |
DE3046103A1 (en) | AXIS SENSOR | |
DE69904072T2 (en) | POWER SUPPLY SYSTEM FOR RAILWAY | |
DE2643656B1 (en) | AC POWER SUPPLY | |
EP3442106A1 (en) | High voltage sensor-free drive device | |
DE19958080C1 (en) | Track and earth current reduction method for electric rail track uses controlled voltage source inserted in each track-return current conductor loop for compensating track current within latter | |
EP1489717A1 (en) | Method for electrical power supply of track devices | |
DE814303C (en) | Track vacancy detection system | |
DE3731023C2 (en) | Device for the electrical equipment of DC chopper railway vehicles | |
DE102016222295A1 (en) | Substation, railway power plant and method for feeding at least one single-phase supply line | |
DE210509C (en) | ||
DE327251C (en) | Device for eliminating or reducing the electrostatic influence of low-voltage lines by neighboring AC high-voltage lines | |
DE1538176C (en) | Corrective transformer | |
DE2146499A1 (en) | PROCEDURE FOR CONTROLLING THE SUPPORT AND GUIDANCE FORCE ON A MAGNETIC LIFTING VEHICLE | |
DE1125521B (en) | Device for the automatic steering of vehicles along a guideline | |
DE294102C (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
AG | Has addition no. |
Ref country code: DE Ref document number: 19958080 Format of ref document f/p: P |
|
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8330 | Complete disclaimer |