大连快轨3号线杂散电流现场监测系统方案及应用

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1、大连快轨3号线杂散电流现场监测系统方案及应用

2、第1　大连快轨3号线杂散电流现场监测系统方案及应用徐光强(铁道第二勘察设计院电气化设计处，四川成都610031)摘要：对城区之间的快轨交通杂散电流监测系统方案进行了探讨，介绍了大连快轨3号线杂散电流现场监测系统的构成及工作原理，并对系统的应用进行了评价。关键词：杂散电流；现场监测系统；快轨SchemeandapplicationofstraycurrentscenemonitoringsystemofDaLianrapidrailentoftheSecondSurvey＆DesignI

3、nstitute，Chengdu610031，China)Abstract：Thispaperdiscussesthestraycurrentmonitoringsystemoftherapidrailamongcitydistrictsandintroducestheperfor－manceandcharacteristicofstraycurrentscenemonitoringsystemofDaLianrapidrailisfeasibleandreliable．Keyonitoringsystem；rapidrail，其

4、中大中桥梁20座，计14．2km，隧道1座，长1．1km。全线设有10个车站，其中高架车站6座，地面车站4座。除高架车站内采用整体道床外，其余地段均为碎石道床。由于地质条件好，隧道内仅有洞门处有结构钢筋。相比城市地铁而言，该线具有以下两个明显特点：(1)站间距大：该线平均站间距达5．13km，而地铁平均站间距通常在1．5km左右。(2)主体结构分散：该线大部分为地面线路，主体结构分布零散，最大间距达2．4km，而地铁主体结构通常沿线路连续分布。该线供电方式采用直流牵引供电系统，供电电压为1500V，设10座牵引变电所，接触网实行双

5、边供电，由走行轨回流。由于运营环境、经济及其它方面限制，走行轨不可能完全绝缘于道床结构，因此走行轨不可避免地要向道床及其它地下金属结构泄漏电流，即杂散电流。杂散电流超过一定限度将对土建结构钢筋、设备金属外壳及其它地下金属管线产生电化学腐蚀。根据文献［1］，地铁结构与设备受杂散电流腐蚀的危险性指标，应由结构表面向周围电解质泄漏的电流密度和由此引起的电位极化偏移来确定。对于钢筋混凝土质地铁结构的钢筋，其极化电压的正向偏移平均值不应超过0．5V。也就是说当主体结构钢筋的极化电压正向偏移平均值超过0．5V时，主体结构钢筋将处于杂散电流电化

6、学腐蚀状态。为确保大连快轨3号线主体结构及沿线地下金属管线长期安全运行，需要根据本工程牵引供电及土建结构的特点，研究设计经济、合理的监测方案。2　杂散电流现场监测系统方案简介根据大连快轨3号线线路较长，桥梁、隧道、车站分布较零散，除高架车站采用整体道床外其余均采用碎石道床，以及投资省等实际情况，如果采用分散式监测系统或集中式监测系统方案，将增加更多设备和多敷设约50km连接电缆和测量电缆，有的为了几个监测点的信号就要敷设2km长的电缆，显得既不经济，也不合理。针对这种情况，提出了如下一套现场监测系统方案。2．1　系统构成及工作原理

7、杂散电流防护监测系统由参考电极、整体道床收集网测试端子、高架桥梁收集网测试端子、隧道收集网测试端子、既有金属管线测试端子、智能传感器、杂散电流综合测试装置和微机管理系统构成。图1为杂散电流监测系统图(局部)。每隔一段时间由工作人员携带便携式计算机现场收集测试数据，所有数据通过网卡与便携式计算机通讯得到。测试数据上传到微机管理系统后，由微机管理系统对测试数据进行分析处理，形成便于查询的数据及曲线，利用这些分析结果可以了解轨道沿线钢结构的电化学腐蚀状况。根据长期的数据收集分析，能够预测得出全线杂散电流防护效果情况，一旦出现危险信号，可

8、以及时采取相应措施，防止主体结构钢筋的杂散电流电化学腐蚀。　2．2　系统功能2．2．1　测量功能系统能够测量整体道床结构钢筋、隧道结构钢筋、高架桥梁结构钢筋对周围混凝土介质的极化电位，既有金属管线对周围土壤介质的极化电位，轨道—结构钢筋半小时最大电压以及参考电极本体电位等数据。2．2．2　数据处理功能系统能将测量的数据进行处理。对大连快轨3号线高峰小时运行时连续测出的极化电位存储并求小时平均值，输出各测试点的极化电位以及随时间变化的曲线。形成日报表、月报表及参数表，从而可以直观了解各个监测点的杂散电流是否处于危险状态。2．3　系统

9、设备技术性能及结构要求2．3．1　参考电极参考电极采用硫酸铜参考电极。该电极具有电位稳定、耐震动、寿命长的特点。极化电位波动≤30mV；寿命≥10年。2．3．2　智能传感器智能传感器主要完成对参考电极与结构钢筋(金属管线)的电位监测以及轨道—结构钢