轨道交通杂散电流分布特性及检测研究

发布时间：2021-04-21 06:05

　　在城市轨道交通中,钢轨不仅仅起着运行线路的作用,而且作为牵引电流回流至牵引变电所的引流导体。然而钢轨很难做到与大地完全绝缘,同时钢轨自身电阻的存在导致少部分电流不通过钢轨回流至牵引变电所而流入大地,这部分流入大地的杂散电流会严重影响到列车的正常运行以及加速附近埋地金属结构的腐蚀,甚至能够威胁到人身安全。因此研究杂散电流的分布特性和对杂散电流腐蚀的检测具有重大意义。本文首先将地铁车辆牵引特性引入直流牵引系统,建立了地铁杂散电流和地铁车辆运行特性之间的动态分布模型,分析在牵引特征下杂散电流的分布情况,并且考虑牵引路径中坡度、隧道、曲线等相关阻力对杂散电流分布的影响。结果表明地铁车辆牵引特性及牵引路径等相关因素对杂散电流的影响值得关注。针对目前对杂散电流分布模型的研究都基于列车处于静止状态下,且对埋地金属腐蚀的评估大多建立在计算杂散电流的大小作为反映埋地金属腐蚀程度的间接指标,而本文结合了广州地铁2号线的数据,建立了动态列车的有限元模型,分析了杂散电流和管道电位的动态分布特性,并通过多物理场耦合定量的计算在不同土壤电阻率和不同管道埋地深度下的管道总腐蚀量。结果表明,多物理场耦合计算管道的总腐... 

【文章来源】：华东交通大学江西省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 杂散电流分布模型
        1.2.2 杂散电流的检测
    1.3 论文的主要研究内容
    1.4 主要创新点
第二章 杂散电流腐蚀机理及防护
    2.1 腐蚀的定义和分类
    2.2 电化学腐蚀
    2.3 电解法则
    2.4 地铁杂散电流腐蚀原理
        2.4.1 直流牵引系统的组成
        2.4.2 杂散电流的形成
    2.5 杂散电流腐蚀的危害
    2.6 杂散电流的防护
        2.6.1 被动型防护法
        2.6.2 主动型防护法
        2.6.3 防护措施
    2.7 本章小结
第三章 考虑地铁车辆牵引因素下杂散电流的分布规律
    3.1 双边供电静态分布模型
    3.2 地铁车辆牵引计算
        3.2.1 列车的受力分析
        3.2.2 列车运动方程
    3.3 牵引电流动态分布
    3.4 牵引加速和制动减速时杂散电流和轨道电压的动态分布
    3.5 附加阻力下的杂散电流和轨道电压仿真分析
        3.5.1 坡度对地铁杂散电流和轨道电压的影响
        3.5.2 隧道阻力对杂散电流和轨道电压的影响
        3.5.3 曲线阻力对杂散电流和轨道电压的影响
    3.6 本章小结
第四章 动态列车下杂散电流的腐蚀计算及阴极保护特性分析
    4.1 有限元简介
    4.2 广州地铁2号线简介
        4.2.1 列车的牵引性能
        4.2.2 列车的制动性能
    4.3 列车编组
    4.4 牵引电流
    4.5 动态列车有限元模型
        4.5.1 动态列车有限元模型
        4.5.2 基本方程
    4.6 网格剖分及求解器设置
        4.6.1 网格剖分
        4.6.2 求解器设置
    4.7 仿真结果分析
        4.7.1 不同时刻下杂散电流和轨道电流的动态分布
        4.7.2 不同时刻下管道电位的动态分布
        4.7.3 考虑管道在不同埋地深度下的腐蚀计算
        4.7.4 考虑不同土壤电阻率下的腐蚀计算
    4.8 多根埋地管道下杂散电流的分布
    4.9 本章小结
第五章 杂散电流腐蚀实验及检测
    5.1 杂散电流腐蚀实验
        5.1.1 实验材料的准备
        5.1.2 实验设计
        5.1.3模拟实验
    5.2 电磁声谐振检测实验
        5.2.1 EMAR检测的原理
        5.2.2 实验原理
        5.2.3 实验设计
    5.3 检测结果处理与分析
        5.3.1 不同溶液电导率的谐振频谱分析
        5.3.2 不同埋设深度的谐振频谱分析
        5.3.3 误差分析
    5.4 本章小结
第六章 总结
    6.1 主要工作回顾
    6.2 本课题今后需进一步研究的地方
参考文献
个人简历在读期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]城市轨道交通轨地过渡电阻对杂散电流分布特性的影响[J]. 朱峰,李嘉成,曾海波,邱日强.  高电压技术. 2018(08)
[2]埋地管道动态直流杂散电流干扰评估及防护技术的研究现状[J]. 覃慧敏,都业强,吕超,杜艳霞.  腐蚀与防护. 2018(06)
[3]杂散电流及氯离子腐蚀共同作用下钢纤维混凝土强度的试验[J]. 林龙镔,赖秀英,丰正伟.  厦门大学学报(自然科学版). 2018(03)
[4]兰州地铁1号线杂散电流分布规律试验研究[J]. 李亚宁,高晓红.  自动化仪表. 2018(02)
[5]城市轨道交通轨地绝缘破损时杂散电流解析分析[J]. 孟絮絮,张栋梁,袁志昌.  城市轨道交通研究. 2017(11)
[6]不同牵引策略下地铁杂散电流动态分布研究[J]. 张栋梁,刘颖熙,吴晗.  城市轨道交通研究. 2017(09)
[7]多列车运行情况下的地铁杂散电流分析[J]. 梅进武,林国松.  电气化铁道. 2017(04)
[8]加设排流网情况下杂散电流场仿真分析[J]. 裴潇湘.  电气化铁道. 2017(04)
[9]“十三五”城轨交通发展形势报告[J]. 包叙定.  城市轨道交通. 2016(01)
[10]地铁走行轨对地过渡电阻杂散电流分布的影响[J]. 蔡力,王建国,樊亚东,周蜜,龚孟荣,刘思雯.  高电压技术. 2015(11)

博士论文
[1]埋地金属管线的杂散电流腐蚀防护研究[D]. 曹阿林.重庆大学 2010

硕士论文
[1]基于CDEGS的杂散电流动态特性分析[D]. 刘明杰.西南交通大学 2018
[2]城市轨道交通杂散电流分布特性及仿真研究[D]. 李嘉成.西南交通大学 2017
[3]地铁杂散电流场三维有限元仿真与防护研究[D]. 裴潇湘.兰州交通大学 2015
[4]城市轨道交通直流牵引供电系统接地方案的研究[D]. 高勇.西南交通大学 2015
[5]面向地铁杂散电流监测的光纤传感器研究[D]. 辛改芳.中国矿业大学 2014
[6]地铁排流网系统的设计研究[D]. 邓琴.西南交通大学 2012
[7]多列车运行下地铁杂散电流分布研究[D]. 汪佳.西南交通大学 2012



本文编号：3151207