雜散電流的防護(hù)及測(cè)試方法研究

畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：雜散電流的防護(hù)及測(cè)試方法研究畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目：畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：1、了解雜散電流產(chǎn)生的原理和危害；2、分析雜散電流的分布規(guī)律和影響因素；3、研究雜散電流相關(guān)參數(shù)的測(cè)試方法；4、提出雜散電流的防治方法。摘要隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和城市化交通系統(tǒng)的大力開(kāi)展，人口的增多與城市化規(guī)模的不斷擴(kuò)大，現(xiàn)有的交通系統(tǒng)已經(jīng)不能夠滿足現(xiàn)代化城市開(kāi)展的需要。城市軌道交通作為一種較成熟的交通方式，憑借其運(yùn)量大、干擾小、快捷、方便、平安的特點(diǎn)走進(jìn)了我們的生活，以緩解日益突出的城市交通問(wèn)題。然而在機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的雜散電流對(duì)周圍環(huán)境、設(shè)備和人員平安造成的危害也逐漸被關(guān)注。當(dāng)前各運(yùn)營(yíng)線路中雜散電流的特點(diǎn)為分布復(fù)雜、影響因素多、參數(shù)測(cè)量困難、腐蝕危害程度的判定依據(jù)不明確，造成雜散電流的治理極其困難。本文首先闡述了雜散電流的定義、引起雜散電流的原因以及雜散電流的分布規(guī)律和危害，總結(jié)了國(guó)內(nèi)外對(duì)雜散電流的防治方法。本文針對(duì)防護(hù)方法進(jìn)行了兩方面的研究：一是對(duì)城市軌道交通系統(tǒng)本身采取措施，從根源上來(lái)減少雜散電流的產(chǎn)生；二是對(duì)鄰近軌道交通系統(tǒng)的地下結(jié)構(gòu)采取措施。為了使防護(hù)方法能夠更好的實(shí)現(xiàn)功能，需要在進(jìn)行防護(hù)的同時(shí)對(duì)雜散電流和能夠影響雜散電流的一些參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)的參數(shù)主要有：結(jié)構(gòu)鋼極化電位、軌道電位、軌道縱向電阻、軌地過(guò)渡電阻等。關(guān)鍵詞：軌道交通；雜散電流；測(cè)試；防護(hù)ABSTRACTWiththecontinuousadvancementoftechnologyandurbanizationdevelopmentoftransportsystem,theincreaseinpopulationandurbanizationkeepsexpanding,theexistingtransportationsystemisnotabletomeetthemodernneedsofurbandevelopment.Urbanrailtransitasamorematurewayoftransport,withitslargevolume,interferencecharacteristicsofsmall,fast,convenientandsafehascomeintoourlives,toalleviatethegrowingtrafficproblems.However,theharmcausedbystraycurrentsgeneratedinthelocomotiverunningonthesurroundingenvironment,equipmentandpersonnelsafetyhavegraduallybeenconcernedabout.Inthecurrentvariousoperationslinethestraycurrentspresentsituation,itscharacteristicasthedistributioncomplex,theinfluencefactormany,thecorrosionsurveyparameterdifficulty,thecorrosiondegreedeterminationbasisisnotclearabout,createsthestraycurrentstopreventextremelydifficultly.ThisarticlefirstdescribestheDefinitionstraycurrents,straycurrentscausedbystraycurrents,aswellasthestraycurrentsdistributedruleandtheharm,summarizeddomesticandforeigntothestraycurrentspreventingandcontrollingmethod.Thisarticlebothfortheprotectionofresearch:first,ontheMetroandlightrailsystemitselftotakemeasures,fromroottoreducestraycurrents;secondtoisclosetothesubwaylightrailtheundergroundstructuretotakethemeasure.Inordertomaketheprotectionbetterabletoachieve,duringtheprotectionatthesametimesomeoftheparametersofthestraycurrentsandstraycurrenttesting.Theneedtodetecttheparametersare:structuralsteelpolarizationpotential,thevoltageofrailstructure(railland),tracklongitudinalresistance,orbitandearthresistance,andsoon.Keywords:railtransport;straycurrent;detection;protection目錄1.緒論11.1選題背景與意義11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3本文研究的主要內(nèi)容32.雜散電流根底研究32.1城市軌道交通的直流牽引供電系統(tǒng)及其雜散電流的形成32.1.1城市軌道交通的直流牽引供電系統(tǒng)32.1.2雜散電流的形成42.2雜散電流產(chǎn)生的原因及腐蝕機(jī)理52.2.1雜散電流產(chǎn)生的原因52.2.2雜散電流的腐蝕機(jī)理52.3雜散電流的危害及分布規(guī)律72.3.1雜散電流的危害72.3.2雜散電流的分布規(guī)律92.4雜散電流的影響因素及危害的判定依據(jù)92.4.1影響雜散電流的因素92.4.2雜散電流危害的判定依據(jù)102.5本章小結(jié)113.雜散電流的防護(hù)方法113.1引言113.2雜散電流的防護(hù)原那么123.3雜散電流的先期防護(hù)措施123.4雜散電流的產(chǎn)生后的防護(hù)方法及優(yōu)缺點(diǎn)比擬153.4.1鈍化防護(hù)153.4.2活化防護(hù)153.4.3各種方法的應(yīng)用條件及優(yōu)缺點(diǎn)比擬183.5其它防護(hù)方法193.6不同區(qū)段雜散電流防護(hù)的施工方法213.6.1車站、隧道雜散電流的防護(hù)213.6.2礦山法隧道雜散電流的防護(hù)233.6.3盾構(gòu)法隧道雜散電流的防護(hù)233.7本章小結(jié)244.雜散電流參數(shù)的測(cè)試244.1檢測(cè)參數(shù)的選擇及意義244.2極化電位和本體電位的測(cè)量254.2.1測(cè)量方法254.2.2理論分析274.3軌道電位的測(cè)量274.3.1測(cè)量原理274.3.2理論分析274.4軌地過(guò)渡電阻的測(cè)量284.4.1測(cè)量原理284.4.2理論分析284.5軌道縱向電阻的測(cè)量304.5.1測(cè)量原理304.5.2理論分析314.6其它檢測(cè)方法314.6.1管/地(P/S)電位檢測(cè)技術(shù)314.6.2直流電壓梯度測(cè)試技術(shù)(DCVG〕314.6.3Pearson檢測(cè)技術(shù)324.6.4管內(nèi)電流檢測(cè)技術(shù)324.6.5變頻～選頻法324.6.6管中電流—電位法324.7本章小結(jié)335.雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)335.1系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的參數(shù)335.2系統(tǒng)的構(gòu)成345.3系統(tǒng)的功能355.4本章小結(jié)366.總結(jié)36參考文獻(xiàn)38翻譯局部40英文原文40中文譯文50致謝581.緒論1.1選題背景與意義近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和城市化進(jìn)程的加速，城市規(guī)模擴(kuò)大，城市人口密度越來(lái)越高，許多城市存在交通擁擠，運(yùn)輸效率低下，因此大運(yùn)量的軌道交通在現(xiàn)代化的大城市中具有不可估量的作用，城市軌道交通——地鐵和輕軌，已經(jīng)成為各國(guó)經(jīng)濟(jì)開(kāi)展和改善人民生活的一個(gè)不可或缺的局部。國(guó)內(nèi)外的實(shí)踐己經(jīng)證明，地鐵是一種較為成熟的交通方式。其便捷、高效、充分利用城市有限空間等優(yōu)點(diǎn)已廣為人知。當(dāng)前，地鐵在我國(guó)各大城市得到大力開(kāi)展，以緩解日益突出的城市交通問(wèn)題。在城市軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)中，列車牽引動(dòng)力一般采用直流供電，并由設(shè)置在沿線的牽引變電所通過(guò)架空線或第三軌向列車饋送電量，并利用走形軌作為牽引電流的返回通路，返回到牽引變電所。但地鐵直流供電系統(tǒng)的走形軌本身具有電阻且走形軌對(duì)地做不到完全絕緣，所以有一局部電流會(huì)從走行軌泄漏到大地。當(dāng)直流電流沿地面敷設(shè)的軌道流動(dòng)時(shí)，除了在軌道中流動(dòng)外，還會(huì)從軌道泄漏出并在大地中的各種金屬物體上流動(dòng)，然后再回到變電所。這局部泄漏出來(lái)的電流稱為雜散電流。直流雜散電流對(duì)埋地金屬管道腐蝕的特點(diǎn)是強(qiáng)度大，危害大，多發(fā)生在局部，腐蝕范圍廣，隨機(jī)性強(qiáng)，這會(huì)對(duì)軌道的平安帶來(lái)威脅。所以城市軌道雜散電流的影響是整個(gè)設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)維護(hù)中必須考慮的問(wèn)題。由于雜散電流的作用，會(huì)引起金屬產(chǎn)生電解形式的腐蝕，不僅速度快，而且在金屬外表常呈現(xiàn)深度的穿孔狀腐蝕。如果防護(hù)不當(dāng)，可能會(huì)對(duì)軌道周圍的埋地金屬管線、屏蔽網(wǎng)等金屬設(shè)施以及車站和區(qū)間隧道主體結(jié)構(gòu)中的鋼筋發(fā)生電化學(xué)腐蝕，不僅能縮短金屬管線的使用壽命，還會(huì)降低地鐵鋼筋混凝土主體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久性，危及建筑設(shè)施的平安，嚴(yán)重時(shí)還可能發(fā)生管道漏泄，造成災(zāi)難性損失。香港曾因地鐵雜散電流引起煤氣管道的腐蝕穿孔，造成煤氣泄漏的事故；北京地鐵第一期工程投入運(yùn)營(yíng)數(shù)年后，其主體結(jié)構(gòu)鋼筋發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕，其隧道內(nèi)水管腐蝕穿孔，僅東段局部區(qū)段更換穿孔水管就達(dá)54處；天津地鐵也存在著水管被雜散電流迅速蝕穿的情況。在國(guó)外，如日本、美國(guó)、法國(guó)、意大利、英國(guó)、加拿大和俄羅斯等國(guó)的地鐵也存在地鐵雜散電流腐蝕的問(wèn)題。因此，許多興旺國(guó)家都投入了大量人力物力，對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行長(zhǎng)期深入的研究。北京地鐵建設(shè)運(yùn)營(yíng)初期，也是在實(shí)踐中逐漸加深了對(duì)雜散電流腐蝕危害的認(rèn)識(shí)，及時(shí)采取了一系列對(duì)地鐵雜散電流的限制與防護(hù)措施，進(jìn)行了對(duì)雜散電流的大量試驗(yàn)測(cè)量，設(shè)置了有效的防護(hù)監(jiān)測(cè)，取得了較好的效果?，F(xiàn)在，我國(guó)的地鐵和輕軌作為城市重要的交通工具正得到迅速開(kāi)展。除北京、上海、香港、青島、南京、天津和廣州等城市的地鐵已根本投入運(yùn)營(yíng)外，目前其它城市也把修建地鐵列入了城市規(guī)劃之中。由于地鐵和輕軌是一項(xiàng)復(fù)雜的地下工程，其結(jié)構(gòu)在施工完成后己定型。經(jīng)假設(shè)干年運(yùn)營(yíng)后，要對(duì)主體結(jié)構(gòu)因雜散電流腐蝕而進(jìn)行更換或翻修是十分艱難的。而對(duì)雜散電流腐蝕機(jī)理和危害加以研究，能夠?qū)﹄s散電流相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行及時(shí)的檢測(cè)，做到提前采取相關(guān)的積極防護(hù)措施來(lái)抑制雜散電流的危害，就顯得尤為重要。鑒于地鐵與輕軌的雜散電流腐蝕防護(hù)對(duì)城市開(kāi)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)有重大意義，因此實(shí)現(xiàn)對(duì)雜散電流及其相關(guān)參數(shù)的檢測(cè)，提前采取防護(hù)措施，對(duì)城市軌道交通的平安、可靠運(yùn)行來(lái)說(shuō)非常重要。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀自從直流電力牽引的軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)的出現(xiàn)，世界各國(guó)在隨之產(chǎn)生的雜散電流腐蝕及防護(hù)的問(wèn)題上一直給予高度的重視，許多興旺國(guó)家，特別是美國(guó)、德國(guó)、日本和前蘇聯(lián)都花很多時(shí)間同時(shí)投入巨大的人力和財(cái)力致力于對(duì)此問(wèn)題的研究，并取得了良好的成績(jī)。且到目前為止，還在不斷地研究新的防護(hù)方法和測(cè)試手段。對(duì)于直流電氣牽引系統(tǒng)中雜散電流的防護(hù)，通常所用的方法歸納起來(lái)可分為三大類[31]:(1)控制雜散電流產(chǎn)生的根源，隔離所有可能的雜散電流泄漏途徑，即所謂“源控制”類。從供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，可采取提高牽引電網(wǎng)的供電電壓、實(shí)行雙邊供電、縮小變電站距離、適當(dāng)加設(shè)絕緣的輔助回流線等措施；從軌道鋪設(shè)來(lái)說(shuō)，主要是采取加長(zhǎng)軌、增加過(guò)渡電阻，減小軌道縱向電阻等措施。(2)對(duì)雜散電流的作用物加強(qiáng)防護(hù)。盡量減小流過(guò)被保護(hù)金屬物中的雜散電流，如在其外表被覆絕緣防護(hù)層；采取排流保護(hù)法等，以延長(zhǎng)被保護(hù)物的工作壽命。(3)監(jiān)測(cè)雜散電流大小，以便超標(biāo)時(shí)及時(shí)采取措施。需要監(jiān)測(cè)的參數(shù)主要有結(jié)構(gòu)鋼的極化電壓、軌道縱向電阻、軌地過(guò)渡電阻等。我國(guó)在20世紀(jì)90年代只有北京地鐵和天津地鐵的小段在投入運(yùn)行，有關(guān)地鐵雜散電流腐蝕和防護(hù)的研究很少，為了證明地鐵里雜散電流的情況，1979年北京地鐵科研所進(jìn)行了大規(guī)模的測(cè)量調(diào)查。測(cè)量結(jié)果說(shuō)明北京地鐵確實(shí)存在雜散電流，從而引起了各方面的廣泛關(guān)注[1]。目前，我國(guó)地鐵建設(shè)已經(jīng)如火如荼，包括了北京、天津、上海等開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的城市已達(dá)十多個(gè)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)地鐵運(yùn)營(yíng)超過(guò)一千公里。國(guó)內(nèi)除了少數(shù)幾個(gè)省會(huì)城市，比方烏魯木齊、拉薩、蘭州等在勘測(cè)規(guī)劃階段，全國(guó)其他的省會(huì)城市包括一些非省會(huì)城市如青島、寧波、蘇州等都已經(jīng)開(kāi)始城市地鐵的建設(shè)。地鐵雜散電流的腐蝕己經(jīng)嚴(yán)重影響地鐵的平安運(yùn)營(yíng)和人們的正常出行，這使得越來(lái)越多的國(guó)家和科學(xué)家著眼于此方面的研究。經(jīng)過(guò)多年的地鐵運(yùn)營(yíng)，美國(guó)國(guó)家地鐵標(biāo)準(zhǔn)局提出以下措施[2]:(1)保證上、下行走行軌道之間的可靠連接；(2)隔離負(fù)饋線(走行鋼軌)；(3)保證電纜及金屬管線與其它結(jié)構(gòu)的良好絕緣；(4)對(duì)主體結(jié)構(gòu)使用絕緣涂層等措施防護(hù)地鐵雜散電流。德國(guó)柏林軌道交通公司那么采取了以下方法:值班人員組成專業(yè)的測(cè)量團(tuán)隊(duì)，實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)地鐵向大地的泄露雜散電流狀況，以便能夠及時(shí)采取防護(hù)措施。英國(guó)專家Ikedar，Mkaotoo等人提出的一種雜散電流測(cè)試儀可用于地鐵管線電腐蝕的測(cè)量[2]。此外，一些開(kāi)通運(yùn)營(yíng)地鐵多年的國(guó)家，比方日本、意大利和俄羅斯等地鐵大國(guó)對(duì)針對(duì)地鐵雜散電流的腐蝕及防護(hù)做了大量的理論研究和實(shí)際工作。在國(guó)內(nèi)，最早開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的北京地鐵在建造當(dāng)初就采取了一些雜散電流防護(hù)措施。比方將隧道及車站下的主體結(jié)構(gòu)鋼筋焊接成一個(gè)整體，組成一個(gè)后備雜散電流回收網(wǎng)，同時(shí)，在走行軌道的建造期間就預(yù)留出雜散電流測(cè)試的接口端子，為后來(lái)地鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)進(jìn)行雜散電流的監(jiān)測(cè)提供便利的條件[2]。雜散電流難以直接測(cè)量，一般都采用間接的方法來(lái)反映雜散電流的腐蝕情況。腐蝕防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)給出了需要測(cè)量的雜散電流腐蝕的各項(xiàng)參數(shù)和監(jiān)測(cè)方法，并制定判定依據(jù)。地鐵結(jié)構(gòu)與設(shè)備受雜散電流腐蝕的危險(xiǎn)性指標(biāo)是同結(jié)構(gòu)外表向周圍電解質(zhì)的電流密度和由此引起的電位極化偏移來(lái)確定的。而電流密度難以直接測(cè)量，只有通過(guò)測(cè)量極化電位來(lái)判斷。地鐵雜散電流腐蝕需要測(cè)量的參數(shù)有軌道電位、埋地金屬的極化電位、軌地過(guò)渡電阻、軌道縱向電阻等。傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法都需要人工參與，缺乏自動(dòng)在線測(cè)量功能，這給地鐵運(yùn)營(yíng)的運(yùn)行維護(hù)帶來(lái)了困難[3]。1.3本文研究的主要內(nèi)容結(jié)合目前地鐵雜散電流腐蝕監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀及存在的主要問(wèn)題，本論文研究的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)局部：1、了解雜散電流產(chǎn)生的原理和危害；2、分析雜散電流的分布規(guī)律和影響因素；3、研究雜散電流相關(guān)電氣參數(shù)的測(cè)試方法；4、提出雜散電流的防治方法。2.雜散電流根底研究2.1城市軌道交通的直流牽引供電系統(tǒng)及其雜散電流的形成2.1.1城市軌道交通的直流牽引供電系統(tǒng)在了解雜散電流之前，需要對(duì)產(chǎn)生雜散電流的直流牽引供電系統(tǒng)有所認(rèn)識(shí)，這樣才能對(duì)雜散電流有一個(gè)較為全面的認(rèn)識(shí)，以及能夠了解雜散電流定義中所涉及的供電系統(tǒng)中的各構(gòu)件。地鐵牽引供電系統(tǒng)主要由牽引變電站、架空電網(wǎng)線、車輛、軌道導(dǎo)向等局部組成。地鐵以直流電作為牽引動(dòng)力，主要因?yàn)橹绷鞴╇娤鄬?duì)穩(wěn)定，具有調(diào)速范圍大且方便、易于控制、牽引網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電壓質(zhì)量高、投資節(jié)省等許多優(yōu)點(diǎn)。目前世界上直流牽引供電等級(jí)繁多，其開(kāi)展趨勢(shì)為IEC標(biāo)準(zhǔn)的600V、750V和1500V。中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《地鐵直流供電系統(tǒng)》規(guī)定為750V和1500V兩種，其電壓允許波動(dòng)范圍為500-900V和1000-1800V。750V和1500V這兩種直流供電電壓制式都能滿足城市軌道交通的要求。但是，從減少城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)的電能損失和電壓降，加大供電距離以降低牽引變電站數(shù)目及投資，降低受流接觸網(wǎng)的懸掛重量、降低結(jié)構(gòu)復(fù)雜性及投資，以及從提高列車再生制動(dòng)的回收率而言，采用1500V的牽引供電電壓制式比采用750V的牽引供電電壓制式要經(jīng)濟(jì)得多[20]。圖2-1所示為典型的地鐵供電系統(tǒng)示意圖[5]。其各局部名稱及功能簡(jiǎn)述如下:牽引變電所:供應(yīng)地鐵一定區(qū)段內(nèi)牽引用電能的變電所；饋電線:變電所向接觸網(wǎng)(軌)傳送電能的導(dǎo)線；接觸網(wǎng)(軌):通過(guò)機(jī)車的受流器向機(jī)車提供電能的導(dǎo)電網(wǎng)；機(jī)車:動(dòng)車或動(dòng)車組；鋼軌:用于牽引電流的回流；回流線:用以供牽引電流返回牽引變電所的導(dǎo)線。1—牽引變電所；2—饋電線；3—接觸網(wǎng)；4—機(jī)車；5—鋼軌；6—回流線；7—電分段圖2-1地鐵供電系統(tǒng)示意圖2.1.2雜散電流的形成圖2-2地鐵雜散電流形成原理圖機(jī)車所需電流由牽引變電所提供，通過(guò)接觸網(wǎng)輸送到機(jī)車，并通過(guò)走行軌作為電流回路，返回到變電所。但因鋼軌很難做到對(duì)地完全絕緣，而是有一局部通過(guò)鋼軌與大地之間的絕緣不良點(diǎn)流經(jīng)大地流向大地低電位，再由大地低電位返回到牽引變電所，從而形成沒(méi)有規(guī)律的雜散電流[6]。如圖2-2所示，I1、I2分別為一個(gè)供電區(qū)段兩邊變電所向機(jī)車提供的電流，I3、I4分別為通過(guò)走行軌向兩個(gè)牽引變電所回流的電流，I5、I6分別為泄漏到地下的雜散電流。2.2雜散電流產(chǎn)生的原因及腐蝕機(jī)理2.2.1雜散電流產(chǎn)生的原因《地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》中對(duì)雜散電流的定義做出了規(guī)定:雜散電流:“在非指定回路上流動(dòng)的電流”[7]。它的英文解釋是："electricalcurrentthroughapathotherthantheintendedpath"。這個(gè)定義可以理解為:只要是沒(méi)有按照期望的路徑流動(dòng)的電流，都可以叫雜散電流。對(duì)于軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)，在理想狀態(tài)下，由牽引變電站送出的電流經(jīng)過(guò)架空線進(jìn)入列車，然后由走行軌回到變電站，可以形成一個(gè)封閉的回路。但是，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中假設(shè)鐵軌之間聯(lián)結(jié)不好，接頭處電阻過(guò)大，或者軌道與地面絕緣不良等因素都會(huì)造成電流的泄漏，這些泄漏的電流就是雜散電流[8]。雜散電流容易受到周圍環(huán)境的各種因素的影響，是一個(gè)不穩(wěn)定的物理量。其產(chǎn)生原因很復(fù)雜，種類也很多，但一般可以歸結(jié)為以下兩點(diǎn)：第一，電流泄漏。電流泄漏是產(chǎn)生雜散電流的一個(gè)主要原因。電流泄漏主要是由于接觸或者絕緣不好等原因造成的。因?yàn)橐坏┯须娏餍孤?，在這些泄漏電流的作用下，會(huì)導(dǎo)致金屬結(jié)構(gòu)物中的自由電子發(fā)生定向移動(dòng)，造成電子與金屬陽(yáng)離子的別離。如果這些金屬結(jié)構(gòu)物的周圍是電解質(zhì)環(huán)境，那么結(jié)構(gòu)物中的金屬陽(yáng)離子就會(huì)脫離金屬，進(jìn)入電解質(zhì)中去，這樣金屬就遭受了腐蝕。仍然以軌道運(yùn)輸系統(tǒng)來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明雜散電流的腐蝕過(guò)程。在軌道運(yùn)輸系統(tǒng)中，采用走行軌回流的直流牽引供電系統(tǒng)，接觸網(wǎng)與牽引變電站的正母線連接，牽引變電所輸出的直流電經(jīng)導(dǎo)電軌和架空線送入電動(dòng)車組，流經(jīng)電機(jī)電器后經(jīng)走行軌回流，再經(jīng)連接在走行軌上的導(dǎo)線流回到變電所負(fù)母線。走行軌具有縱向電阻，因此從運(yùn)行車輛至變電站負(fù)母線之間的回流線上就產(chǎn)生電壓降，車量附近的走行軌電位相對(duì)高一些，形成軌道陽(yáng)極區(qū)，因此就有正向泄漏電流流入大地混凝土結(jié)構(gòu)中電阻較低的鋼筋，電流就沿著鋼筋向低電位的區(qū)域流動(dòng)。接近回流點(diǎn)附近的地區(qū)軌道電位比擬低，為軌道陰極區(qū)，結(jié)構(gòu)鋼筋中的雜散電流又可能再流回走行軌。因?yàn)榈叵侣裨O(shè)的鋼筋，管道周圍總有比擬潮濕的電解質(zhì)物質(zhì)，雜散電流在金屬與電解質(zhì)之間流動(dòng)就加速了金屬失去電子游離成金屬離子，形成了類似于電解過(guò)程的腐蝕現(xiàn)象。第二，電位梯度。電位梯度是產(chǎn)生雜散電流的另外一個(gè)主要原因。如果某一金屬結(jié)構(gòu)物置于一個(gè)電場(chǎng)中，而且這個(gè)電場(chǎng)的電位分布是不均勻的，存在電位梯度，這樣這個(gè)金屬結(jié)構(gòu)物就容易遭受雜散電流的腐蝕。因?yàn)殡妶?chǎng)中有電位梯度，會(huì)對(duì)放于其中的帶電粒子(金屬中的自由電子)產(chǎn)生電場(chǎng)力，在電場(chǎng)力的作用下，金屬內(nèi)部的自由電子就會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)，造成電子與金屬陽(yáng)離子的別離。如果金屬結(jié)構(gòu)物所處的環(huán)境是電解質(zhì)環(huán)境，金屬陽(yáng)離子就會(huì)脫離金屬結(jié)構(gòu)物而進(jìn)入到電解質(zhì)環(huán)境中去，造成金屬結(jié)構(gòu)物的腐蝕[9]。2.2.2雜散電流的腐蝕機(jī)理腐蝕分為自然腐蝕和電腐蝕，電腐蝕包括電解腐蝕和電勢(shì)腐蝕。電解腐蝕是由外部直流電流在金屬和電解質(zhì)間的流動(dòng)而產(chǎn)生的，這種腐蝕是城市軌道交通中金屬腐蝕的主要形式。因在地鐵回流的軌道中電流也是由高電位流向低電位，即從車輛通過(guò)車輪、軌道回到牽引變電所的負(fù)極，車輛所在處為高電位，牽引變電所為低電位，軌道對(duì)地有一定的過(guò)渡電阻，這樣因電位差和過(guò)渡電阻存在，就形成對(duì)地的泄漏電流，一些回流電流從鐵軌漏出通過(guò)埋設(shè)在地鐵附近的金屬管道等回到牽引變電所或其他低電位處，這樣就形成電流回路。雜散電流從土壤流入路軌或埋地管的地方帶有負(fù)電荷為陰極區(qū)，在陰極區(qū)的金屬管道一般不受影響；雜散電流從路軌或管道防腐絕緣層破損處流出，此處管道帶正電為陽(yáng)極區(qū)，以鐵離子形式溶入周圍的電解質(zhì)中，從而使陽(yáng)極區(qū)的金屬管道腐蝕。直接埋在地下的鋼筋、金屬物體更容易受到腐蝕[10]。金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕一般分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。在無(wú)電流情況下的腐蝕即為化學(xué)腐蝕，反之，那么為電化學(xué)腐蝕。雜散電流對(duì)金屬管線以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕的本質(zhì)就是電化學(xué)腐蝕。電化學(xué)腐蝕必須具備四個(gè)根本條件：(l)金屬材料為陽(yáng)極(或陽(yáng)極區(qū))及另一個(gè)陰極區(qū)；(2)金屬材料為陰極(或陰極區(qū))及另一個(gè)陽(yáng)極區(qū)；(3)在陰極和陽(yáng)極間存在電解質(zhì)；(4)在陰極和陽(yáng)極間形成電子流動(dòng)路徑。以上條件滿足后就形成了電池效應(yīng)，從而導(dǎo)致腐蝕。地鐵直流牽引供電方式所形成的雜散電流及其腐蝕部位如圖2-3所示，圖中的I為牽引電流，Ix、Iy分別為走行軌回流和泄漏的雜散電流。由圖可知，地鐵雜散電流所經(jīng)過(guò)的路徑可概括為2個(gè)串聯(lián)的腐蝕電池。電池1：A為鋼軌〔陽(yáng)極區(qū)〕→B床道、土壤→C金屬管線〔陰極區(qū)〕電池2：D金屬管線〔陽(yáng)極區(qū)〕→E土壤、床道→F鋼軌〔陽(yáng)極區(qū)〕圖2-3地鐵雜散電流腐蝕原理圖當(dāng)兩個(gè)陽(yáng)極區(qū)流出雜散電流時(shí)，該部位的金屬(Fe)便與周圍的電解質(zhì)發(fā)生氧化復(fù)原反響，此金屬即遭到腐蝕。當(dāng)金屬周圍的電解質(zhì)是酸性時(shí)，PH＜7時(shí)，發(fā)生的氧化復(fù)原反響為析氫反響，當(dāng)金屬周圍電解質(zhì)為堿性時(shí)，PH≥7時(shí)，發(fā)生氧化復(fù)原反響為吸氧腐蝕。反響如下：析氫反響陽(yáng)極：陰極：(無(wú)氧酸性環(huán)境)(無(wú)氧環(huán)境)吸氧腐蝕陽(yáng)極：陰極：(有氧堿性環(huán)境)上述兩種腐蝕反響通常生成，而在鋼筋外表或介質(zhì)中析出，局部還可以進(jìn)一步氧化形成。生成的繼續(xù)被介質(zhì)中的氧化成棕色的(紅鐵銹的主要成分)，而可進(jìn)一步生成(黑鐵銹的主要成分)[11]。雜散電流腐蝕的一般具有以下特點(diǎn)[12]：1.只有在陽(yáng)極反響中才有金屬腐蝕發(fā)生，在陰極反響中沒(méi)有金屬腐蝕發(fā)生；2.腐蝕集中于局部位置，腐蝕程度劇烈；3.有防腐層時(shí)，往往集中于防腐層的缺陷部位。雜散電流引起的腐蝕與自然腐蝕是不同的，區(qū)別如下表[13]：表2-1雜散電流腐蝕和自然腐蝕的差異工程自然腐蝕雜散電流腐蝕鋼鐵外觀孔蝕傾向較小，有黃色或黑色的質(zhì)地較疏松的繡層，創(chuàng)面邊緣不整齊，去除腐蝕產(chǎn)物后創(chuàng)面邊緣較粗糙孔蝕傾向較大，創(chuàng)面光滑，有時(shí)是金屬光澤，邊緣較整齊，腐蝕產(chǎn)物似炭黑色細(xì)分狀，有水分存在時(shí)，可明顯觀察到電解現(xiàn)象環(huán)境在土壤中幾乎均可發(fā)生一般土壤電阻率大于1000Ω·m環(huán)境下，腐蝕較困難鉛外觀腐蝕均勻，有空洞時(shí)亦變現(xiàn)淺皿狀，腐蝕物為不透明的粉狀物空洞內(nèi)變現(xiàn)粗糙，創(chuàng)面呈壕狀，長(zhǎng)行分布不均勻或沿電纜呈一直線分布，腐蝕物為透明的或白色的結(jié)晶物環(huán)境水的pH值一般在6.8-8.5之外，氯化物濃度大地下水為中性，普遍會(huì)有氯化物，碳酸鹽，硫酸鹽2.3雜散電流的危害及分布規(guī)律2.3.1雜散電流的危害雜散電流會(huì)引起地鐵設(shè)施、地鐵附近的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物以及埋地金屬管線發(fā)生腐蝕，造成嚴(yán)重后果。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)鋼軌及其附件在列車下部，列車處于陽(yáng)極區(qū)，容易發(fā)生電蝕。資料說(shuō)明，鋼軌的雜散電流腐蝕在隧道內(nèi)及道岔等部位尤為顯著，在有些地方2～3年就要更換軌道。道釘存在有雜散電流腐蝕，而且多發(fā)生在釘刃部位，從外表上難以發(fā)現(xiàn)。(2)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物雜散電流通過(guò)混凝土?xí)r對(duì)混凝土本身并不產(chǎn)生影響，但如果有鋼筋存在，鋼筋很容易發(fā)生腐蝕。如果結(jié)構(gòu)物中的鋼筋與鋼軌有電接觸，那么更容易受到雜散電流腐蝕。在地鐵運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后，如果要對(duì)被雜散電流腐蝕破壞的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修和更換是十分困難的。(3)埋地金屬管線雜散電流對(duì)埋地管線會(huì)產(chǎn)生腐蝕。地鐵系統(tǒng)內(nèi)的埋地管線主要有自來(lái)水管、石油管線、蒸汽管線等，在系統(tǒng)外那么可能有煤氣管線、石油管線、自來(lái)水管線等公用事業(yè)管線以及各種電纜管等。據(jù)調(diào)查這些管線不同程度地存在雜散電流腐蝕問(wèn)題，有些鐵管數(shù)年內(nèi)甚至數(shù)月內(nèi)即發(fā)生點(diǎn)蝕。(4)異常腐蝕在把線路引入修理庫(kù)、交檢庫(kù)及運(yùn)轉(zhuǎn)庫(kù)等建筑物時(shí)，如絕緣施工不良可使鋼軌與建筑物發(fā)生某種程度的電氣連接，從而使漏泄電流增大，產(chǎn)生較強(qiáng)的雜散電流腐蝕。例如設(shè)絕緣電阻降到O.1歐，鋼軌電壓的晝夜平均值為+5V，那么有平均50A的電流漏出，由此推算出的雜散電流腐蝕量為每年450千克。這種情況應(yīng)盡量防止[14](5)造成人身觸電地鐵軌道為長(zhǎng)軌，是由多節(jié)軌道焊接而成的，因此軌道接縫電阻值較大，從而使軌道與結(jié)構(gòu)鋼之間的電位差增加，如果軌道接縫處開(kāi)焊，軌道接縫電阻更大，這使軌道與結(jié)構(gòu)鋼之間的電位差更高。如圖2-4所示，在站臺(tái)上，地鐵乘客手腳之間存在電位差，當(dāng)這個(gè)電位差很高時(shí)，人就有觸電死亡的危險(xiǎn)。歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50122規(guī)定:這個(gè)電位差不得超過(guò)92V[4]。圖2-4人身觸電示意圖〔6〕燒毀排流設(shè)備軌道與軌枕之間有絕緣相隔，但如果由于某種原因，絕緣物損壞，軌道與排流網(wǎng)短路，這時(shí)將有非常大的雜散電流，通過(guò)排流網(wǎng)、排流柜，流回牽引變流所，從而可能燒毀排流柜[15]。另外，在煤礦井下平安生產(chǎn)過(guò)程中，雜散電流也會(huì)造成一下危害：①由于雜散電流的存在，軌道的電位高于大地的電位，當(dāng)這個(gè)電位差大于電雷管的引發(fā)電壓1-1.5V時(shí)或雷管中通過(guò)的電流大于300mA時(shí)，如果電雷管的一條導(dǎo)線接觸軌道，而另一條導(dǎo)線同時(shí)接觸到與大地同電位的其它金屬物件，將引起雷管的先期爆炸，當(dāng)雜散電流串入高瓦斯掘進(jìn)場(chǎng)子產(chǎn)生火花，還會(huì)引起瓦斯爆炸，后果極為嚴(yán)重[16]。②在正常情況下，漏電繼電器的直流電流是通過(guò)電網(wǎng)的三相對(duì)地絕緣電阻和直流繼電器返回的，如果絕緣電阻低(電流大)，那么漏電繼電器動(dòng)作。因此，漏電繼電器是否動(dòng)作，主要取決于直流繼電器通過(guò)的電流大小。因此，當(dāng)采區(qū)變電所在運(yùn)輸大巷附近時(shí)，將會(huì)有很小一局部雜散電流通過(guò)電網(wǎng)三相對(duì)地絕緣電阻和漏電繼電器的直流繼電器返回，雖然其數(shù)值很小，但和直流繼電器原來(lái)的工作電流相疊加后，將加大通過(guò)直流繼電器的電流，因而可能使漏電繼電器發(fā)生誤動(dòng)作，從而切斷電源，影響礦井的正常生產(chǎn)，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失[17]。2.3.2雜散電流的分布規(guī)律通過(guò)對(duì)城市軌道交通的直流牽引供電系統(tǒng)和雜散電流的定義進(jìn)行分析之后，總結(jié)出雜散電流的分布規(guī)律如下：(1)在陽(yáng)極、陰極處，雜散電流最大在電源的接入端，也就是陽(yáng)極、陰極處，電流大于沒(méi)有泄漏時(shí)的串聯(lián)電流，這時(shí)的雜散電流主要是流回主回路的雜散電流。在實(shí)際地鐵運(yùn)行中，機(jī)車的下部處于陽(yáng)極區(qū)，容易發(fā)生腐蝕。變電站附近的鋼軌處于陰極區(qū)，也容易發(fā)生腐蝕。所以應(yīng)對(duì)其重點(diǎn)防護(hù)。(2)各雜散電流的和為零從主回路泄漏的雜散電流與流回主回路的雜散電流近似相等，符合能量守恒定律。其中從變電所到機(jī)車處泄露雜散電流總量先增加后減少，在變電所和機(jī)車處為零，在機(jī)車與變電所的中點(diǎn)處最大[9]。2.4雜散電流的影響因素及危害的判定依據(jù)2.4.1影響雜散電流的因素地鐵雜散電流的產(chǎn)生、大小、分布與以下幾個(gè)因素有關(guān)[9]:1、地鐵軌地過(guò)渡電阻值走行軌與地之間的過(guò)渡電阻越小，走行軌與地之間的泄漏點(diǎn)就越多，雜散電流越容易產(chǎn)生，而且越大。2、走行軌阻抗的大小鋼制的走行軌本身的阻抗越大，雜散電流就越大。3、機(jī)車運(yùn)行的牽引電流大小機(jī)車的牽引電流越大(列車在啟動(dòng)和超負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，瞬間牽引電流到達(dá)上千安培)，雜散電流的比例也就會(huì)越大。4、供電區(qū)間的距離地鐵列車的位置離走行軌連接負(fù)極的距離越遠(yuǎn)，雜散電流產(chǎn)生的范圍就越大。5、土壤潮濕度土壤越潮濕，流入土壤中的雜散電流與走行軌上流過(guò)的電流的比例就越大，此外雜散電流的產(chǎn)生與土壤的酸堿度，細(xì)菌情況也有一定的關(guān)系[18]。在以上幾個(gè)因素中，有研究說(shuō)明，地鐵軌地過(guò)渡電阻及走行軌阻抗是影響雜散電流的最為重要的因素[19]。2.4.2雜散電流危害的判定依據(jù)〔1〕泄漏電流密度金屬腐蝕過(guò)程實(shí)質(zhì)上是一種微觀的電解過(guò)程，本質(zhì)上是一種電化學(xué)過(guò)程，根據(jù)Faraday電解第一定律，金屬在電解質(zhì)溶液中自發(fā)地進(jìn)行電化學(xué)腐蝕的腐蝕量與流過(guò)金屬的電量成正比，即：(2-1)式中：△W—金屬在時(shí)間內(nèi)的腐蝕量，；—在時(shí)間內(nèi)流過(guò)金屬的電量，；—Faraday常數(shù)，；—金屬被氧化過(guò)程中失去的價(jià)電子數(shù)；—金屬的電化學(xué)當(dāng)量，，，在電解質(zhì)水溶液中的；M—金屬的質(zhì)量，的質(zhì)量；I—流出陽(yáng)極金屬的電流，。由式〔2-1〕可得，在自然腐蝕的條件下，1A的電流可在1年內(nèi)腐蝕掉9.13kg的鋼鐵。根據(jù)北京地鐵公司實(shí)測(cè)結(jié)果，北京地鐵雜散電流的最大值可達(dá)220A～326A。很顯然，如此高的雜散電流必將對(duì)埋地管線和隧道主體結(jié)構(gòu)中的鋼筋造成嚴(yán)重腐蝕，就是以較小的雜散電流值220A來(lái)計(jì)算，通過(guò)1年時(shí)間的雜散電流腐蝕，可以腐蝕掉2007.83kg鋼鐵。由公式可以看出，泄漏電流值I是影響腐蝕過(guò)程的十分重要的參數(shù)，在實(shí)際操作過(guò)程中，對(duì)這個(gè)電流密度值給了定量的規(guī)定，如表所示：表2-2地鐵結(jié)構(gòu)允許泄漏的電流密度材料與結(jié)構(gòu)生鐵混凝土中鋼筋鋼結(jié)構(gòu)允許泄漏電流密度/mA/dm20.750.600.15一般地鐵雜散電流腐蝕判定依據(jù)中采用的允許泄漏的電流密度采用混凝土鋼筋：?！?〕極化電壓由于地鐵結(jié)構(gòu)中泄漏電流難以直接測(cè)量，所以腐蝕危險(xiǎn)性指標(biāo)只能采用間接指標(biāo)來(lái)表示。間接指標(biāo)是指由泄漏電流引起的電位極化偏移〔電壓〕值。隧道結(jié)構(gòu)的外外表受雜散電流腐蝕危害的控制指標(biāo)是用泄漏電流引起的結(jié)構(gòu)電壓偏離其自然電位的數(shù)值來(lái)表示的。對(duì)于鋼筋混凝土中的地鐵主體結(jié)構(gòu)鋼筋，上述極化電壓的正向偏移平均值不應(yīng)超過(guò)0.5V?！兜罔F雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程CJJ49-92》中的3.0.5條規(guī)定：對(duì)主體結(jié)構(gòu)鋼筋的極化電壓30分鐘內(nèi)的正向偏移值不得超過(guò)0.5V?！?〕電纜金屬外鎧裝危險(xiǎn)電壓直接埋設(shè)在土壤中的金屬外鎧裝電纜，受雜散電流腐蝕的危險(xiǎn)電壓不應(yīng)大于表2-2所列數(shù)值。當(dāng)土壤電阻率大于3000為不良土壤。表2-3電纜金屬外鎧裝危險(xiǎn)電壓危險(xiǎn)電壓/V土壤電阻率/鐵接地電極硫酸銅測(cè)量參比電極0-0.55<1000.1-0.45100-5000.1-0.35500-10000.1-0.15>1000軌道對(duì)結(jié)構(gòu)鋼、軌道對(duì)地有一定的過(guò)渡電阻，這樣就會(huì)因電位差和過(guò)渡電阻的存在，形成了對(duì)地的泄漏電流。過(guò)渡電阻值也是考察軌道絕緣的一個(gè)很重要的參數(shù)，在《地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程CJJ49-92》中第4.2.1條規(guī)定：地鐵走行軌道與隧洞主體結(jié)構(gòu)之間的過(guò)渡電阻值不應(yīng)小于15Ω/km。由于存在從鋼軌泄漏到大地的雜散電流，地鐵軌道和站臺(tái)間，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)異常電壓，為了保護(hù)乘客及鐵路員工的平安，免遭鋼軌與結(jié)構(gòu)鋼間接觸電壓的傷害，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)VCEO115第一局部〔61/82〕規(guī)定：軌道與結(jié)構(gòu)鋼間的電位差不超過(guò)92V[20]。2.5本章小結(jié)本章分析介紹了雜散電流腐蝕產(chǎn)生的原理及其危害，主要得出以下幾個(gè)結(jié)論：地鐵雜散電流腐蝕與金屬結(jié)構(gòu)自然腐蝕不同，其腐蝕程度相當(dāng)劇烈，并集中于局部，本質(zhì)上是電化學(xué)腐蝕，在腐蝕反響中在地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，混泥土結(jié)構(gòu)、埋地金屬管線以及周圍建筑物都有可能受到雜散電流腐蝕。雜散電流腐蝕的監(jiān)測(cè)與防護(hù)是地鐵建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中必須要考慮的重要問(wèn)題，研究雜散電流的影響因素和腐蝕規(guī)律，可以有效的為地鐵雜散電流的防護(hù)和監(jiān)測(cè)提供可靠的依據(jù)。地鐵雜散電流的腐蝕危害非常嚴(yán)重，可以造成多方面的干擾和破壞，如：腐蝕鋼軌及其附件和埋地管線，破壞鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)，人身觸電，排流設(shè)備的燒壞及通信設(shè)備的干擾等。3.雜散電流的防護(hù)方法3.1引言將雜散電流降到最低程度，采取“源控制”的方法是根本的治理大計(jì)。所以在地鐵建設(shè)中應(yīng)該制定一套嚴(yán)格的防護(hù)制度，并按照國(guó)家相關(guān)規(guī)定認(rèn)真貫徹和實(shí)施，做到“防患于未然”，這是必不可少的先期防護(hù)措施。由于自然因素的不可抗拒性，導(dǎo)致先期的防護(hù)措施隨時(shí)間的推移而逐漸失去效果。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)營(yíng)后，不可防止的污染、潮濕、漏水和受力破壞等因素，均會(huì)使原來(lái)良好的軌道絕緣性能降低，老化或失效。此時(shí)最有效的消除雜散電流的手段是排流法，當(dāng)然還有許多別的方法，但是不如此方法更為有效。此外，分段供電、在軌道上設(shè)置絕緣結(jié)、使用單向?qū)ㄑb置也是防止特殊地段雜散電流腐蝕的有效措施之一。雜散電流防護(hù)是一個(gè)綜合性工程，其實(shí)施涉及到各個(gè)領(lǐng)域。目前雜散電流防護(hù)應(yīng)該從兩方面著手考慮：一是控制雜散電流產(chǎn)生的源頭，減少雜散電流產(chǎn)生的數(shù)量。二是對(duì)已經(jīng)產(chǎn)生的雜散電流的采取排流或其它有效方法以降低其腐蝕危害程度。3.2雜散電流的防護(hù)原那么地鐵線路雜散電流的防護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，目前可分為三類：〔1〕讓回流軌中的電流全部流回牽引變電所的負(fù)極，而不向地下泄漏，即在回流軌與地之間采取有效的絕緣措施；控制和減小雜散電流產(chǎn)生的根源，隔離所有可能的雜散電流泄漏途徑，稱為“堵”。〔2〕通過(guò)與排流網(wǎng)電氣連接的測(cè)防端子和走行軌來(lái)監(jiān)測(cè)雜散電流的大小，以便超標(biāo)時(shí)及時(shí)采取措施，稱為“測(cè)”。〔3〕將回流軌中局部向外泄漏的電流，以某種渠道將其引回變電所的負(fù)極，即設(shè)置合理的排流網(wǎng)結(jié)構(gòu)，為雜散電流提供一條暢通的低電阻通路，稱為“排”。在直流牽引供電系統(tǒng)中，對(duì)雜散電流的防護(hù)原那么是：預(yù)防于“測(cè)”，以“堵”為主，以“排”為輔，“堵”、“排”結(jié)合。假設(shè)“堵”未處理好，那么“排”與“測(cè)”僅是無(wú)奈之舉；而在先期的防護(hù)措施逐漸失效造成大量雜散電流時(shí)，“測(cè)”和“排”又起著關(guān)鍵作用。正因如此，首先應(yīng)采取從源頭上根本控制和減小雜散電流，即“堵”的方法[21]。3.3雜散電流的先期防護(hù)措施經(jīng)過(guò)對(duì)雜散電流的分析，可以總結(jié)出雜散電流的先期消除措施應(yīng)該主要從以下幾個(gè)方面考慮：〔1〕降低列車電流列車電流與系統(tǒng)電壓、客流量、變電所間距、列車追蹤時(shí)間間隔等有關(guān)。列車電流對(duì)泄漏電流和軌道電位都有很大影響，其電流越大，產(chǎn)生的雜散電流就越多。采用變壓變頻〔VVVF〕控制的三相異步電機(jī)具有傳動(dòng)效率高，節(jié)電效果更顯著的優(yōu)點(diǎn)，而再生制動(dòng)的應(yīng)用那么可進(jìn)一步減少負(fù)荷。此外，采用較高的系統(tǒng)電壓可以減小負(fù)荷電流。根據(jù)功率公式P=UI可知，在相同的牽引功率下，提高直流牽引電壓，可以按相同的比例降低負(fù)荷電流，從而到達(dá)降低雜散電流的目的。目前我國(guó)地鐵牽引供電系統(tǒng)中，供電電壓主要有750V和1500V，采用1500V電壓牽引供電所就比采用750V電壓牽引供電產(chǎn)生的雜散電流小?！?〕縮短變電所之間的距離供電距離越短，軌道泄漏電流和軌道電位越低，雜散電流越小，對(duì)結(jié)構(gòu)鋼筋或金屬管線產(chǎn)生的腐蝕也就越小。因此在布置牽引變電所所址時(shí)應(yīng)適當(dāng)考慮減小變電所距離，接觸網(wǎng)上采用雙邊供電，盡量不采用單邊供電。〔3〕增大走行軌過(guò)渡電阻走行軌過(guò)渡電阻對(duì)泄漏電流的影響特別顯著，對(duì)軌道電位的影響較小，過(guò)渡電阻越大，產(chǎn)生的雜散電流越少，因此提高走行軌過(guò)渡電阻是限制雜散電流的一個(gè)根本措施。增大走行軌過(guò)渡電阻的措施主要有：a.鋼軌絕緣安裝雖然鋼軌絕緣安裝在雜散電流防護(hù)工程設(shè)計(jì)中證明是成功的，但這些絕緣材料的電氣及機(jī)械性能的長(zhǎng)期穩(wěn)定性還有待檢驗(yàn)，特別是在嚴(yán)重污染和惡劣的環(huán)境條件下，一旦其絕緣性能下降將更容易導(dǎo)致電氣短路，從而增大雜散電流腐蝕。因此在運(yùn)營(yíng)中應(yīng)定期清掃道床，排除絕緣材料上的污穢物，從而保持很高的走行軌過(guò)渡電阻值。b.道床與結(jié)構(gòu)鋼筋間絕緣隔離在道床下面設(shè)置與主體結(jié)構(gòu)(如隧道、橋梁)鋼筋隔離的防水層，防水層采用絕緣材料鋪設(shè)，具有良好的防水性能和電氣絕緣性能，防止雜散電流進(jìn)入結(jié)構(gòu)鋼筋。假設(shè)要設(shè)置排流網(wǎng)，排流網(wǎng)應(yīng)直接鋪設(shè)在防水層上方的混凝土層內(nèi)，主體結(jié)構(gòu)的鋼筋可形成另一輔助排流系統(tǒng)。c.利用絕緣軌縫隔離分區(qū)該方法通常在車輛段及綜合維修基地內(nèi)實(shí)施?？赏ㄟ^(guò)設(shè)置絕緣軌縫將鋼軌隔離分區(qū)，各分區(qū)單獨(dú)引回流線到變電所。因?yàn)殇撥夐L(zhǎng)度減小了，走行軌過(guò)渡電阻就相應(yīng)增大了，同時(shí)鋼軌電壓也降低了，而這也是我們所需要的。車輛段與正線連接線也需要設(shè)置絕緣軌縫隔離，一方面是正線上的較高的軌道電壓不會(huì)被引入到車輛段內(nèi)，從而減少車輛段內(nèi)的雜散電流，另一方面不允許車輛段內(nèi)的鋼軌回流流向正線，從而泄漏至正線結(jié)構(gòu)鋼筋而產(chǎn)生腐蝕?！?〕做好工程中的防水與排水例如：北京地鐵1號(hào)線出現(xiàn)過(guò)道床被水淹后走行軌過(guò)渡電阻根本為零的情況，失去了限制雜散電流的作用。工程實(shí)施中要做到防止隧道漏水并設(shè)置良好的排水系統(tǒng)，防止道床上被積水。據(jù)資料顯示，混凝土在枯燥和潮濕條件下電阻率相差為1億倍，即在枯燥條件下混凝土為絕緣介質(zhì)，而在潮濕條件下為導(dǎo)電介質(zhì)，因此做好工程中的防水與排水，對(duì)保護(hù)混凝土內(nèi)的結(jié)構(gòu)鋼筋有重要的作用?！?〕做好日常運(yùn)營(yíng)維護(hù)，防止道床污染通常新線在交驗(yàn)時(shí)鋼軌對(duì)地的過(guò)渡電阻值高達(dá)六七十歐·千米。只要在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中采取必要的運(yùn)行及檢修規(guī)程，就可維持較高的鋼軌對(duì)地過(guò)渡電阻值?！?〕減小走行軌縱向電阻走行軌縱向電阻越小，牽引回流流過(guò)時(shí)產(chǎn)生的壓降越小，使鋼軌對(duì)地的縱向電位差也會(huì)減小，保證了良好的回流，減小了雜散電流的泄漏。一般采取以下措施[22]：①增加走行軌截面尺寸。增大鋼軌橫截面積，可以降低回流電阻，減少了雜散電流。因此，在工程實(shí)施中，考慮投資、運(yùn)量等相關(guān)因素情況下，應(yīng)盡量采用60kg/m鋼軌；工程中還應(yīng)盡量采用無(wú)縫鋼軌；如鋼軌采用魚尾板連接，在鋼軌接縫處采用電纜連接兩邊鋼軌，減小鋼軌接縫處的電阻值；在特殊區(qū)段，增設(shè)與鋼軌并聯(lián)的縱向電纜也是降低回流電阻的有效措施。②盡量多地設(shè)置鋼軌之間的均流線復(fù)線地鐵或輕軌中四根鋼軌并聯(lián)，理論上總回流電阻為單根鋼軌回流電阻的1/4。由于信號(hào)軌道電路的要求，在滿足信號(hào)專業(yè)要求的前提下設(shè)置的均流線間隔距離長(zhǎng)，回流電流在上下走行軌道間會(huì)分配不均。盡量多地設(shè)置均流線在一定程度上可以減小回流電阻?！?〕隔離法隔離法是通過(guò)電纜溝布線，并在固定位置采用絕緣安裝，金屬管道多采用外刷絕緣涂料。常用的絕緣涂層有瀝青、煤焦乙烯等。其優(yōu)點(diǎn)是施工簡(jiǎn)單、一般不需維護(hù)，而且本錢低。缺點(diǎn)是不徹底，如果涂料的密封性不好，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后會(huì)開(kāi)裂脫落[23]。采用隔離法可以減少雜散電流的漫延。一是在條件允許的情況下，盡可能增強(qiáng)整體道床結(jié)構(gòu)與隧道、車站間的絕緣。二是在高架橋區(qū)段，橋梁與橋墩之間加橡膠絕緣墊，實(shí)現(xiàn)橋梁內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋼筋與橋墩結(jié)構(gòu)鋼筋絕緣，防止雜散電流對(duì)橋墩結(jié)構(gòu)鋼筋的腐蝕[29]?！?〕構(gòu)造雜散電流排流網(wǎng)建立雜散電流收集網(wǎng)，可以減少雜散電流向外界擴(kuò)散。地鐵施工中，整體道床內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼筋被縱向連通形成雜散電流主收集網(wǎng)，為雜散電流提供了第一個(gè)電氣通路，減少了雜散電流經(jīng)道床向其他結(jié)構(gòu)的泄漏。隧道鋼筋(內(nèi)襯墻鋼筋)縱向連通形成雜散電流的第二個(gè)電氣通路(即輔助收集網(wǎng))，減少雜散電流向地鐵以外泄漏。這樣處理后，大局部雜散電流經(jīng)過(guò)主收集網(wǎng)流回變電所，小局部雜散電流通過(guò)輔助收集網(wǎng)流回變電所，向外泄漏的雜散電流就非常小了，到達(dá)了減少雜散電流外泄的目的。雜散電流收集網(wǎng)由上、下兩排縱向鋼筋組成，每排鋼筋為5根12mm鋼筋，每隔50m用一根25mm以上的橫向鋼筋將5根縱向鋼筋焊接成一整體，同時(shí)用兩根20mm鋼筋把上、下2根橫向連接鋼筋焊成一體，如圖3-1所示。上排的5根鋼筋除了起雜散電流收集作用外，還起固定混凝土軟枕的作用，混凝土軟枕上預(yù)先穿好孔，鋼筋在施工時(shí)穿進(jìn)去。下排鋼筋固定在混凝土道床里。雜散電流收集網(wǎng)與隧道的結(jié)構(gòu)鋼筋間應(yīng)絕緣，不能相連。雜散電流收集網(wǎng)在每個(gè)牽引變電所的兩個(gè)端頭設(shè)引出端子，用以測(cè)量和收集雜散電流。圖3-1雜散電流收集網(wǎng)但是利用排流網(wǎng)進(jìn)行排流時(shí)也會(huì)帶來(lái)不利影響，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:(1)排流跟不排流比擬，軌道電壓增加，排流量過(guò)大時(shí)有可能超過(guò)允許平安電壓(規(guī)定為65V)；(2)排流跟不排流比擬，軌道電流減??；(3)排流跟不排流比擬，雜散電流增加，這就意味著排流管道周圍未加排流保護(hù)的金屬管線受到雜散電流腐蝕的危險(xiǎn)加大。這就要求我們:首先要確定排流的時(shí)機(jī)，其次要嚴(yán)格地控制排流量的大小，以期充分抑制排流帶來(lái)的副作用。3.4雜散電流的產(chǎn)生后的防護(hù)方法及優(yōu)缺點(diǎn)比擬3.4.1鈍化防護(hù)雜散電流對(duì)金屬構(gòu)件(結(jié)構(gòu)鋼筋和金屬管線)的腐蝕為電化學(xué)腐蝕。當(dāng)雜散電流進(jìn)入金屬構(gòu)件時(shí)，對(duì)其不產(chǎn)生腐蝕；而當(dāng)雜散電流從金屬構(gòu)件流出至非金屬介質(zhì)時(shí)，對(duì)其產(chǎn)生腐蝕。對(duì)于結(jié)構(gòu)鋼筋，其腐蝕的原理是鋼筋與其周圍的水泥硅酸鹽發(fā)生電化學(xué)反響，鋼筋釋放鐵離子與周圍電解質(zhì)反響生成其它化合物。假設(shè)電流密度小于0.6mA/dm2，那么電化學(xué)反響發(fā)生后會(huì)在鋼筋外表形成一層白色的化合物。該化合物的電阻率較大。隨著時(shí)間的延續(xù)，當(dāng)該化合物厚度到達(dá)一定程度時(shí)，就會(huì)成為包裹鋼筋的一層外絕緣層,從而阻止鋼筋與外部水泥硅酸鹽電解質(zhì)的繼續(xù)接觸,阻止了雜散電流對(duì)鋼筋的繼續(xù)腐蝕。該狀態(tài)稱為腐蝕鈍化狀態(tài)。通過(guò)合理的措施使鋼筋處于腐蝕鈍化狀態(tài),這是雜散電流防護(hù)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容[24]。鈍化防護(hù)就是減少周圍介質(zhì)中雜散電流進(jìn)入到地下金屬結(jié)構(gòu)的保護(hù)方法。設(shè)計(jì)中應(yīng)首先采用鈍化防護(hù)，減少雜散電流進(jìn)入地下金屬結(jié)構(gòu)的總量。通常采取的措施有[25]：〔1〕金屬管線內(nèi)外涂刷瀝青等絕緣材料，既防化學(xué)腐蝕又防電化學(xué)腐蝕；〔2〕金屬管線安裝于混泥土支墩上，減少與土壤介質(zhì)的接觸；〔3〕在金屬管線下穿直流電氣化鐵路時(shí)，在金屬管線與道床間敷設(shè)絕緣膜；〔4〕保證包住結(jié)構(gòu)鋼筋的混凝土厚度；〔5〕金屬管線采用絕緣法蘭或絕緣短管分段；〔6〕電纜在支架上敷設(shè)時(shí)應(yīng)具有絕緣墊層。3.4.2活化防護(hù)活化防護(hù)就是雜散電流進(jìn)入到地下金屬結(jié)構(gòu)后的保護(hù)方法?；罨雷o(hù)是補(bǔ)救措施，一般應(yīng)用于已經(jīng)受雜散電流腐蝕的金屬結(jié)構(gòu)。采取的措施如下：〔一〕排流保護(hù)法排流保護(hù)法主要是為保護(hù)金屬導(dǎo)體而采取的防護(hù)措施，其根本原理是將被保護(hù)的金屬導(dǎo)體對(duì)走行軌的陽(yáng)極區(qū)用導(dǎo)線連接起來(lái)，從而相當(dāng)于將金屬導(dǎo)體與走行軌短路，使被保護(hù)的管道變?yōu)殛帢O性的，從而防止金屬發(fā)生陽(yáng)極腐蝕[26]。排流保護(hù)法這種方法又可分為以下三種，如圖3-2所示。①直接排流法就是把埋地結(jié)構(gòu)物與地鐵鋼軌直接連接起來(lái)，簡(jiǎn)單易行，費(fèi)用低廉。如圖3-2〔a〕所示。但是在一般地鐵中，往往假設(shè)干個(gè)變電站并聯(lián)饋電，由于負(fù)載分擔(dān)的關(guān)系，即使在變電站前方鋼軌的對(duì)地電壓也不總為負(fù)值。當(dāng)鋼軌的對(duì)地電壓為正值時(shí)，電流反而由鋼軌流向埋地結(jié)構(gòu)物，使雜散電流腐蝕加劇。這種方法雖然簡(jiǎn)單，但只能在沒(méi)有逆向電流時(shí)才能使用。因此直接排流法現(xiàn)在已廢棄不用。②極性排流法就是在直接排流法的連接線上加裝單向?qū)щ姷恼髌?，只有?dāng)埋地結(jié)構(gòu)物相對(duì)于鋼軌的電位為正時(shí)才通電，從而到達(dá)保護(hù)金屬導(dǎo)體的目的，這就是極性排流法。如圖3-2〔b〕所示。極性排流器有繼電式和硅整流式兩種，而以后一種應(yīng)用為多。繼電式極性排流器具有啟動(dòng)電壓低之優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)橛袡C(jī)械觸點(diǎn)，需要定期檢查維護(hù)。硅整流式極性排流器以硅整流器為主體，需要有一定的啟動(dòng)電壓(約0.7V)，但無(wú)機(jī)械動(dòng)作局部，性能較可靠，維護(hù)也簡(jiǎn)單。在施工中極性排流器大多裝在施行接地的鞏固金屬箱中，設(shè)置于地鐵線路旁。這是目前廣泛采取的措施之一[27]。直接排流〔b〕選擇排流〔c〕強(qiáng)制排流圖3-2雜散電流排流保護(hù)法示意圖③為防止雜散電流引起的腐蝕，在埋地結(jié)構(gòu)物與鋼軌之間插入直流電源裝置(強(qiáng)制排流器)以促進(jìn)排流，并阻止逆向電流，使電流由埋地結(jié)構(gòu)物流向鋼軌，這就是強(qiáng)制排流法。如圖3-2〔c〕所示。強(qiáng)制排流器由變壓器和整流器等器件組成，在施工中也被裝入接地的金屬箱中，設(shè)置在線路旁。因?yàn)閮?nèi)部裝有電源設(shè)備，故其形體要比極性排流器大些。排流法可以對(duì)需要保護(hù)的金屬導(dǎo)體提供可靠保護(hù)，但同時(shí)也有一定的弊端。首先，被保護(hù)的陽(yáng)極區(qū)與鋼軌(負(fù)饋線)連接之后，實(shí)質(zhì)上減小了原雜散電流路徑的電阻，因而使雜散電流數(shù)值增加，這會(huì)使附近未采取保護(hù)措施的地下金屬埋設(shè)物受到更強(qiáng)的腐蝕。其次，還會(huì)使鋼軌電位升高。可能超過(guò)平安電壓。因此，排流只能作為后期的一種應(yīng)急手段。排流防護(hù)的方法除了上述三種排流，此外還有有電容排流、嵌位排流、犧牲陽(yáng)極排流等?，F(xiàn)將各種排流方法的特點(diǎn)和適用范圍列舉于下表[28]：表3-1各種排流方法的特點(diǎn)和適用范圍排流方法特點(diǎn)適用范圍直流排流接地小于該處設(shè)備接地電阻時(shí)排流效果顯著，設(shè)備簡(jiǎn)單，但導(dǎo)致陰極保護(hù)電流泄漏。不適用于有陰極保護(hù)的設(shè)備和管道電容排流可排除交流感應(yīng)電壓，防止陰極保護(hù)電流流失。但電容耐壓低，大容量電容容易損壞。宜選用300或5000的電容嵌位排流利用單項(xiàng)導(dǎo)通原理，消除正方交流電壓，保存負(fù)向電位?？蔀楸槐Ｗo(hù)物提供負(fù)壓，利于陰極保護(hù)。但峰值電壓會(huì)升高，對(duì)防腐涂層有剝離作用。宜選用硅管，容量20～30A極性排流利用單項(xiàng)導(dǎo)通原理，消除正方交流電壓，保存負(fù)向電位?？蔀楸槐Ｗo(hù)物提供負(fù)壓，利于陰極保護(hù)。但峰值電壓會(huì)升高，對(duì)防腐涂層有剝離作用。宜選用硅管，容量20～30A犧牲陽(yáng)極排流既有排流作用，又有陰極保護(hù)作用適用范圍廣泛，可用鎂、鋅、鋁作為犧牲陽(yáng)極〔二〕陰極保護(hù)法陰極保護(hù)法分為外加電流法和犧牲陽(yáng)極法兩種。從電化學(xué)腐蝕原理知，電化學(xué)腐蝕主要產(chǎn)生在陽(yáng)極區(qū)域，陰極保護(hù)法就是根據(jù)這個(gè)原理，使被保護(hù)的金屬物處于陰極電位。犧牲陽(yáng)極保護(hù)法是采用比管道構(gòu)成材料活潑的金屬〔如鋅、鎂、鋁等〕制成犧牲陽(yáng)極，將其與管道進(jìn)行電氣連接或者鍍?cè)诠艿赖耐鈱?。根?jù)陽(yáng)極金屬與管道之間的原電池原理，管道處于陰極電位而陽(yáng)極金屬被腐蝕掉。如圖3-3〔a〕所示?！瞐〕犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)〔b〕強(qiáng)制電流陰極保護(hù)圖3-3陰極保護(hù)法外加電流陰極保護(hù)法那么采用外接直流電源將管道與保護(hù)電極相連，管道接電源負(fù)極，保護(hù)電極接電源正極，通過(guò)電源的作用使被保護(hù)管道處于陰極電位。如圖3-3〔b〕所示?！踩酬?yáng)極保護(hù)法即將被保護(hù)物的電位提高到鈍態(tài)電位，從而阻止腐蝕。由于地鐵系統(tǒng)，尤其是在大城市附近，地下結(jié)構(gòu)設(shè)施復(fù)雜，顯然難以采用將被保護(hù)設(shè)施的電位提高到鈍態(tài)電位的陽(yáng)極保護(hù)法。〔四〕防蝕器防護(hù)法用防蝕器防護(hù)，是由陰極保護(hù)法派生出的，其防護(hù)電流是靠電極〔防蝕器〕本身的溶解作用完成的。電極主要是由鎂的特殊合金制成的。防蝕器是在防護(hù)設(shè)施的附近并用導(dǎo)線與其相連接。鋼、鋁或鉛制成的設(shè)施與防蝕器形成電偶。該電偶使防護(hù)電流到達(dá)30～50mA，并通過(guò)大地閉合。防蝕器一般概念是輔助(犧牲)陽(yáng)極，且使流過(guò)電流的方向是使被保護(hù)物(原陽(yáng)極)成為陰極，不再被電蝕，從而得到充分的保護(hù)。防蝕器假設(shè)用電位很負(fù)的金屬構(gòu)成，那么由該輔助電極與原電極所形成電池的電動(dòng)勢(shì)來(lái)提供陰極保護(hù)電流，這實(shí)質(zhì)上是由鎂的溶解提供的，所以通常也稱為陰極保護(hù)法中的犧牲陽(yáng)極法(或流電陽(yáng)極法)?！参濉臣訌?qiáng)排流法加強(qiáng)排流法即采用排流防護(hù)和陰極保護(hù)的組合方法，是用和整流器的正端子與鋼軌相連接的陰極站，代替陽(yáng)極接地，電源負(fù)極和被防護(hù)的設(shè)施相連接，二極管接入電路，以便提高電路的反向擊穿電壓。加強(qiáng)排流電路不同于陰極保護(hù)，優(yōu)點(diǎn)是電能消耗很小，也無(wú)需陰極保護(hù)的設(shè)備。也不同于排流防護(hù)，優(yōu)點(diǎn)是不僅在鋼軌網(wǎng)的陰極區(qū)，而且在雜散電流分布的任何區(qū)域，甚至在無(wú)雜散電流時(shí)均可用于防護(hù)。3.4.3各種方法的應(yīng)用條件及優(yōu)缺點(diǎn)比擬各種排流法的應(yīng)用條件如下表：表3-2各種排流法的應(yīng)用條件排流方法應(yīng)用條件直接排流當(dāng)管/地電位偏移穩(wěn)定在正方向時(shí)，通過(guò)導(dǎo)線將管道和干擾源側(cè)的負(fù)極直接連通，使管道中的干擾電流引入干擾源的負(fù)極極性排流當(dāng)管/地電位正、負(fù)極性交變時(shí)，通過(guò)極性排流器(二極管)將管道和回流軌道連通，正電位時(shí)可把管道中的雜散電流排出，負(fù)電位時(shí)排流器不導(dǎo)通，防雜散電流進(jìn)入強(qiáng)制排流當(dāng)管/地電位正、負(fù)極性交變，電位差小，且環(huán)境腐蝕較強(qiáng)時(shí)，通過(guò)強(qiáng)制排流器將管道和軌道連通，雜散電流通過(guò)強(qiáng)制排流器的整流環(huán)排放到軌道上。無(wú)雜散電流時(shí)，強(qiáng)制排流器給管道提供陰極保護(hù)。接地排流當(dāng)管/地電位正向偏移，管道離干擾源較遠(yuǎn)時(shí)，將在管道預(yù)排流位置，靠近干擾源側(cè)設(shè)置一組接地極，結(jié)合極性排流或強(qiáng)制排流排除雜散電流直接排流被干擾管道與地床直接用導(dǎo)線連接起來(lái)(地床材料為鋼材等)；接地電阻須小于管道接地電阻隔直排流被干擾管道與地床間接入排流節(jié)(阻隔直流元件安裝在金屬箱內(nèi))，可埋地或置于地面。接地電阻必須小于管道接地電阻負(fù)電位排流被干擾管道與犧牲陽(yáng)極用導(dǎo)線直接相連綜上所述，可以對(duì)雜散電流產(chǎn)生后的各種防護(hù)措施的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比擬，如下表：表3-3各種防護(hù)措施的優(yōu)缺點(diǎn)防護(hù)措施優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)排流法直接、快速、使用方便使雜散電流增大，對(duì)附近未采取保護(hù)的管線產(chǎn)生更大的威脅，其電位有可能超過(guò)容許平安電壓隔離法施工簡(jiǎn)單、一般不需維護(hù)、本錢低防護(hù)效果不徹底，受涂料的密封性影響，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后材料可能開(kāi)裂脫落犧牲陽(yáng)極保護(hù)法施工簡(jiǎn)單、有效期內(nèi)不需要維護(hù)極化電壓不可調(diào)，在外界較大的雜散電流干擾下容易失效且保護(hù)時(shí)間受犧牲陽(yáng)極的使用壽命限制外加電流保護(hù)法陽(yáng)極材料不受限制，可使用耐腐蝕材料延長(zhǎng)保護(hù)系統(tǒng)的使用壽命需要外加電源、維護(hù)比犧牲陽(yáng)極保護(hù)法復(fù)雜3.5其它防護(hù)方法(1)通過(guò)控制鋼軌電壓恒定，使漏泄電流減至最小的裝置，這種裝置是由青木敏雄創(chuàng)造的。如圖3-4所示，沿地鐵運(yùn)行鋼軌3設(shè)置負(fù)饋電線5，在變電站的部位把直流電源6a、6b設(shè)置于鋼軌與負(fù)饋電線之間，并在兩變電站之間設(shè)置假設(shè)干個(gè)控制設(shè)備7。這些控制設(shè)備按照其所在處鋼軌對(duì)地電壓的上下把負(fù)饋電線的電壓恰當(dāng)?shù)丿B加到鋼軌上，使鋼軌電壓各處相同，從而消除了鋼軌與大地間的電位差。圖3-4控制鋼軌電壓恒定的裝置(2)通過(guò)向埋地電極施加直流偏壓來(lái)吸收鋼軌對(duì)地漏泄電流。如圖3-5所示，在有道岔、鐵路橋梁、隧洞或路基狀況不良而容易產(chǎn)生漏泄電流之處(7A、7B)的附近埋設(shè)電極8A、8B，在電極與鋼軌4之間設(shè)置直流電源。適當(dāng)調(diào)節(jié)電源的電壓和極性，可使該部位的漏泄電流大體上完全被電極吸收或由電極排出，從而大幅度地減小了流經(jīng)埋地結(jié)構(gòu)物中的雜散電流，顯著減輕其腐蝕。圖3-5用埋地電極吸收漏泄電流的裝置(3)在交流電氣化鐵道的供電系統(tǒng)中，普遍加設(shè)吸流變壓器，其根本工作原理如圖3-6所示。吸流變壓器的原邊繞組串接在接觸網(wǎng)內(nèi)，次邊繞組串接在軌道回路中。借助于變壓器繞組之間的電磁禍合作用，強(qiáng)制流經(jīng)軌道的電流與接觸網(wǎng)的負(fù)載電流相等，從而減小由軌道泄露到大地的雜散電流。盡管在交流電氣牽引系統(tǒng)中使用吸流變壓器的主要目的是將原來(lái)不對(duì)稱的網(wǎng)軌供電系統(tǒng)變?yōu)閷?duì)稱的系統(tǒng)，以減小該系統(tǒng)對(duì)臨近通訊線路所產(chǎn)生的干擾。但是，通過(guò)適當(dāng)?shù)淖儞Q，可以將該原理應(yīng)用到直流電氣牽引系統(tǒng)，以減小泄入大地的電流，這就為直流牽引供電系統(tǒng)雜散電流防護(hù)開(kāi)辟了一條有效途徑[5]。圖3-6吸流變壓器原理圖3-7吸流變壓器法原理圖一個(gè)簡(jiǎn)明的方案如圖3-7所示。圖中接觸網(wǎng)兩端所接的是一個(gè)根本的遞變電路，由一個(gè)電流源供電。電路中C為換流電容器，可為關(guān)斷晶閘管提供反向電壓。為共鐵芯的均衡電抗器，可限制換流期間電容器C的充電電流。交替觸發(fā)晶閘管和，便可使接觸網(wǎng)電流交替流過(guò)變壓器T原邊的左右兩半繞組，形成交變電壓并感應(yīng)到次邊繞組。假設(shè)該變壓器的原邊與次邊匝數(shù)相等，忽略勵(lì)磁電流，那么有，即利用變壓器繞組的藕合關(guān)系強(qiáng)制軌道電流等于接觸網(wǎng)電流。這就意味著，在該裝置的安裝處雜散電流為零。(4)所謂的“等效第三軌”方案，即在區(qū)間段兩端鋼軌上設(shè)置絕緣結(jié)，在鋼軌絕緣結(jié)處并上單向?qū)ㄑb置，再用電纜將沉管段兩端的鋼軌絕緣外側(cè)軌用電纜連接，如圖3-8所示。實(shí)現(xiàn)了讓區(qū)間段隧道電流往外排出，而外區(qū)間電流通過(guò)電纜直接連通但不通過(guò)區(qū)間段鋼軌，這樣就明顯減少了區(qū)間段鋼軌產(chǎn)生的整體泄漏電流。經(jīng)核算該方法理論上將減少區(qū)間段約70%雜散電流。圖3-8等效第三軌法(5)采用第四軌回流方案的原理如圖3-9所示。通常鋼軌除承載列車外，還兼有回流軌的作用。如果用第四軌作為回流軌并絕緣安裝，就可以從根源上減少雜散電流。但該方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，投資較高，一般很少采用。圖3-9第四軌回流方案圖3.6不同區(qū)段雜散電流防護(hù)的施工方法3.6.1車站、隧道雜散電流的防護(hù)〔1〕主體結(jié)構(gòu)鋼筋作電氣連接，具體做到：每一結(jié)構(gòu)段(相鄰兩個(gè)結(jié)構(gòu)縫之間為一個(gè)結(jié)構(gòu)段)內(nèi)層縱向鋼筋、橫向鋼筋做到電氣連接，假設(shè)有搭接焊，搭接長(zhǎng)度應(yīng)小于鋼筋直徑10倍，雙面焊時(shí)，搭接長(zhǎng)度小小于鋼筋直徑5倍，焊縫高度小于6米。每個(gè)結(jié)構(gòu)縫兩端第一排(或第一排)橫向鋼筋與內(nèi)層所有縱向鋼筋焊接：每隔5m將內(nèi)層橫向鋼筋與內(nèi)層縱向鋼筋全部焊接(如圖3-10所示)。在車站與結(jié)構(gòu)縫兩側(cè)的中墻和側(cè)墻引出結(jié)構(gòu)鋼筋的連接端子(即雜散電流收集網(wǎng)連接端子)，結(jié)構(gòu)縫兩側(cè)的連接端子用銅鉸線跨接。沿線路方向，在距車站兩端75～100m的上下行隧道中墻(或內(nèi)側(cè)墻)分別引出測(cè)量端子，供檢查用(如圖3-11所示)。通過(guò)量測(cè)兩測(cè)量端子之間的電阻，可以檢查電氣連通情況。交叉焊接搭接焊接橫向鋼筋伸縮縫交叉焊接搭接焊接橫向鋼筋伸縮縫圖3-10明挖法、礦山法結(jié)構(gòu)鋼筋焊接通用圖圖3-11明挖法隧道連接端子和測(cè)量端子引出圖〔2〕為了防止雜散電流對(duì)消防給水管道與水泵機(jī)組的腐蝕，消防給水管道在進(jìn)入車站前(即車站外側(cè))，距離車站主體結(jié)構(gòu)1.5m左右接一段1-2m長(zhǎng)絕緣管，即安裝一段硬塑料法蘭短管(UPVC塑料管)：絕緣管設(shè)在枯燥和易于查看及檢修的地點(diǎn)，進(jìn)行絕緣后，才能進(jìn)入車站內(nèi)，穿越道床的消防給水管均采用塑料絕緣管?！?〕軌旁、揚(yáng)聲器等固定設(shè)備，均采用打膨脹螺栓解決，螺栓的尺寸按各工種的要求而定，在施工時(shí)避開(kāi)結(jié)構(gòu)主鋼筋。〔4〕對(duì)于受雜散電流影響的地下管線，采用外部驅(qū)動(dòng)整流器使雜散電流從管道返回到鋼軌上，從而減弱雜散電流對(duì)地下管線的腐蝕?！?〕鋼軌采用焊接長(zhǎng)鋼軌以減少回流鋼軌的電阻?！?〕軌道采用帶絕緣扣件的混凝鋼軌以減少雜散電流的泄漏?！?〕地鐵敞開(kāi)段中所有通向地面的金屬管道和電纜等都加裝絕緣管和絕緣接頭，使金屬管道和電纜等同雜散電流收集網(wǎng)和主體結(jié)構(gòu)鋼筋有良好絕緣。3.6.2礦山法隧道雜散電流的防護(hù)礦山法隧道雜散電流的防護(hù)只針對(duì)內(nèi)襯墻遠(yuǎn)離防水層結(jié)構(gòu)的鋼筋提出焊接要求。連接端子和測(cè)量端子的間距、位置如圖3-12所示。圖3-12礦山法隧道連接端子和測(cè)量端子引出圖3.6.3盾構(gòu)法隧道雜散電流的防護(hù)盾構(gòu)法區(qū)間隧道防雜散電流設(shè)計(jì)是指將管片內(nèi)鋼筋全部電氣連通，并通過(guò)鐵圈將電氣連接點(diǎn)良好引出。以后在隧道管片的拼裝中通過(guò)鐵螺栓和螺母將各隧道管片中鋼筋全部電氣連通，形成一個(gè)等電位的法拉第網(wǎng)，對(duì)地鐵雜散電流進(jìn)行電氣屏蔽，以防止地鐵雜散電流向外泄，和對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)的腐蝕[31]。3.7本章小結(jié)本章重點(diǎn)對(duì)雜散電流的各種防護(hù)方法進(jìn)行了介紹，并分析比擬了各種措施的優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用范圍和條件，在軌道交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)采取“源控制”的方法來(lái)減少雜散電流的腐蝕，例如降低列車電流，縮短變電所之間的距離，防止道床污染，另外，從雜散電流的防護(hù)原那么的角度分析論述了各種方法，以“堵”為主采取的措施有增大走行軌過(guò)渡電阻，減小走行軌縱向電阻，采用隔離法，對(duì)鋼軌進(jìn)行絕緣安裝等；以“排”為輔的方法主要有排流保護(hù)法，陰極保護(hù)法構(gòu)造排流網(wǎng)等；預(yù)防于“測(cè)”就是對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，并選用合理的的雜散電流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具體內(nèi)容將在下一章中進(jìn)行論述。4.雜散電流參數(shù)的測(cè)試4.1檢測(cè)參數(shù)的選擇及意義雜散電流的檢測(cè)是地鐵雜散電流防護(hù)的重要組成局部，做好雜散電流的檢測(cè)工作對(duì)保障地鐵的良好運(yùn)行至關(guān)重要。地鐵雜散電流難以直接測(cè)量，一般采用間接的方法來(lái)反響雜散電流的的腐蝕情況，地鐵結(jié)構(gòu)與設(shè)備受雜散電流腐蝕的危險(xiǎn)性指標(biāo)是由結(jié)構(gòu)外表向周圍電解質(zhì)的泄漏電流密度和由此引起的電位極化偏移來(lái)確定的。而電流密度難以直接測(cè)量，只有通過(guò)測(cè)量埋地金屬極化電位來(lái)判斷。因此埋地金屬極化電位是雜散電流腐蝕監(jiān)測(cè)中的主要參數(shù)。埋地金屬極化電位的測(cè)量采用埋參比電極的方法。參比電極與結(jié)構(gòu)鋼筋之間的電位差為結(jié)構(gòu)鋼筋的極化電位。由于參比電極本身存在自然本體電位，且會(huì)受到各種外在因素的影響而發(fā)生變化，所以在測(cè)量時(shí)要對(duì)其進(jìn)行修正校準(zhǔn)，以提高測(cè)量精度，修正方法是在列車停運(yùn)時(shí)，在沒(méi)有雜散電流干擾的情況下測(cè)量結(jié)構(gòu)鋼對(duì)參比電極的電位作為參比電極的本體電位。為了得到極化電位的正向偏移值，自然本體電位的測(cè)量也很重要。泄露的雜散電流引起的結(jié)構(gòu)鋼的電位極化偏移值，即極化電位。應(yīng)取在列車運(yùn)行頂峰時(shí)間內(nèi)測(cè)得的半小時(shí)平均值。對(duì)于鋼筋混凝土質(zhì)的地鐵主體結(jié)構(gòu)鋼，極化電位的正向偏移平均值不應(yīng)超過(guò)0.5V[32]。從理論上講，埋地金屬結(jié)構(gòu)對(duì)地電位的地應(yīng)該是無(wú)限遠(yuǎn)點(diǎn)的大地，這在實(shí)際測(cè)量中是難以實(shí)現(xiàn)的，一般以就近的大地作為地。在地鐵直流牽引供電系統(tǒng)中，由于雜散電流的干擾作用使得接地電位發(fā)生偏移，所以不能以接地作為電壓測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)，需要使用適宜的參比電極。在實(shí)際測(cè)量中埋地金屬結(jié)構(gòu)對(duì)地電位的定義是指金屬結(jié)構(gòu)外表與電解質(zhì)之間用與同一電解質(zhì)接觸的參比電極測(cè)得的電位差。參比電極作為測(cè)量電位的傳感器，其性能及其可靠性是影響電位測(cè)量的關(guān)鍵因素。應(yīng)具有以下特點(diǎn)：長(zhǎng)期使用時(shí)電位穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，不易極化，壽命長(zhǎng)，并有一定的機(jī)械強(qiáng)度，具有最低的內(nèi)阻以降低電流通過(guò)時(shí)因電極內(nèi)部歐姆壓降而產(chǎn)生的誤差，常用的參比電極有甘汞、銀/氯化銀、銅/硫酸銅電極。長(zhǎng)效銅/硫酸銅參比電極具有電壓穩(wěn)定、耐極化性能好、使用壽命長(zhǎng)、內(nèi)阻小等優(yōu)點(diǎn)，完全符合陰極保護(hù)工程中對(duì)參比電極的要求，可以作為地鐵雜散電流極化電壓測(cè)量的基準(zhǔn)。根據(jù)《地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)規(guī)程》，當(dāng)采用銅/硫酸銅電極作為參比電極時(shí)測(cè)得的埋地金屬結(jié)構(gòu)的極化電位是埋地金屬結(jié)構(gòu)相對(duì)于銅/硫酸銅參比電極的電位，如相對(duì)于銅/硫酸銅電極為-500~-600mV時(shí)為自然腐蝕狀態(tài)；如比此值更正，那么有雜散電流腐蝕；相反，如果更負(fù)，那么處于受保護(hù)狀態(tài)，在-850mV下受到完全保護(hù)，腐蝕停止[14]。研究說(shuō)明[21]，軌道電位的上下直接影響結(jié)構(gòu)鋼筋的極化電位的大小，軌道電位過(guò)高會(huì)加劇雜散電流的泄露，使結(jié)構(gòu)鋼筋極化電位偏移值加大，同時(shí)由于軌道電位的存在，乘客在上下車時(shí)，在列車和站臺(tái)之間會(huì)存在跨步電壓，尤其在裝設(shè)站臺(tái)屏蔽門的系統(tǒng)中，屏蔽門的非導(dǎo)電金屬局部與鋼軌直接相連，乘客很容易接觸到這一電壓。當(dāng)接觸電壓過(guò)大時(shí)會(huì)對(duì)人體造成一定的傷害。因此軌道電位的測(cè)量很重要。另外軌道電位的上下能夠反映雜散電流的大小。雜散電流的泄露主要是由于地鐵鋼軌對(duì)地對(duì)地絕緣程度的降低，即軌地過(guò)渡電阻的降低。研究說(shuō)明，提高過(guò)渡電阻和降低鋼軌縱向電阻是減少雜散電流泄露的重要措施。根據(jù)地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)規(guī)程，對(duì)于新建地鐵軌地過(guò)渡電阻值應(yīng)不小于15Ω?km。已運(yùn)營(yíng)地鐵應(yīng)不小于3Ω?km。因此軌地過(guò)渡電阻和縱向電阻的測(cè)量能夠給評(píng)判雜散電流泄露提供依據(jù)。綜上所述，地鐵雜散電流腐蝕主要檢測(cè)的參數(shù)主要有：結(jié)構(gòu)鋼自然本體電位、埋地金屬結(jié)構(gòu)的極化電位、軌道電位、軌地過(guò)渡電阻及縱向電阻等。4.2極化電位和本體電位的測(cè)量4.2.1測(cè)量方法〔1〕電位的測(cè)量方法①地表參比法該方法是埋地金屬結(jié)構(gòu)物常規(guī)的測(cè)量方法，測(cè)試要點(diǎn)是將參比電極放在埋地金屬物的頂部地面上，并確保參比電極與土壤接觸良好，將從埋地金屬物引出地面的測(cè)試端子和參比電極引出線同時(shí)接入高阻電壓表，直接測(cè)取即可。如圖4-1。圖4-1地表參比法②近參比法當(dāng)長(zhǎng)期測(cè)量時(shí)，地表參比法存在很大誤差，所以采用近參比法，其測(cè)量要點(diǎn)是把參比電極盡量靠近被測(cè)埋地金屬物外表，如果被測(cè)金屬外表帶有良好的覆蓋層，那么參比電極對(duì)應(yīng)處應(yīng)該是覆蓋層的漏鐵點(diǎn)，測(cè)量方法如圖4-2。圖4-2近參比法〔2〕極化電位和本體電位的測(cè)量方法極化電位和本體電位采用近參比法進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量原理如圖4-3所示。圖中測(cè)試的一端通過(guò)測(cè)試端子與埋地金屬結(jié)構(gòu)物連接，另一端與參比電極連接，用數(shù)據(jù)采集器采集兩個(gè)測(cè)試端的電壓，即得到參比電極與埋地金屬結(jié)構(gòu)物之間的電勢(shì)差。圖4-3極化電位測(cè)量原理圖極化電位的測(cè)量是列車運(yùn)行在頂峰期時(shí)測(cè)量的，而自然本體電位是列車停止運(yùn)行時(shí)測(cè)量的。由于參比電極存在自然本體電位，采集器測(cè)量到的數(shù)據(jù)并不是極化電位的數(shù)據(jù)，而是埋地金屬結(jié)構(gòu)物與參比電極之間的電位差，即設(shè)備電極自然本體電位與埋地金屬結(jié)構(gòu)極化電位的疊加值。所以要得到極化電位數(shù)據(jù)還需經(jīng)過(guò)處理。設(shè)參比電極的本體電位值為V1，埋地金屬物極化電位值為V2，其等效測(cè)量原理如圖4-4所示。圖4-4極化電位和本體電位等效測(cè)量原理圖4.2.2理論分析在地鐵停運(yùn)的情況下，一般是夜里12點(diǎn)到早5點(diǎn)，由于埋地金屬物不受雜散電流極化的影響，此時(shí)V2=0，所測(cè)參比電極與埋地金屬物之間的電位差V3即為參比電極的自然本體電位。在地鐵運(yùn)行期間，假設(shè)有雜散電流從金屬結(jié)構(gòu)流出，埋地金屬物的極化電位值V2不為零，此時(shí)，V3為埋地金屬結(jié)構(gòu)的極化電位與自然本體電位的疊加值，即V3=V2-V1，那么結(jié)構(gòu)鋼極化電位：V2=V3+V1。從以上可看出，只要分別測(cè)得地鐵停運(yùn)時(shí)和地鐵運(yùn)行時(shí)參比電極與金屬結(jié)構(gòu)之間的電位差，就可得出埋地金屬結(jié)構(gòu)的極化電位值。4.3軌道電位的測(cè)量4.3.1測(cè)量原理在地鐵雜散電流檢測(cè)中，所測(cè)軌道電位是走行軌對(duì)結(jié)構(gòu)鋼筋的電位差，測(cè)量原理如圖4-5所示。圖4-5軌構(gòu)〔軌地〕電壓測(cè)量示意圖如圖，V4為軌道與排流網(wǎng)間的電位差，即軌道與主體結(jié)構(gòu)間的電位差；V3為軌道與接地網(wǎng)間的電位差，即軌道與大地間的電位差。4.3.2理論分析只有在整個(gè)軌道交通正常運(yùn)行的情況下，軌道上才會(huì)有電流流過(guò)，此時(shí)才會(huì)有軌構(gòu)〔地〕電壓的產(chǎn)生，所以測(cè)量必須在地鐵正常運(yùn)行時(shí)才能進(jìn)行測(cè)量。由于軌道電位測(cè)量的是軌道與混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋之間的電壓，所以當(dāng)軌道絕緣降低時(shí)，軌道電位將會(huì)下降，在某處絕緣完全損壞時(shí)，軌道電位值為零。所以通過(guò)對(duì)軌道電位的監(jiān)測(cè)可以了解軌道的絕緣情況。歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50122所規(guī)定：軌道與結(jié)構(gòu)鋼間的電位差〔接觸電壓〕不得超過(guò)92V。4.4軌地過(guò)渡電阻的測(cè)量4.4.1測(cè)量原理地鐵軌地過(guò)渡電阻就是指走行軌道相于對(duì)大地的電阻值，它是考慮地鐵軌道對(duì)地是否絕緣的一個(gè)重要參數(shù)。在地鐵交通系統(tǒng)中，地鐵軌地過(guò)渡電阻是影響雜散電流泄漏的重要原因，軌地過(guò)渡電阻值的升降直接影響著雜散電流產(chǎn)生的大小，軌道泄漏到大地的雜散電流與軌地過(guò)渡電阻成反比，所以通過(guò)對(duì)該值的監(jiān)測(cè)就可以很容易的判斷出雜散電流產(chǎn)生的原因與腐蝕狀況。圖4-6軌道對(duì)地電阻分布網(wǎng)絡(luò)如圖4-6所示，地鐵直流牽引系統(tǒng)大多采用正極接接觸網(wǎng)、以走行軌兼回流線的方式。走行軌與道床之間的絕緣扣件單個(gè)絕緣電阻在新安裝時(shí)可超過(guò)。由于絕緣扣件數(shù)量眾多，在整個(gè)走行區(qū)間形成密集分布的過(guò)渡電阻。在地鐵列車運(yùn)行時(shí)，走行軌中流過(guò)幾千安培的電流，在走行軌的縱向電阻上形成對(duì)地的一個(gè)電位分布，構(gòu)成雜散電流的驅(qū)動(dòng)源。雜散電流從軌道向道床及主體結(jié)構(gòu)鋼筋泄漏，并在一定的地方流回走行軌和電源負(fù)極，在流出主體結(jié)構(gòu)鋼筋和其他金屬管線處產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。圖4-6中所示，其軌道泄漏到大地的雜散電流的關(guān)系可用下式表示，即：〔4-1〕式中，Rg代表軌地的過(guò)渡電阻，Ω·km；R為走行軌的縱向電阻，Ω·km；I為列車取流電流，A；L為兩個(gè)變電所間的距離，km。由上式我們可知，軌道泄漏到大地的雜散電流is與軌地過(guò)渡電阻Rg成反比，與走行軌縱向電阻R成正比，所以，軌地過(guò)渡電阻是影響雜散電流的最重要的因素，研究其測(cè)量方法是非常有必要的。4.4.2理論分析地鐵軌道供電系統(tǒng)示意圖如下4-7所示：圖4-7地鐵軌道供電系統(tǒng)示意圖由圖可知，地鐵軌道對(duì)地電位分布曲線為一條直線，即：；根據(jù)數(shù)學(xué)中相似三角形的關(guān)系可得：；〔4-2〕因?yàn)檐壍缹?duì)地的過(guò)渡電阻是呈一分布參數(shù)來(lái)顯示的，如果運(yùn)用歐姆定律不便于計(jì)算，所以我們根據(jù)結(jié)點(diǎn)電壓法把分布參數(shù)變?yōu)榧袇?shù)，轉(zhuǎn)換為等效電路來(lái)進(jìn)行計(jì)算[25]。根據(jù)點(diǎn)位分布曲線，可畫出等效電路圖，如以下圖4-8所示。圖4-8等效電路圖圖中，—軌地電壓平均值，—軌地過(guò)渡電阻，I—流過(guò)軌地過(guò)渡電阻的電流值，根據(jù)結(jié)點(diǎn)電壓法，可求得等效電路中的。其方程式如下：〔4-3〕因?yàn)?，得：?-4〕將式〔4-2〕和〔4-4〕代入〔4-3〕可得：〔4-5〕求極限得：〔4-6〕得過(guò)渡電阻：〔4-7〕式中，—電流表的實(shí)測(cè)值，—軌地電壓平均值，—負(fù)荷端軌道對(duì)地電位的實(shí)測(cè)值。軌地過(guò)渡電阻的大小對(duì)雜散電流起著重要的作用，減少雜散電流的方法就是增大軌地過(guò)渡電阻。然而由于地鐵運(yùn)營(yíng)過(guò)程的特殊性，直接測(cè)量是非常困難的。通過(guò)以上公式的推導(dǎo)過(guò)程，分析了軌道對(duì)地時(shí)過(guò)渡電阻的測(cè)試方法，結(jié)果是明顯的，這就為我們對(duì)檢測(cè)軌地過(guò)渡電阻是否準(zhǔn)確提供很方便方法。4.5軌道縱向電阻的測(cè)量4.5.1測(cè)量原理在地鐵運(yùn)行系統(tǒng)中，鋼軌是牽引電流的重要回流通路。了解鋼軌縱向電阻的大小，對(duì)判斷鋼軌有無(wú)裂縫，雜散電流的大小和分布情況有重要的參考價(jià)值。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況以及其它不確定因素的影響，如果直接對(duì)軌道縱向電阻進(jìn)行測(cè)量可能會(huì)比擬困難，最常用的方法就是采用伏安法進(jìn)行檢測(cè)，其簡(jiǎn)化電路圖如下所示[30]：圖4-9軌道縱向電阻測(cè)量原理圖測(cè)量工作必須在停車、無(wú)電的情況下進(jìn)行。但實(shí)際上，在停