轨道交通对埋地管道管地电位的影响机理模型及其关联性分析

发布时间：2017-03-29 14:10

  本文关键词：轨道交通对埋地管道管地电位的影响机理模型及其关联性分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高铁和城市轨道交通大力发展,不可避免会有轨道交通电流由走行轨泄入大地,形成杂散电流,对埋地油气管线产生腐蚀。随着金属管道铺设长度逐年增加,管道的安全性也越来越受到人们的重视,其中,杂散电流是影响管道安全的重要因素。然而,目前对于轨道交通对埋地管道管地电位的影响机理模型研究还比较不足,不能把轨道交通运行状况和管地电位有效的联系起来,在实际管道维护工作中,管道运营者通过管地电位检测到了杂散电流,但地铁运营商不予承认。因此,有必要对轨道交通对埋地管道管地电位的影响机理模型进行分析,探讨轨道交通与管地电位异常之间的联系。通过文献资料调研,研究了现有杂散电流分布的数学模型:BP神经网络模型,基于电场的杂散电流模型和电路元件模型,分析了各种模型的主要特点。针对轨道交通有一辆机车、轨道附近埋地管道防腐层有一个破损漏点的情况,构建了单机车单漏点数学模型,建立了控制方程和边界条件,对模型进行了求解。采用某市受轨道交通影响的某段埋地管道上管地电位的实测结果与模拟结果相比较,验证了该模型的有效性。并对单位长度走行轨电阻,机车负荷电流,相邻牵引变电所之间的距离等因素对埋地管道管地进行了敏感性分析,分析发现,其中与管地电位变化幅度成正相关的因素有单位长度走行轨电阻,机车负荷电流,相邻牵引变电所之间的距离;与管地电位变化幅度成负相关的因素有走行轨对金属管道过渡电阻;基本不相关的因素有走行轨对地过渡电阻。在单机车单漏点模型的基础上考虑轨道上有2辆机车,或者管道上有2个漏点的情况,建立了单机车双漏点模型和双机车单漏点模型,研究了漏点数量和机车数量对于管地电位的影响,模拟发现,漏点数量和机车数量会直接影响管地电位的变化情况,使轨道交通与管地电位之间的关系更加复杂。结合模型,探讨了电焊、高压输电线和轨道交通三种干扰源对管地电位造成的影响,分季节,小时,分钟,随机四种情况探讨了三种干扰源与管地电位变化之间的关联,计算了轨道对地电位和管地电位的相关系数,从数学角度上证明了管地电位异常与轨道交通存在密切联系。
【关键词】：杂散电流 轨道交通 数学模型 关联性分析
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE988.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号表11-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 引言12-14
• 1.2 轨道交通对埋地管道影响的研究进展14-24
• 1.2.1 BP神经网络模型16-17
• 1.2.2 基于电场的杂散电流模型17
• 1.2.3 电路元件模型17-24
• 1.3 现存电路元件模型的不足之处24
• 1.4 本文研究内容24-26
• 第二章 单机车单漏点模型26-53
• 2.1 模型构建26-34
• 2.1.1 研究对象26-28
• 2.1.2 假设条件28
• 2.1.3 控制方程与边界条件28-30
• 2.1.4 模型求解30-34
• 2.2 模型验证34-36
• 2.3 影响管地电位的因素的敏感性分析36-52
• 2.3.1 左侧和右侧阴极保护测试桩处模拟管地电位对比36-37
• 2.3.2 管道漏点对应走行轨位置对于管地电位的影响37-39
• 2.3.3 走行轨电阻对于管地电位的影响39-40
• 2.3.4 负荷电流对于管地电位的影响40-41
• 2.3.5 两个相邻变电所之间的距离对于管地电位的影响41-42
• 2.3.6 走行轨对地过渡电阻对于管地电位的影响42
• 2.3.7 走行轨对金属管道过渡电阻对于管地电位的影响42-43
• 2.3.8 机车运行状态对于管地电位的影响43-49
• 2.3.9 越区供电对管地电位的影响49-50
• 2.3.10 小结50-52
• 2.4 本章小结52-53
• 第三章 多机车多漏点模型53-76
• 3.1 单机车双漏点模型构建53-65
• 3.1.1 研究对象53-55
• 3.1.2 假设条件55
• 3.1.3 控制方程与边界条件55-57
• 3.1.4 模型求解57-60
• 3.1.5 阴极保护测试桩处管地电位模拟60-61
• 3.1.6 影响管地电位的因素的敏感性分析61-65
• 3.2 双机车单漏点模型构建65-75
• 3.2.1 研究对象65-66
• 3.2.2 假设条件66-67
• 3.2.3 控制方程与边界条件67-70
• 3.2.4 模型求解70-74
• 3.2.5 阴极保护测试桩处管地电位模拟74-75
• 3.3 本章小结75-76
• 第四章 管道杂散电流与干扰源关联性分析76-90
• 4.1 简介76
• 4.2 关联因素分析76-87
• 4.2.1 干扰源类别分析76-81
• 4.2.2 干扰源距离判断81-84
• 4.2.3 干扰源的时间相关性分析84-87
• 4.3 相关性分析87-89
• 4.4 本章小结89-90
• 结论90-92
• 参考文献92-96
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果96-97
• 致谢97-98
• 附件98

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