河南志超市政工程有限公司 河南商丘 476000
摘要：城市轨道交通车辆段是整条线路的绝缘薄弱位置。该位置杂散电流问题相对严重，而针对其分布规律缺乏相应的研究。对车辆段杂散电流相关参数进行了现场测试，发现线路运营过程中大地中大量的杂散电流进入车辆段轨道，并经单向导通装置流向正线。通过单向导通装置中流经的电流、轨地电位、土壤电位梯度及杂散电流方向等参数，分析了车辆段杂散电流的分布规律，并设计出车辆段杂散电流监测系统。
关键词：城市轨道交通；车辆段；杂散电流；监测系统
引言
在城市轨道交通运输系统中，通常采用DC电力牵引供电方式，接触网（或第三轨）为正极，运行轨道为负回流线。驱动机车的牵引电机会在电力机车获取动能后就将电能转换为动能，然后经由与机车车轮相接触的轨道回流至轨道交通牵引变电所。因大地也是导体且电位为零，所以在回流过程中会有一部分将流入大地，一部分会沿着大地流向牵引变电所；而此时将会一直留在大地中的电流就是杂散电流。轨道交通杂散电流对地铁周围地下金属管道、主体结构中的钢筋发生电化学腐蚀，这样就会缩短金属管线的寿命，降低地下钢筋混凝土结构的强度和耐久度，甚至会造成重大人生事故的发生。因此我们必须通过采取防护措施来解决这个问题。
1杂散电流的形成与危害
1.1地下杂散电流的形成
在直流牵引供电系统中，牵引变电站的正极与接触网相连，以钢轨作为负极回流导体，经过回流线与牵引变电站的负极相连。在轨道交通运营时，钢轨中流过电流，在走行轨其自身电阻上会形成一个对地的电位分布，使走行轨中一部分电流通过过渡电阻向道床和主体结构钢筋泄漏，并在某个地方将流回走行轨和牵引变电所负极。泄漏到道床及主体结构钢筋的电流好像迷失方向一样，哪里电位低，它就流向哪里，哪里电阻率低就从哪里流过，形成杂散电流，也称迷流。轨道交通杂散电流形成原理图如下图所示。
.png)
轨道交通杂散电流形成原理图
1.2杂散电流的危害
首先，杂散电流在流出主体结构钢筋和城市自来水、煤气及石油等其他金属管线处时会产生电化学腐蚀，尤其城轨运行很多年后，走行轨与道床之间的绝缘扣件就会发生老化而且外表也会脏污，从而将会减小走行轨和排流网之间的过渡电阻，则杂散电流增大，日积月累，造成比较严重的腐蚀。其次，轨道交通系统的钢轨及其一些附件存在比较严重的腐蚀，特别是钉入道床的道钉不但经常会被杂散电流腐蚀，而且还会因为钢钉已钉入地下而很难发现腐蚀状态。除以上两个方面以外，杂散电流还会使钢轨电位限制器发生误动作，从而使得牵引变电所负极会被作为排流柜使用，这样也会降低钢轨电位限制器的使用寿命。
2城市轨道交通杂散电流动态监测分析及应用
2.1列车位置检测方案
出入段两组股道一般设置两台单导柜，每台单导柜各控制进出库一组股道。A类机车最大宽度为3m，故可选用2m漫反射光电传感器。漫反射型光电传感器，是由单发射器组成，发射器发出的光线直接由被测物反射回接收器，其有效探测距离2m，实际测量距离1.6m，防护等级IP65。此种方案适合用在出入段和股道数较少的停车场或者车辆段绝缘节单导位置，仅需设一根安装立柱，无需调节对射角度。改造后的单导装置平时断开，钢轨也通过绝缘结断开，车辆段内的杂散电流与正线钢轨间无通路，杂散电流不能通过出入段线钢轨流回正线牵引变电所；因车辆在通过绝缘结位置时，接触器闭合，前后钢轨形成电气通路，不存在前后钢轨电位压差，所以避免了钢轨产生打火现象；新增的传感器和控制回路技术成熟，能够实现预期控制效果。
2.2测防端子连接
连接端子的检查、排流网在连接端子连接前的测试是工序交接验收的重要内容，此项工作由连接端子及排流网施工单位负责，杂散电流施工单位、施工双方监理参加。测试用仪表应在计量检定有效期内，测试方法正确。本工作在线路上进行，应设专职安全防护员进行防护。（１）测量。测量所连接的连接端子间距，在测量位置处用油漆或防水笔作好标记（编号），并记录下测量区段名称、标记编号及测量间距长度。根据连接端子连接后的电缆弯曲度，接线端子长度等数据及结构伸缩情况计算出所需连接电缆长度，然后将测量区段名称、标记编号及实际电缆长度数据列表，整理交给测试端子连接电缆终端制作人员。（２）连接电缆终端制作。根据测量列表数据，按照终端头工艺制作连接电缆终端，并在终端头制作好的连接电缆上作好标记。（３）连接端子除锈。连接端子连接前应用钢丝刷、砂纸及磨光机将表面污垢及氧化层打磨干净。（４）连接端子连接。连接电缆接线端子与连接端子采用螺栓连接，连接处表面涂导电脂。连接完成后，对所有外露金属部分涂刷沥青漆进行防腐处理。连接的连接端子间距较大、连接电缆较长以致有可能影响行车安全，在连接端子连接工作完成后，需对连接电缆整理和固定。电缆整理后应有一定弛度，电缆固定点不小于两个，转弯处也应进行固定。（５）质量控制。①连接端子连接前，应对其连接接触面进行打磨除锈；②连接端子与接线端子的连接螺栓应用力矩扳手紧固；③连接端子连接完毕后必须对所有外露金属件进行防腐处理。
2.3车辆段与出入段线位置单向导通电流与轨地电位
车辆段轨道对地整体绝缘电阻较低，其整体绝缘较差，是整条线路的绝缘薄弱点。通过现场测试发现，当正线上的杂散电流流入大地时，会有一部分电流流向车辆段；当车辆段附近正线轨道电位为负时，处于车辆段地下杂散电流会流向钢轨，并通过单向导通装置流向正线。在这种情况下，车辆段内即使没有列车运行，也存在杂散电流腐蚀及危及人身安全等问题。现场测试结果如图１所示，其中单向导通电流正方向为车辆段轨道流向正线轨道方向。由图１可知，由于单向导通装置的存在，正线轨道的电流不会流向车辆段轨道。但在白天正线列车运营时，电流会持续从车辆轨道通过单向导通装置流向正线。该电流的幅值最大可达１ ０００Ａ，且在车辆段内无列车时该电流一直存在。
.png)
结语
综上所述，杂散电流在地铁运营时，对主体结构及金属管线危害极大，做好杂散电流的防护工作至关重要，所以在施工时要做好杂散电流收集网和走行轨与道床的绝缘，运营时要做好杂散电流监测工作，通过监测指导防护，从而延长地铁结构主体的使用寿命，保证地铁的运营安全。
参考文献：
[1]张泽萌.地铁杂散电流防护措施的研究[D].成都：西南交通大学，2015.
[2]李学武．城市轨道交通供变电技术［M］．成都：西南交通大学出版社，2016，：166-199．