Magnetic disturbances influencing train bogies in Helsinki metro

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Sähkötekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2019-06-17
Department
Major/Subject
Electrical Power and Energy Engineering
Mcode
ELEC3024
Degree programme
AEE - Master’s Programme in Automation and Electrical Engineering (TS2013)
Language
en
Pages
55
Series
Abstract
During the operation of the metro, the bogies are exposed to various magnetic disturbances which influence the metro magnetic control system. In this thesis, the disturbance mechanics of bogie magnetization and return currents in Helsinki metro are examined. Furthermore, the magnitudes of these disturbances are evaluated to assure they possess no operational hazard. The magnitudes of the magnetic disturbance fields of magnetization are attained through a periodic measurement on specific trains. The disturbance fields from return currents are evaluated through FEMM- and Elmer-simulations. For the simulations, the magnitudes of return currents are measured from the Kamppi substation. The maximum amount of magnetic disturbance measured from bogie magnetization is only minor at 1,39 mT. For return current originated disturbances the simulated maximum magnitude is 2,79 mT in FEMM and 2,19 mT in Elmer with a current of 3 kA in both rails. Furthermore, when 6 kA current is conducted only through the right rail, the simulated disturbance is 3,86 mT in FEMM and 3,75 mT in Elmer. The disturbances from return currents are considerable. However, they do not possess operational hazard on their own or in combination with bogie magnetization.

Metron operoinnin aikana junien telit altistuvat erilaisille magneettisille häiriöille, jotka vaikuttavat metron pakkopysäytysjärjestelmään. Tässä työssä tutkitaan telin magnetoitumisen ja radan paluuvirtojen aiheuttamien häiriöiden mekanismeja Helsingin metrossa. Lisäksi arvioidaan näiden häiriöiden suuruuksia, jotta voidaan varmistua, ettei häiriöistä ole haittaa järjestelmän toiminnalle. Telin magnetoitumisesta aiheutuvien häiriöiden suuruus etsitään toistuvilla mittauksilla yksittäisistä junista. Paluuvirtojen häiriökenttiä arvioidaan FEMM- ja Elmer-simulaatioiden avulla. Simulaatioiden pohjaksi paluuvirtojen suuruudet mitataan Kampin syöttöasemalta. Suurin mitattu telin magnetoitumisesta aiheutuva häiriö on suuruudeltaan vain vähäinen 1,39 mT. Paluuvirroista johtuvien häiriöiden suuruudet ovat simulaatioiden mukaan 2,79 mT FEMM:ssä ja 2,19 Elmerissä, paluuvirtojen ollessa 3 kA molemmissa kiskoissa. Lisäksi, kun 6 kA virta kulkee vain oikeassa kiskossa, simuloitu häiriökenttä on 3,86 mT FEMM:ssä ja 3,75 Elmerissä. Täten paluuvirroista aiheutuvat häiriöt ovat huomattavia. Häiriöt eivät kuitenkaan aiheuta uhkaa järjestelmän toiminnalle yksittäin eivätkä yhdistettynä.
Description
Supervisor
Lehtonen, Matti
Thesis advisor
Vuoriluoto, Julius
Keywords
electromagnetism, ferromagnetism, metro, train
Other note
Citation