地铁杂散电流分布与监测防护系统的研究

论文摘要

在城市地铁和轻轨等轨道交通运输系统中,一般采用直流牵引,走行轨回流,因此,不可避免会有电流从走行轨泄入大地,对地下或地面的金属构件如结构钢筋、地下管线等产生电化学腐蚀影响其使用寿命及安全运行。目前在我国深圳、长沙、重庆、武汉、郑州等地都在建设地铁,应用最先进的防护措施到实际工程中去仍然是一个重要的课题研究方向。本文详细介绍了杂散电流的产生原因和对地下金属结构的腐蚀原理,总结了目前在我国实际工程中可采用的多种防护办法。分析了地铁行业在采用排流网情况下的杂散电流分布规律,提出了无排流网情况下的地铁迷流计算公式,建立了考虑排流网情况下的地铁迷流解析公式,提出了自动排流柜的设计思路和设计原理,并分析了实际应用中使用自动排流柜时的监测内容及原理。本文主要内容包括四个方面。首先介绍了杂散电流产生原理和危害,详述了杂散电流对金属、埋地金属管线、混凝土结构、乘客和机车人员、通讯、排流设备的危害和一般性原理,分析出了杂散电流对地铁埋地金属物的破坏原理,并据此提出了多种对杂散电流的防护方法和措施；然后推导了地铁行业采用排流网情况下杂散电流分布的解析表达式,通过对有排流网和无排流网数学模型的比较,得出了两种情况下杂散电流的分布差异,并据推论结果总结出了杂散电流分布的一般规律,为采取措施防护杂散电流提供了理论基础；其次分析了固定限流电阻和可变限流电阻情况下的排流工作状态,并提出了一种处于理想排流状态的自动排流柜的设计方案,可以使杂散电流的防护达到最佳效果；最后分析了重庆地铁一号线工程实施情况和整体防护措施,说明了自动排流系统的实现过程和主要设备的功能和要求,为实际工程实施提供了参考方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 杂散电流的危害和腐蚀机理
• 2.1 杂散电流的危害
• 2.1.1 杂散电流的形成原理
• 2.1.2 杂散电流对金属的危害
• 2.1.3 杂散电流对混凝土结构的破坏
• 2.1.4 杂散电流对埋地管线的腐蚀
• 2.1.5 杂散电流造成人身触电
• 2.1.6 杂散电流烧毁排流设备
• 2.1.7 杂散电流对通信的影响
• 2.2 杂散电流的腐蚀机理
• 2.2.1 金属的腐蚀机理
• 2.2.2 金属结构杂散电流腐蚀基本原理
• 2.3 本章小结
• 第3章 地铁杂散电流分布规律和防护原则
• 3.1 无排流网情况下杂散电流的分布
• 3.2 考虑排流网情况下的杂散电流分布情况
• 3.3 有排流网和无排流网情况的比较
• 3.4 杂散电流分布的一般规律
• 3.5 本章小结
• 3.5.1 改进轨道交通系统
• 3.5.2 改进轨道交通系统附近的地下金属结构
• 3.5.3 其他措施
• 第4章 整体防护及自动排流的实现
• 4.1 杂散电流整体防护概念
• 4.2 排流方法
• 4.2.1 固定限流电阻排流
• 4.2.2 可变限流电阻排流
• 4.3 自动排流的工作原理
• 4.4 自动排流柜
• 4.5 极化电位测量
• 4.6 自动排流反馈数据的处理
• 4.7 排流保护效果评价方法和标准
• 4.8 本章小结
• 第5章 重庆地铁一号线杂散电流监测系统
• 5.1 监测系统结构
• 5.2 自动排流控制功能的实现
• 5.2.1 参比电极
• 5.2.2 智能传感器
• 5.2.3 监测装置
• 5.2.4 排流柜
• 5.2.5 单相导通装置
• 5.3 控制中心监控软件的设计
• 5.3.1 监控软件结构
• 5.3.2 监控软件的功能
• 5.3.3 专家系统功能
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢