轨道交通杂散电流腐蚀研究现状.pdf

1、第 卷 年 月第 期 页 世 界 科 技 研 究 与 发 展 第 页 轨 道 交 通 杂 散 电 流 腐 蚀 研 究 现 状 陈 志 光 秦 朝 葵 张 扬 竣 （ 同 济 大 学 机 械 工 程 学 院 ， 上 海 ） 摘 要 ： 本 文 引 用 了 大 量 文 献 ， 综 述 了 杂 散 电 流 腐 蚀 的 分 类 、 特 点 以 及 杂 散 电 流 腐 蚀 产 生 的 危 害 性 和 隐 蔽 性 及 其 机 理 ， 并 进 行 了 理 论 分 析 ， 同 时 综 述 了 杂 散 电 流 的 检 测 方 法 和 检 测 设 备 ， 并 提 出 了 几 种 合 理 的 防 护 措 施 。 关

2、 键 词 ： 杂 散 电 流 ； 轨 道 交 通 ； 监 测 ； 腐 蚀 防 护 中 图 分 类 号 ： 文 献 标 识 码 ： （ ， ， ） ： ， ， ， （ ） ； ； ： ； ； ； 引 言 腐 蚀 是 引 起 埋 地 管 道 破 坏 和 失 效 的 主 要 原 因 之 一 。 金 属 腐 蚀 分 为 化 学 腐 蚀 和 电 化 学 腐 蚀 。 杂 散 电 流 腐 蚀 是 金 属 电 化 学 腐 蚀 中 危 害 最 为 严 重 的 一 种 。 杂 散 电 流 又 称 迷 流 ， 是 指 在 规 定 的 电 路 之 外 流 动 的 电 流 。 由 杂 散 电 流 而 引 起 的 金 属

3、 腐 蚀 为 杂 散 电 流 腐 蚀 。 根 据 杂 散 电 流 来 源 ， 腐 蚀 主 要 有 三 种 类 型 ： （ ） 直 流 杂 散 电 流 腐 蚀 。 电 流 来 源 于 轨 道 交 通 供 电 系 统 、 阴 极 保 护 系 统 等 直 流 电 流 源 ； （ ） 交 流 杂 散 电 流 腐 蚀 。 电 流 来 源 于 高 架 交 流 电 线 等 交 变 电 流 源 ； （ ） 地 球 场 的 影 响 。 属 于 自 然 界 的 一 种 现 象 ， 由 于 地 球 磁 场 而 引 起 杂 散 电 流 。 根 据 杂 散 电 流 幅 值 和 电 流 流 经 路 径 是 否 随 着 时

4、 间 发 生 变 化 ， 直 流 杂 散 电 流 可 进 一 步 分 为 静 态 杂 散 电 流 和 动 态 杂 散 电 流 两 种 。 通 常 天 然 的 大 地 电 流 从 腐 蚀 观 点 来 说 并 不 重 要 ， 数 值 很 小 或 者 持 续 时 间 很 短 ， 交 流 电 引 起 的 腐 蚀 比 直 流 电 小 得 多 。 报 道 说 ， 在 溶 液 中 ， 电 流 密 度 为 的 交 流 电 所 引 起 的 碳 钢 腐 蚀 速 率 的 增 值 很 小 可 以 忽 略 不 计 。 、 等 分 别 对 钢 、 铅 、 铜 等 做 过 估 算 ， 即 在 一 般 实 验 条 件 下 ，

5、 交 流 电 所 造 成 的 腐 蚀 作 用 不 超 过 等 值 直 流 电 所 产 生 腐 蚀 作 用 的 ， 。 本 文 主 要 分 析 由 轨 道 交 通 牵 引 供 电 系 统 引 起 的 直 流 杂 散 电 流 造 成 的 腐 蚀 。 轨 道 交 通 杂 散 电 流 机 理 及 模 型 研 究 轨 道 交 通 杂 散 电 流 产 生 机 理 直 流 牵 引 地 铁 系 统 的 馈 电 回 路 与 杂 散 电 流 的 产 生 如 图 所 示 。 变 电 站 将 交 流 电 变 换 为 直 流 电 ， 经 由 馈 电 线 （ 接 触 网 ） 向 列 车 输 送 电 流 ， 并 由 钢 轨

6、 及 与 之 相 连 的 导 线 构 成 的 返 回 线 返 回 。 由 于 返 回 线 具 有 电 阻 并 承 载 电 流 ， 因 此 在 返 回 线 上 产 生 压 降 ， 使 钢 轨 具 有 对 大 地 的 电 压 （ 简 称 钢 轨 电 压 ） 。 钢 轨 与 地 之 间 并 非 绝 对 绝 缘 ， 而 是 有 一 定 的 对 地 电 阻 （ 过 渡 电 阻 ） ， 钢 轨 电 压 与 对 地 电 阻 的 存 在 必 然 导 致 对 大 地 的 漏 泄 电 流 ， 即 杂 散 电 流 。 杂 散 电 流 一 旦 流 入 埋 地 金 属 体 ， 再 从 金 属 体 流 出 ， 进 入 大

7、 地 或 水 中 ， 在 电 流 流 出 的 部 位 （ 阳 极 区 ） 就 会 发 生 腐 蚀 。 图 轨 道 交 通 杂 散 电 流 的 分 布 及 测 试 原 理 杂 散 电 流 对 埋 地 燃 气 钢 制 管 道 的 腐 蚀 过 程 如 下 ： 在 阳 极 ， 金 属 被 氧 化 形 成 离 子 进 入 电 解 质 ， 同 时 释 放 电 子 。 对 铁 来 说 ， 一 般 反 应 如 下 ： 在 充 气 的 电 解 质 中 ， 在 阴 极 发 生 如 下 反 应 ： 在 缺 氧 或 酸 性 环 境 中 ， 将 发 生 如 下 反 应 ， 有 氢 气 析 出 ： 杂 散 电 流 计 算

8、 及 模 型 从 轨 道 泄 露 的 杂 散 电 流 的 大 小 和 分 布 与 供 电 所 位 置 、 馈 电 区 段 、 负 荷 状 态 、 负 荷 电 流 、 回 归 线 电 阻 以 及 轨 道 对 地 电 阻 等 因 素 有 关 ， 土 壤 电 阻 率 对 其 也 有 很 大 的 影 响 作 用 。 由 于 其 分 布 的 无 规 律 性 和 影 响 因 素 的 复 杂 性 ， 严 格 意 义 上 杂 散 电 流 分 布 的 数 学 模 型 很 难 推 导 ， 国 内 外 研 究 人 员 按 不 同 的 假 定 条 件 ， 运 用 解 析 法 对 轨 道 电 位 和 杂 散 电 流 的

9、 分 布 进 行 研 究 ， 得 出 杂 散 电 流 的 分 布 规 律 对 实 验 和 工 程 有 一 定 的 指 导 作 用 。 日 本 铁 道 技 术 研 究 所 的 大 境 彰 给 出 了 估 算 两 变 电 站 之 间 钢 轨 总 漏 泄 电 流 的 公 式 。 在 一 个 距 离 为 的 供 电 区 间 里 ， 机 车 的 负 荷 电 流 为 ， 从 轨 道 漏 泄 到 大 地 的 杂 散 电 流 可 用 下 式 近 似 计 算 ： ， 为 每 公 里 钢 轨 的 对 地 电 阻 （ ） ； 为 每 公 里 走 行 轨 阻 抗 （ ） 。 轨 道 漏 泄 到 大 地 的 杂 散 电

10、 流 与 列 车 负 载 电 流 、 钢 轨 纵 向 电 阻 及 变 电 站 间 距 的 平 方 成 正 比 ， 与 钢 轨 对 地 电 阻 （ 过 渡 电 阻 ） 成 反 比 。交 通 运 输 世 界 科 技 研 究 与 发 展 年 月 第 页 和 对 回 流 轨 不 同 接 地 形 式 （ 不 接 地 、 完 全 接 地 、 极 性 接 地 ） 下 轨 道 杂 散 电 流 的 分 布 进 行 分 析 ， 给 出 了 杂 散 电 流 的 理 论 计 算 模 型 ， 并 得 出 极 性 接 地 模 式 是 不 错 选 择 的 结 论 。 不 接 地 模 式 能 有 效 减 小 杂 散 电 流

11、的 产 生 但 会 提 高 轨 道 电 位 ， 从 而 存 在 危 险 。 穆 璇 等 采 用 以 分 析 法 为 基 础 的 计 算 机 仿 真 技 术 ， 运 用 “ 运 行 图 法 ” ， 根 据 轨 道 交 通 的 线 路 情 况 和 供 电 设 备 情 况 ， 利 用 列 车 运 行 图 和 牵 引 计 算 得 到 的 列 车 电 流 变 化 曲 线 作 为 供 电 系 统 仿 真 计 算 的 依 据 ， 模 拟 全 线 列 车 的 运 行 过 程 ， 并 计 算 杂 散 电 流 大 小 。 胡 宏 亮 等 针 对 城 市 轨 道 交 通 直 流 供 电 系 统 特 点 ， 以 一

12、台 牵 引 机 车 为 例 ， 建 立 机 车 运 行 的 数 学 模 型 。 利 用 单 端 供 电 的 连 续 模 型 ， 根 据 基 尔 霍 夫 定 律 ， 建 立 杂 散 电 流 的 计 算 模 型 并 进 行 仿 真 ， 得 出 影 响 杂 散 电 流 大 小 的 参 数 有 过 渡 电 阻 、 供 电 区 间 长 度 、 供 电 电 流 、 轨 道 电 阻 等 因 素 ， 并 分 析 过 渡 电 阻 变 化 对 杂 散 电 流 的 影 响 。 王 崇 林 等 从 离 散 模 型 出 发 ， 利 用 有 限 元 分 析 法 对 地 铁 直 流 牵 引 供 电 系 统 的 接 触 电

13、压 及 杂 散 电 流 进 行 了 分 析 。 分 析 结 果 表 明 ， 结 构 钢 电 阻 率 对 接 触 电 压 和 杂 散 电 流 影 响 不 大 ， 而 钢 轨 电 阻 率 、 过 渡 电 阻 、 机 车 电 流 以 及 供 电 区 间 长 度 等 参 数 均 对 接 触 电 压 和 杂 散 电 流 有 明 显 影 响 。 庞 原 冰 等 讨 论 了 杂 散 电 流 电 路 元 件 模 型 特 点 ， 构 建 了 基 于 电 场 的 杂 散 电 流 模 型 ， 并 以 金 属 腐 蚀 量 作 为 评 估 杂 散 电 流 危 害 的 直 观 标 准 ， 通 过 编 程 对 算 例 进

14、行 了 求 解 和 分 析 。 闫 大 顺 等 运 用 电 路 理 论 推 导 杂 散 电 流 分 布 的 理 论 公 式 ， 建 立 离 散 的 供 电 理 论 模 型 ， 运 用 仿 真 杂 散 电 流 分 布 规 律 ， 得 出 各 个 区 间 之 间 的 杂 散 电 流 影 响 是 独 立 的 ， 从 而 在 轨 道 交 通 中 可 以 采 用 分 区 间 的 监 测 杂 散 电 流 的 结 论 ， 简 化 了 监 测 成 本 。 赵 宇 辉 等 以 隧 道 主 体 结 构 受 杂 散 电 流 腐 蚀 影 响 为 工 程 背 景 ， 分 析 了 杂 散 电 流 分 布 的 数 学 模

15、型 ， 通 过 理 论 分 析 和 数 值 模 拟 获 得 地 铁 杂 散 电 流 的 分 布 以 及 各 因 素 的 影 响 ， 得 到 一 个 杂 散 电 流 与 各 种 电 阻 的 关 系 式 ， 并 用 进 行 仿 真 计 算 ， 对 其 影 响 进 行 了 对 比 分 析 。 宋 吟 蔚 等 通 过 分 形 集 合 理 论 ， 在 实 验 研 究 的 基 础 上 建 立 了 埋 地 钢 质 管 道 的 杂 散 电 流 腐 蚀 模 型 ， 提 出 了 基 于 分 形 维 数 的 埋 地 钢 质 管 道 杂 散 电 流 腐 蚀 剩 余 寿 命 的 预 测 方 法 。 张 春 苗 等 进

16、行 了 排 流 网 与 地 网 排 流 时 对 杂 散 电 流 分 布 影 响 的 探 讨 ， 运 用 解 析 的 方 法 推 导 出 在 考 虑 排 流 网 的 条 件 下 ， 杂 散 电 流 、 轨 地 电 压 、 排 流 网 电 流 、 轨 道 对 排 流 网 电 位 、 排 流 网 对 地 电 压 的 解 析 表 达 式 。 经 过 仿 真 得 出 只 用 排 流 网 排 流 、 只 用 地 网 排 流 以 及 二 者 共 用 的 情 况 下 ， 杂 散 电 流 的 分 布 变 化 情 况 。 列 车 在 每 个 站 台 之 间 都 要 经 历 加 速 、 匀 速 、 减 速 以 及

17、刹 车 ， 每 个 车 段 长 短 不 一 ， 使 负 荷 变 化 多 端 。 杂 散 电 流 的 变 化 与 杂 散 电 流 源 的 变 化 应 该 具 有 一 致 性 ， 为 捕 捉 杂 散 电 流 变 化 与 轨 道 交 通 运 行 的 规 律 性 ， 、 提 出 了 一 种 短 时 傅 立 叶 变 换 的 方 法 ， 能 够 在 频 域 范 围 内 分 析 测 量 的 结 果 ， 同 时 得 出 瞬 时 的 功 率 谱 密 度 函 数 ， 使 对 电 压 的 分 析 变 成 对 能 量 的 分 析 ， 消 除 时 间 对 结 果 的 影 响 。 、 对 轨 道 交 通 泄 露 杂 散

18、电 流 的 小 时 变 化 规 律 进 行 了 研 究 ， 并 提 出 了 以 管 道 电 位 偏 移 正 常 电 位 为 计 算 基 准 的 不 对 称 系 数 评 价 杂 散 电 流 影 响 的 大 小 。 负 荷 状 态 的 变 化 直 接 导 致 杂 散 电 流 的 变 化 ， 杂 散 电 流 的 大 小 和 方 向 随 运 输 系 统 的 用 途 、 机 车 的 相 对 位 置 和 加 速 程 度 等 不 同 状 态 而 变 化 ， 分 析 轨 道 交 通 运 行 变 化 及 驱 动 电 流 的 变 化 规 律 进 而 寻 找 杂 散 电 流 的 变 化 是 杂 散 电 流 研 究

19、的 又 一 个 重 点 。 杂 散 电 流 检 测 方 法 及 设 备 杂 散 电 流 的 测 量 方 法 地 铁 杂 散 电 流 难 以 直 接 测 量 ， 通 常 通 过 结 构 对 地 电 位 检 测 来 对 杂 散 电 流 进 行 估 计 。 受 影 响 结 构 的 电 位 正 向 偏 移 程 度 是 评 估 杂 散 电 流 腐 蚀 的 主 要 参 数 。 目 前 ， 世 界 上 常 用 的 检 测 技 术 有 ： 标 准 管 地 （ ） 电 位 测 试 、 密 间 隔 电 位 测 试 技 术 （ ） 、 直 流 电 位 梯 度 法 （ ） 、 测 试 技 术 、 管 中 电 流 衰

20、减 测 试 法 、 变 频 选 频 法 、 直 流 电 流 电 位 法 等 。 管 地 电 位 是 通 过 布 置 于 受 影 响 结 构 正 上 方 的 参 比 电 极 测 量 的 。 为 了 鉴 别 杂 散 电 流 方 向 ， 通 常 采 用 地 表 电 位 梯 度 测 试 法 ， 需 要 使 用 两 个 参 比 电 极 ， 一 个 布 置 在 受 干 扰 的 结 构 上 方 （ 距 离 尽 可 能 小 ） ， 另 一 个 布 置 在 垂 直 方 向 ， 两 者 理 想 距 离 不 小 于 。 埋 地 钢 制 管 道 腐 蚀 防 护 工 程 检 验 （ ） 规 定 ， 当 管 地 电 位

21、正 向 偏 移* 或 土 壤 表 面 电 位 梯 度+ 时 ， 确 认 存 在 直 流 干 扰 ； 当 管 道 上 任 意 点 的 管 地 电 位 较 自 然 电 位 正 向 偏 移* 或 管 道 附 近 土 壤 表 面 电 位 梯 度+ 时 ， 应 采 取 直 流 排 流 保 护 或 其 他 防 护 措 施 。 电 位 测 量 过 程 中 ， 考 虑 到 操 作 条 件 和 对 地 电 场 的 影 响 ， 参 比 电 极 不 能 紧 靠 管 道 。 由 于 土 壤 电 阻 的 存 在 ， 所 测 电 位 值 中 包 含 了 土 壤 压 降 即 降 ， 在 数 据 分 析 处 理 过 程 中

22、应 予 以 消 除 。 李 威 等 对 地 铁 杂 散 电 流 监 测 中 的 降 误 差 进 行 了 分 析 ， 通 过 实 验 验 证 了 的 存 在 。 经 过 假 设 和 理 论 推 导 给 出 了 降 的 消 除 方 法 ， 提 出 了 双 参 比 电 极 的 方 法 并 进 行 了 实 验 验 证 。 ， 对 管 地 电 位 测 量 过 程 中 降 的 消 除 方 法 进 行 了 介 绍 ， 并 给 出 了 一 种 数 值 计 算 方 法 消 除 测 量 过 程 中 的 ， 给 出 了 准 确 管 地 电 位 测 量 值 。 等 给 出 了 杂 散 电 流 计 算 公 式 ， 通

23、过 测 量 管 道 正 上 方 地 面 某 点 和 与 管 道 成 直 角 方 向 的 地 面 上 某 点 之 间 的 电 位 差 来 计 算 电 流 值 的 大 小 。 杂 散 电 流 自 动 检 测 方 法 研 究 轨 道 交 通 直 流 牵 引 系 统 产 生 的 杂 散 电 流 是 动 态 变 化 的 ， 传 统 人 工 测 试 手 段 已 不 能 满 足 测 试 要 求 ， 杂 散 电 流 在 线 自 动 监 测 系 统 得 到 广 泛 应 用 。 李 守 本 等 等 设 计 了 上 海 明 珠 线 杂 散 电 流 检 测 系 统 ， 系 统 由 杂 散 电 流 收 集 网 测 量

24、端 子 、 埋 置 式 参 比 电 极 、 测 量 信 号 电 缆 、 数 据 转 换 箱 及 便 携 式 微 机 检 测 装 置 所 组 成 。 徐 光 强 介 绍 了 大 连 快 轨 号 线 杂 散 电 流 现 场 监 测 系 统 方 案 ， 杂 散 电 流 防 护 监 测 系 统 由 参 比 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 年 月 世 界 科 技 研 究 与 发 展 交 通

25、运 输 第 页 装 置 和 微 机 管 理 系 统 构 成 。 潘 运 涛 等 设 计 了 基 于 总 线 的 分 布 式 计 算 机 检 测 系 统 。 系 统 由 上 位 机 、 总 线 、 现 场 智 能 杂 散 电 流 检 测 仪 三 大 部 分 组 成 ， 在 规 范 的 基 础 上 设 计 了 应 用 层 协 议 和 程 序 。 上 位 机 采 用 作 为 总 线 接 口 卡 ， 采 用 编 程 语 言 设 计 了 应 用 软 件 。 李 增 利 等 结 合 北 京 地 铁 十 号 线 对 杂 散 电 流 监 测 系 统 的 构 成 进 行 了 介 绍 ， 对 监 测 系 统 的

26、参 比 电 极 、 传 感 器 、 信 号 转 接 器 、 监 测 装 置 等 主 要 部 件 的 功 能 进 行 了 说 明 ， 并 针 对 该 线 设 备 现 场 安 装 具 体 情 况 对 监 测 系 统 主 要 部 件 的 施 工 方 法 进 行 了 介 绍 ， 为 今 后 地 铁 杂 散 电 流 监 控 系 统 的 施 工 和 运 营 管 理 提 供 了 参 考 。 李 振 芳 等 介 绍 了 深 圳 地 铁 号 线 杂 散 电 流 实 时 监 测 系 统 的 设 计 与 应 用 ， 系 统 采 用 分 布 式 集 中 监 控 系 统 ， 由 参 比 电 极 、 道 床 收 集 网

27、测 试 端 子 、 高 架 桥 梁 收 集 网 测 试 端 子 、 隧 道 收 集 网 测 试 端 子 、 智 能 传 感 器 、 通 信 电 缆 、 数 据 通 信 转 接 器 、 机 管 理 系 统 等 构 成 ， 将 监 测 的 数 据 传 输 至 上 位 机 处 理 ， 实 现 了 实 时 监 测 的 效 果 。 为 了 解 决 目 前 基 于 极 化 电 位 监 测 的 杂 散 电 流 监 测 方 法 存 在 的 问 题 ， 李 威 等 提 出 了 一 种 采 用 光 纤 传 感 技 术 的 杂 散 电 流 监 测 新 方 法 。 根 据 基 于 法 拉 第 效 应 的 光 纤 电

28、流 传 感 技 术 的 基 本 理 论 ， 搭 建 了 光 纤 电 流 传 感 实 验 系 统 ， 实 验 证 明 了 基 于 光 纤 传 感 技 术 的 杂 散 电 流 监 测 方 法 的 可 行 性 。 缪 云 青 等 提 出 了 自 动 检 测 和 动 态 补 偿 的 开 关 电 源 补 偿 方 案 ， 用 于 对 地 铁 杂 散 电 流 的 积 极 防 治 。 对 模 拟 导 轨 进 行 电 流 补 偿 以 有 效 减 小 或 降 低 地 铁 杂 散 电 流 产 生 ， 设 计 并 实 现 了 实 验 室 地 铁 杂 散 电 流 模 拟 装 置 。 我 国 已 有 几 家 单 位 研

29、究 杂 散 电 流 的 检 测 并 研 制 了 相 关 产 品 ， 其 中 包 括 ： 苏 特 电 气 有 限 公 司 研 制 的 型 矿 用 杂 散 电 流 测 定 仪 ， 上 海 雷 迪 公 司 研 制 的 杂 散 电 流 检 测 仪 以 及 中 国 矿 业 大 学 科 技 发 展 公 司 研 制 的 型 地 铁 杂 散 电 流 腐 蚀 综 合 监 测 系 统 等 。 杂 散 电 流 防 护 措 施 从 根 本 上 消 除 泄 漏 杂 散 电 流 即 可 防 止 杂 散 电 流 腐 蚀 ， 但 这 是 一 种 理 想 状 态 。 在 实 际 工 程 中 应 遵 循 “ 以 防 为 主 、

30、防 排 结 合 ” 的 原 则 。 通 常 所 用 的 方 法 归 纳 起 来 可 分 为 大 三 类 ： （ ） 控 制 和 减 小 杂 散 电 流 产 生 的 根 源 ， 隔 离 所 有 可 能 的 杂 散 电 流 泄 漏 途 径 ； （ ） 对 杂 散 电 流 的 作 用 物 加 强 防 护 ； （ ） 监 测 杂 散 电 流 大 小 ， 以 便 超 标 时 及 时 采 取 措 施 。 源 头 侧 防 护 措 施 控 制 和 减 小 杂 散 电 流 产 生 的 根 源 ， 即 所 谓 “ 源 控 制 ” 类 。 在 供 电 系 统 方 面 ， 可 采 取 提 高 牵 引 电 网 的 供

31、电 电 压 、 实 行 双 边 供 电 、 缩 小 变 电 站 距 离 、 适 当 加 设 绝 缘 的 辅 助 回 流 线 等 措 施 ； 在 轨 道 铺 设 方 面 ， 主 要 是 采 取 加 大 轨 、 地 过 渡 电 阻 ， 减 小 轨 道 纵 向 电 阻 等 措 施 。 轨 道 交 通 本 身 防 护 措 施 在 轨 道 交 通 公 司 一 方 减 少 杂 散 电 流 的 泄 漏 ： （ ） 足 够 的 双 轨 间 的 连 接 ； （ ） 在 考 虑 系 统 经 济 的 情 况 下 ， 尽 量 减 小 变 电 所 之 间 的 距 离 ； （ ） 隔 离 负 馈 线 （ 钢 轨 ） 。

32、新 建 地 铁 线 路 的 牵 引 供 电 系 统 ， 宜 选 用 较 高 的 牵 引 电 压 和 分 布 式 的 牵 引 供 电 方 案 ， 缩 短 直 流 牵 引 馈 电 距 离 。 在 正 常 运 行 情 况 下 ， 地 铁 接 触 网 应 实 行 双 边 供 电 。 馈 电 区 间 两 侧 牵 引 变 电 站 直 流 母 线 上 的 空 载 电 压 值 应 保 持 一 致 ， 不 应 出 现 越 区 供 电 现 象 。 兼 用 作 回 流 的 地 铁 走 行 轨 与 隧 洞 主 体 结 构 （ 或 大 地 ） 之 间 的 过 渡 电 阻 值 （ 按 闭 塞 区 间 分 段 进 行 测

33、量 并 换 算 为 长 度 的 电 阻 值 ） ， 对 于 新 建 线 路 不 应 小 于 ， 对 于 运 行 线 路 不 应 小 于 。 回 流 走 行 轨 应 焊 接 成 长 钢 轨 ， 其 连 接 质 量 应 符 合 有 关 标 准 规 定 ， 且 能 满 足 相 应 等 级 钢 轨 纵 向 电 阻 值 的 要 求 。 地 铁 线 路 中 的 道 岔 与 撤 岔 的 连 接 部 位 应 设 置 铜 引 连 接 线 ， 其 截 面 面 积 不 应 小 于 ， 铜 引 线 与 钢 轨 之 间 应 焊 接 ， 接 头 电 阻 不 应 超 过 长 完 整 轨 道 的 电 阻 值 。 排 流 网

34、收 集 在 城 市 轨 道 交 通 工 程 设 计 中 ， 通 常 都 会 考 虑 以 整 体 道 床 内 钢 筋 或 高 架 桥 梁 及 车 站 主 体 结 构 钢 筋 作 为 收 集 排 流 网 。 杂 散 电 流 从 钢 轨 泄 漏 后 流 入 收 集 排 流 网 ， 在 牵 引 变 电 所 附 近 又 从 收 集 排 流 网 中 流 回 到 钢 轨 ， 返 回 整 流 器 负 极 。 埋 地 结 构 侧 防 护 措 施 轨 道 交 通 产 生 杂 散 电 流 是 不 可 避 免 的 事 实 ， 应 单 独 对 地 铁 附 近 的 地 中 金 属 管 线 结 构 采 取 有 效 的 防

35、蚀 措 施 。 在 设 计 、 选 址 方 面 ， 结 构 物 应 尽 量 远 离 干 扰 源 ； 尽 量 减 小 流 过 被 保 护 金 属 物 中 的 杂 散 电 流 ， 如 在 其 表 面 被 覆 绝 缘 防 护 层 ， 增 大 金 属 物 的 体 电 阻 或 纵 向 电 阻 ， 将 金 属 物 分 段 绝 缘 等 ； 对 金 属 物 作 电 化 学 保 护 ， 如 采 取 排 流 法 ， 阴 极 保 护 ， 阳 极 保 护 等 ， 以 延 长 被 保 护 物 的 工 作 寿 命 。 总 结 而 言 ， 对 地 下 结 构 适 用 的 措 施 有 ： （ ） 在 轨 道 附 近 的 新

36、建 结 构 要 仔 细 选 择 位 置 ； （ ） 避 免 电 缆 与 管 线 和 其 它 结 构 接 触 ； （ ） 管 线 和 电 缆 的 金 属 铠 装 要 绝 缘 ； （ ） 对 结 构 使 用 绝 缘 涂 层 ； （ ） 使 受 腐 蚀 影 响 的 结 构 相 互 连 接 并 与 地 铁 的 回 流 电 路 相 连 。 埋 地 管 道 设 计 、 选 址 杂 散 电 流 腐 蚀 具 有 隐 蔽 性 和 高 危 害 性 ， 在 可 能 的 情 况 下 ， 结 构 物 应 尽 可 能 远 离 干 扰 源 。 输 气 管 道 工 程 设 计 规 范 明 确 规 定 ： 除 管 道 专 用

37、的 隧 道 、 桥 梁 外 ， 线 路 严 禁 通 过 铁 路 或 公 路 的 隧 道 、 桥 梁 、 铁 路 编 组 站 、 大 型 客 运 站 和 变 电 所 ； 当 埋 地 管 道 与 直 流 电 气 化 铁 路 的 路 轨 平 行 接 近 或 交 叉 时 ， 相 互 间 的 距 离 不 应 小 于 ； 非 联 合 保 护 的 平 行 管 道 之 间 的 距 离 不 宜 小 于 。 排 流 法 防 护 将 结 构 物 中 的 杂 散 电 流 ， 人 为 主 动 地 使 之 直 接 流 回 到 干 扰 源 中 或 排 放 到 大 地 中 的 防 护 方 法 称 为 排 流 法 ， 分 为

38、直 流 排 流 、 极 性 排 流 、 强 制 排 流 和 接 地 排 流 四 种 。 排 流 法 在 国 内 外 已 经 得 到 了 较 好 的 应 用 ， 但 各 有 其 使 用 范 围 和 优 缺 点 ， 应 根 据 实 际 应 用 情 况 进 行 合 理 选 取 。 排 流 保 护 仅 为 直 流 干 扰 防 护 的 主 要 的 或 不 可 缺 少 的 措 施 ， 应 限 制 排 流 保 护 系 统 对 其 临 近 的 埋 地 金 属 构 筑 物 的 干 扰 影 响 。 标 准 中 给 出 了 各 种 排 流 的 具 体 做 法 ， 我 国 标 准 中 也 进 行 了 介 绍 。 加

39、强 管 道 阴 极 保 护 系 统 牺 牲 阳 极 法 、 外 加 电 流 法 等 阴 极 保 护 方 法 对 管 道 腐 蚀 起 到 了 极 大 的 抑 制 作 用 ， 同 样 阴 极 保 护 方 法 在 一 定 程 度 上 能 减交 通 运 输 世 界 科 技 研 究 与 发 展 年 月 第 页 少 杂 散 电 流 腐 蚀 造 成 的 影 响 。 在 杂 散 电 流 干 扰 存 在 的 区 域 ， 阴 极 保 护 措 施 需 要 进 行 加 强 。 胡 春 伟 提 出 ， 杂 散 电 流 的 存 在 使 牺 牲 阳 极 的 效 率 变 低 ， 并 提 出 了 用 二 极 管 加 牺 牲 阳

40、 极 的 方 法 来 减 轻 杂 散 电 流 对 管 道 的 影 响 。 指 出 ， 无 杂 散 电 流 影 响 的 管 道 ， 阴 极 保 护 电 位 为 伏 ； 受 杂 散 电 流 影 响 的 管 道 ， 其 保 护 电 位 应 定 为 伏 ， 而 在 管 土 间 电 位 波 动 超 过 毫 伏 时 ， 最 佳 的 保 护 电 位 为 伏 。 因 此 ， 在 杂 散 电 流 影 响 下 ， 可 选 择 较 大 的 保 护 电 流 ， 但 不 应 超 过 涂 层 损 伤 的 电 位 值 。 等 介 绍 了 杂 散 电 流 对 地 下 管 道 阴 极 保 护 影 响 的 评 估 方 法 。 结

41、 论 轨 道 交 通 的 运 行 会 产 生 杂 散 电 流 ， 杂 散 电 流 会 对 埋 地 管 道 等 金 属 构 筑 物 造 成 腐 蚀 。 杂 散 电 流 腐 蚀 属 于 电 化 学 腐 蚀 ， 由 于 腐 蚀 的 隐 蔽 性 和 突 发 性 ， 往 往 会 造 成 灾 难 性 的 后 果 ， 对 杂 散 电 流 腐 蚀 必 须 给 予 足 够 的 重 视 。 由 于 杂 散 电 流 分 布 的 无 规 律 性 和 影 响 因 素 的 复 杂 性 ， 严 格 意 义 上 杂 散 电 流 分 布 的 数 学 模 型 很 难 推 导 ， 国 内 外 研 究 人 员 按 不 同 的 假 定 条 件 ， 运 用 解 析 法 对 轨 道 电 位 和 杂 散 电 流 的 分 布 进 行 研 究 ， 得 出 了 杂 散 电 流 的 分 布 规 律 及 其 影 响 因 素 。 分 析 杂 散 电 流 的 时 间 变 化 性 及 其 与 轨 道 交 通 运 行 变 化 之 间 的 关 联 性 是 杂 散 电 流 研 究 的 重 点 之 一