南京地铁杂散电流监测改造方案.doc

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1、南京地铁杂散电流监测改造方案一、概述在城市地铁及轻轨等直流电气运输系统中，利用钢轨作为返回线，由于钢轨不可能达到完全对地绝缘，总有一部分电流漏入大地而形成杂散电流。这种杂散电流可对地铁隧道中的结构钢筋产生电蚀，破坏了结构钢的强度，降低了其使用寿命，杂散电流所造成的腐蚀危害将是十分严重的。由于地铁是一种复杂的地下工程，其结构在施工完成后已定型，经过若干年运营后，要对主体结构因杂散电流腐蚀而进行更换和翻新则是十分艰难的。所以在地铁正常运行时加强监测和有效判断杂散电流的腐蚀状况是非常必要的，在有杂散电流腐蚀趋势发生时，应该采取积极有效的防治方法进行防护，防止造成灾难性的后果

2、。杂散电流腐蚀本质上属于电化学腐蚀，杂散电流的泄漏是造成地铁系统埋地金属结构电化学腐蚀的主要原因，在埋地金属结构的电化学腐蚀检测参数中，金属结构对地电位（极化电位）参数是最重要的，因为它既可以反映金属结构的腐蚀特性，又可以反映杂散电流的干扰特性。而轨道电位又是影响金属结构对地电位的主要原因，通过测量和分析钢轨、大地金属结构电位的分布，就可以综合地分析杂散电流干扰状态和发生杂散电流腐蚀的状况。而轨地过渡电阻和轨道纵向电阻是影响杂散电流泄漏的重要参数，通常杂散电流的泄漏与轨地过渡电阻成反比，与轨道纵向电阻成正比。因此通过监测埋地金属结构的极化电位、轨道电位、轨地过渡电阻和

3、轨道纵向电阻，能够反映杂散电流腐蚀特性以及造成杂散电流泄漏的原因。地铁杂散电流综合监测装置就是完成整个地铁沿线各个测量点4个参数的在线实时测量，并把测量得到的结果通过计算机通信网络传送到中央控制室微机系统中，整个装置为在线24小时自动监测，维修人员只要在中央控制室微机系统中就可以观察到地铁全线埋地金属结构的腐蚀情况，显示或打印数据和趋势曲线，为维修计划提供可靠依据。中国矿业大学以李威教授（博导）为首的研究团队，长期从事地铁杂散电流腐蚀监测与防护措施的研究，从地铁杂散电流的泄漏机理，杂散电流在线监测方法和装置，排流保护机理和装置以及单向导通装置等方面进行了全面的研究，取

4、得了丰富的理论和应用成果，出版了《地铁杂散电流腐蚀监测和防护技术》专著，发表学术论文20余篇，获得7项国家专利。徐州中国矿业大学生产的ZSN型地铁杂散电流监测系统已在广州地铁一号线、广州地铁二号线和大连快轨三号线等现场投入使用。广州地铁一号线杂散电流监测系统已经使用了将近6年，从各个地方的系统运行情况来看，系统运行可靠，测量准确。另外在完成广州地铁总公司委托的科研项目“广州地铁隧道结构钢筋电腐蚀防护研究——整体道床钢筋网收集杂散电流机理研究及实验分析”过程中，根据杂散电流监测系统监测的数据，提出了采用“人工神经网络预测模型”来预测地铁杂散电流的腐蚀情况，已经取得了初步

5、的成果，同时开展了“地铁杂散电流监测中IR降误差的消除方法”以及“地铁杂散电流腐蚀的模糊综合评价”的研究，为综合有效的监测和预测地铁杂散电流的腐蚀打下了很好的基础，目前我们在地铁杂散电流腐蚀监测方面已获得和申请的专利有：一种地铁过渡电阻在线检测装置——专利号：ZL01237315.X地铁杂散电流腐蚀在线监测装置——专利号：ZL03221117.1地铁列车到位检测装置——专利号：ZL03220403.5二、技术条件1工作环境杂散电流监测系统可以在以下工作环境使用1.1环境温度不高于＋60℃，不低于-15℃1.2相对湿度可达95％（25℃），有抗凝露措施1.3海拔高度不超

6、过2000米1.4大气压力：86—106kpa1.5地震烈度：≤8度1.6系统可以在以下振动环境下正常工作振动：f<10Hz时，振幅为0.3mm；10Hz

7、为测量传感器。图1近参比法在没有杂散电流扰动的情况下，测量的电位分布呈现一稳定值，此稳定电位我们称之为自然本体电位，当存在杂散电流扰动的情况下，测量电位出现偏离自然本体电位的情况，所测电位为，其偏移值为。一般情况下，我们将测量电压为正的称为正极性电压，测量电压为负称为负极性电压。图2表示测量时可能出现的曲线。图2埋地金属结构对地电位的测量曲线埋地金属结构受杂散电流干扰的影响，其对地电位，也就是相对于参比电极的电压会偏离自然本体电位。在杂散电流流入金属结构的部位，金属结构呈现阴极，此部位的电位会向负向偏离，如图2的区域，金属该部位不受杂散电流腐蚀。在杂