地鐵雜散電流場三維有限元仿真與防護(hù)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(jié)構(gòu)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，嚴(yán)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(gòu)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(hù)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(jìn)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(fēng)險進(jìn)行評估，特別對于地鐵隧道的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和周圍復(fù)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(jìn)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(fēng)險以及排流網(wǎng)本身是否受到腐蝕風(fēng)

3、險的情況，以此可以確定雜散電流的防護(hù)范圍，以便有針對性的采取相應(yīng)的措施。主要內(nèi)容如下：
　　(1)通過對雜散電流定義、電化學(xué)腐蝕機(jī)理的研究及地鐵工程實際資料的參考，分析總結(jié)了雜散電流的危害。
　　(2)通過建立理想條件下的電阻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)地鐵雜散電流分布的電路元件模型推導(dǎo)雜散電流、軌道電流及軌道電壓表達(dá)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(yán)格意義上的雜散電流理論公式推導(dǎo)困難，即使能夠推導(dǎo)出來的精