基于CDEGS的地铁杂散电流仿真研究

摘要

地铁是缓解城市交通压力、促进城市化进程的有效工具。地铁在带给人们交通便捷的同时也存在诸多问题，其中直流杂散电流对地铁结构基础及周围金属结构的电化学腐蚀是危害较大的问题之一。
　　为了进一步明确地铁杂散电流的相关特性以减小其腐蚀危害，本文利用专业软件CDEGS进行了系统的仿真模拟研究。利用该软件中的MALZ模块建立了地铁三维立体隧道模型;通过与电阻网络模型理论结果、模拟实验结果以及现场测试数据的对比验证了所建模型的适用性及正确性;在该模型的基础上模拟研究了双边供电方式下参数连续分布和离散分布时的杂散电流的静态特性以及在不同负荷下的动态特性;定义了排流网的排流效能并通过仿真分析了排流效能的影响因素;基于该模型利用直流伏安法对轨-地过渡电阻进行了仿真测试得到了影响过渡电阻的因素及其影响关系。
　　通过该系统的仿真研究及理论分析得到以下结论:
　　结构钢筋、排流网不同钢筋之间的电流在数值上存在差异，靠近轨道的钢筋易受腐蚀;轨道纵向电阻部分变大对杂散电流的影响是“段作用”，轨道绝缘损坏对杂散电流的作用是“点”作用，实际中要格外重视轨道纵向电阻的变化;轨道不论排流与否都处于受腐蚀状态，尤其是区间中间部位的腐蚀情况最为严重;排流网的排流效能与是否排流关系不大，且排流时杂散电流总量是不排流的近4倍;采用集中分布方式、排流网尽可能靠近轨道将有利于提高其排流效能;区间过渡电阻主要集中在轨道绝缘层上，保持轨道绝缘层良好是提高过渡电阻唯一可靠的方法。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 研究意义

1．4 论文结构及创新点

第2章 传统电阻网络模型方法

2．1 电阻网络模型及其条件

2．2 基于电阻网络模型的理论分析

2．3 电阻网络模型的优点及其局限

2．4 本章小结

第3章 CDEGS建模及其验证

3．1 CDEGS简介

3．2 建立CDEGS地铁结构模型

3．2．1 地铁组织结构

3．2．2 模型的建立

3．2．3 模型参数的选择

3．3 CDEGS模型的对比验证

3．3．1 电阻网络模型

3．3．2 CDEGS仿真模型

3．3．3 模拟实验

3．3．4 现场测试

3．4 本章小结

第4章 杂散电流的静态模拟分析

4．1 连续参数下的静态分析

4．1．1 不排流情况

4．1．2 排流情况

4．2 离散参数下的静态分析

4．2．1 轨道纵向电阻部分变大

4．2．2 轨-地过渡电阻部分变小

4．2．3 排流网断裂

4．2．4 结构钢筋断裂

4．3 本章小结

第5章 杂散电流的动态模拟分析

5．1 研究流程及参数设置

5．2 理想负荷下的动态分析

5．2．1 不排流情况

5．2．2 排流情况

5．3 实际负荷下的动态分析

5．3．1 不排流情况

5．3．2 排流情况

5．4 本章小结

第6章 排流效能和区间过渡电阻模拟研究

6．1 排流网的排流效能分析研究

6．1．1 排流网的排流效能

6．1．2 确定参数与研究流程

6．1．3 不同条件下的排流效能分析研究

6．1．4 关于排流网排流量的理论分析

6．2 区间过渡电阻模拟研究

6．2．1 过渡电阻测试原理及存在的问题

6．2．2 确定参数和仿真测试流程

6．2．3 不同条件下的过渡电阻模拟测试

6．3 本章小结

结论

致谢

参考文献

附录

攻读硕士期间发表的论文及科研成果