地鐵雜散電流場三維有限元仿真與防護研究.pdf

1、地鐵采用直流牽引供電的方式，鋼軌作為回流軌，電流由鋼軌流回至牽引變電所，然而鋼軌和大地之間做不到完全絕緣，部分電流會由鋼軌泄漏到大地形成雜散電流。雜散電流會使埋地金屬結構發(fā)生電化學腐蝕，嚴重影響城市軌道交通的正常運行，甚至威脅到人身安全。因此構建合理的地鐵雜散電流場模型，找到影響雜散電流的因素和影響范圍并據(jù)此研討地鐵雜散電流的防護措施是具有重大意義的。
　　目前地鐵雜散電流分布的模型主要是電路元件模型，其雖然能夠求解鋼軌上各節(jié)點的

2、電位情況和排流網(wǎng)上各節(jié)點的電位情況，但是不能進一步求解地鐵隧道周圍和地下各個位置的電位值也不能對排流網(wǎng)本身腐蝕風險進行評估，特別對于地鐵隧道的復雜結構和周圍復雜的地質(zhì)情況。因此，利用ANSYS有限元軟件建立三維地鐵雜散電流場模型并進行仿真計算。通過建立不同類型隧道、不同土壤分層、不同加載電流和是否有排流網(wǎng)的情況，計算得出地鐵隧道周圍和地下各個位置的電位，從而可以清楚的知道處于該電場的埋地金屬是否遭受腐蝕的風險以及排流網(wǎng)本身是否受到腐蝕風

3、險的情況，以此可以確定雜散電流的防護范圍，以便有針對性的采取相應的措施。主要內(nèi)容如下：
　　(1)通過對雜散電流定義、電化學腐蝕機理的研究及地鐵工程實際資料的參考，分析總結了雜散電流的危害。
　　(2)通過建立理想條件下的電阻網(wǎng)絡結構地鐵雜散電流分布的電路元件模型推導雜散電流、軌道電流及軌道電壓表達式，分析了雜散電流的分布規(guī)律及影響因素。但鑒于忽略了許多的不確定因素，嚴格意義上的雜散電流理論公式推導困難，即使能夠推導出來的精