地铁工程杂散电流监测防护系统讲稿

杂散电流监测防护系统1引言

在城市地铁和轻轨等轨道交通运输系统中，一般采用直流牵引，走行轨回流，因此，不可避免会有电流从走行轨泄入大地，对地下或地面的金属构件如结构钢筋、地下管线等产生严重的腐蚀。腐蚀不仅造成大量的金属损失，更为严重的是，可能造成结构的破坏和其他系统的损害，由于腐蚀的隐蔽性和突发性，一旦发生事故，往往会造成灾难性的后果，因此，对杂散电流防护必须给予足够的重视。所做工作中国矿业大学长期从事煤矿井下杂散电流的研究、监测工作，在杂散电流的危害、机理、监测、防治等方面积累了大量经验。出版了《杂散电流及其防护》专著，煤炭工业出版社，1986。作为主要起草人，参与制定了相关的煤炭行业标准，杂散电流测试方法和装置在煤炭行业得到广泛应用。所做工作1999年开始与广州地铁总公司在地铁杂散电流防护方面进行了科研，首次研发了杂散电流监测系统，应用在广州地铁一号线。2001年与上海地铁建设公司合作，开发研制了DZJ-2型地铁杂散电流监测系统，通过了上海市科委的科技成果鉴定，并获得了国家专利。2006年研制出DZJ-3型分布式杂散电流监测防护系统，并通过了教育部科技成果鉴定。目前已应用在广州、武汉、深圳、上海、大连、南京、北京等城市轨道交通工程。2危害在地铁（或轻轨）等直流电气化轨道运输系统中以轨道作为回流导体，由于钢轨不可能对地完全绝缘，而且回流轨存在电压降，因而导致一部分负荷电流，从轨道流到轨枕和道床及地下钢轨金属设施中去，这部分电流，就是杂散电流（迷流）。

杂散电流示意图杂散电流所经过的路径可概括为两个串联的腐蚀电池，即电池Ⅰ：A钢轨（阳极区）→B道床→C排流网（阴极区）电池Ⅱ：D排流网（阳极区）→E道床→F钢轨（阴极区）2-1杂散电流腐蚀金属

杂散电流对地铁或轻轨隧道结构钢筋及地下钢铁金属设施，产生严重的腐蚀。杂散电流引起的腐蚀比自然腐蚀要剧烈得多。杂散电流引起的腐蚀与钢铁在电解质中发生的自然腐蚀不同，杂散电流腐蚀是由于外部电源泄漏的电流作用而引起的结果，而自然腐蚀的电流是自发进行的，且杂散电流在数值上要比自然腐蚀的电流大几十倍，甚至上千倍。腐蚀强度大，危害大。范围广，随机性强。腐蚀激烈，腐蚀集中于局部位置，当有防腐层时，往往集中于防腐层的缺陷部位。根据法拉第电解定律，每1安培的杂散电流，每年可腐蚀钢铁金属9.11kg。排流网是杂散电流的良好通道，在回电点附近，杂散电流从排流网的结构钢中流出。排流网的结构钢因失去电子，而带正电，铁离子与水蒸气中的硫酸根离子作用而变成硫酸盐，因而被腐蚀。地铁隧道或轻轨基础为混凝土结构，排流网总的钢筋有杂散电流流出时，钢筋的电位将发生正向偏移（阳极极化）。阳极电流（流出的杂散电流）和阳极电位变化的规律，阳极极化曲线如图2所示。阳极极化曲线我国的CJJ49-92行业标准：《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》第3.0.5条中规定：对于主体混凝土结构的钢筋极化电压的正向偏移值不得大于0.5V，这一条作为防腐蚀的标准。排流网结构钢筋的极化电位时可以测试出来的，如图3所示。参比电极的的本体电位位

结构钢钢极化电位位测量原理理图在排流网与与轨道之间间的水泥基基础上装设设参比电极极，则可测测出V1与V2，ΔV=V1-V2即为排流网网结构钢筋筋与水泥基基础间的电电位差（极极化电位））。2-2杂散电流破破坏混凝土土结构杂散电流通通过混凝土土时对混凝凝土本身并并不产生影影响。但如如果有钢筋筋存在，则则钢筋起汇汇集电流的的作用并把把电流引导导到排流点点。在杂散电流流由混凝土土进入钢筋筋之处，钢钢筋呈阴极极。如果阴阴极析氢且且氢气不能能从混凝土土逸出，就就会形成等等静压力，，使钢筋与与混凝土脱脱开。在电流离开开钢筋的部部位，钢筋筋呈阳极发发生腐蚀并并形成腐蚀蚀产物Fe(OH)2、Fe2O3.2xH2O（红锈）、、Fe3O4（黑锈）等等。腐蚀产产物在阳极极处的堆积积会以机械械作用排挤挤混凝土而而使之开裂裂。根据研究，，红锈的体体积可大到到原来钢筋筋体积的4倍，黑锈体体积可大到到原来的2倍。铁锈的的形成，使使钢筋体积积膨胀，进进而对周围围混凝土产产生压力，，使混凝土土内部形成成拉应力。。由于混凝凝土的抗拉拉强度很低低，一般只只有0.88MPa～1.5MPa，使混凝土土沿钢筋方方向开裂。。2-3杂散电流腐腐蚀埋地管管线地铁系统附附近的埋地地管线主要要有自来水水管线、石石油管线、、蒸汽管线线、煤气管管线、等公公共事业管管线以及各各种电缆管管等。埋地管线容容易集积杂杂散电流，，故易受腐腐蚀，在设设计和建造造地铁时不不考虑此问问题会产生生极其严重重的后果。。我国东北石石油管道系系统，穿越越某直流电电气化铁路路，埋地三三年就发生生了腐蚀穿穿孔，腐蚀蚀速度达到到2.0~2.5mm/年；上海有有一向虹桥桥机场输油油的石油管管道，穿越越上海地铁铁1号线，已经经发生了腐腐蚀。2-4杂散电流造造成人身触触电地铁轨道为为长轨，是是由多节轨轨道焊接而而成，因此此轨道接缝缝电阻值较较大，而使使轨道与结结构钢之间间的电位差差增加，如如果轨道接接缝处开焊焊，轨道接接缝电阻更更大，这使使轨道与结结构钢之间间的电位差差更高。如图4所示，在站站台上，地地铁乘客手手脚之间的的电位差为为ΔV，当这个电电位差很高高时，人就就有死亡的的危险。德德国标准VDE0115规定：这个个电位差不不得超过92V。监测轨道对对结构钢筋筋的电位变变化，就可可以监测轨轨道纵向电电阻值的变变化，也就就可以监测测走行轨回回流的情况况。2-5杂散电流烧烧毁排流设设备轨道与轨枕枕之间有绝绝缘相隔，，如果由于于某种原因因，绝缘物物损坏，轨轨道与排流流网短路，，这时将有有非常大的的杂散电流流，通过排排流网、排排流柜，流流回牵引变变流所，排排流柜中的的核心元件件排流二极极管的容量量有限，一一般通流能能力不超过过200A，因此过大大的杂散电电流可能烧烧毁排流柜柜。如果排流柜柜设置熔断断器保护，，会造成排排流支路的的中断，在在最需要排排流的时候候，排流柜柜起不到应应有的作用用。2-6杂散电流对对通信的影影响杂散电流除除腐蚀地下下管线外，，杂散电流流使通信导导线与附近近大地形成成电位差，，会在接地地的通信设设备机架上上形成高电电位，影响响通信，甚甚至危及设设备和人员员的安全。。3杂散电流危危害防护的的方法地铁（或轻轻轨）工程程是大型的的重点工程程，必须贯贯彻“百年年大计、质质量第一””的方针，，所以做好好地铁杂散散电流防护护是保证地地铁工程质质量相当重重要的一环环。对杂散电流流防护的原原则，应该该：“以以防为主，，以排为辅辅，加强监监测，防止止外泄”。。3-1改进轨道交交通系统减小回流轨轨的电阻增加回流轨轨的截面积积为回流提供供一个连续续的电气通通路减小变电所所之间的距距离增加泄漏路路径对地电电阻增加轨道对对地电阻正线轨道的的分段处理理车辆段的轨轨道的绝缘缘隔离3-2改进轨道交交通系统附附近的地地下金属结结构在轨道附近近的新建结结构要仔细细选择位置置避免电缆与与管线和其其它结构接接触管线和电缆缆的金属铠铠装要绝缘缘对结构使用用绝缘涂层层使受腐蚀影影响的结构构相互连接接并与地铁铁的回流电电路相连3-3其他措施控制钢轨电电压恒定，，使漏泄电电流减至最最小。按照照其所在处处钢轨对地地电压的高高低把负馈馈电线的电电压恰当地地叠加到钢钢轨上，使使钢轨电压压各处相同同，从而消消除钢轨与与大地间的的电位差。。通过向埋地地电极施加加支流偏压压来吸收钢钢轨对地漏漏泄电流。。在有道岔岔、铁路桥桥梁、隧洞洞或路基状状况不良而而容易产尘尘漏泄电流流之处的附附近埋设电电极，在电电极与钢轨轨间设置支支流电源。。适当调节节电源的电电压和极性性，可使该该部位的漏漏泄电路基基本上完全全被电极吸吸收或由电电极排出，，从而大幅幅度地减少少流经埋地地结构物中中的杂散电电流，显著著减轻其腐腐蚀。杂散电流分分布的一般般规律1）当列车运运行在区间间中间位置置时轨道电电压为正的的最大值，，此时也对对应着杂散散电流出现现最大值。。在回流点点处轨道电电压为负的的最大值，，此处的排排流网处于于阳极区，，是杂散电电流腐蚀最最严重的区区域。2）轨道电压压随列车牵牵引电流增增加而增加加，而且增增幅较大，，列车处的的轨道电压压为最大值值。尽管随随着列车牵牵引电流的的增加，杂杂散电流也也增加，但但增加幅度度不大。3）随着轨道道纵向电阻阻的增加，，轨道电压压大幅增加加，杂散电电流在最初初轨道纵向向电阻值较较小时增加加不明显，，但随着轨轨道纵向电电阻值的增增加，杂散散电流增幅幅速度越来来越快。4）轨地过渡渡电阻对杂杂散电流的的分布影响响最大，过过渡电阻越越小，杂散散电流越大大。过渡电电阻大于15Ω•km时，杂散电电流可以忽忽略；过渡渡电阻大于于3Ω•km时，杂散电电流变化很很小；过渡渡电阻<3Ω•km时，杂散电电流变化剧剧烈；过渡渡电阻<1Ω•km后，杂散电电流漏泄严严重，必须须采取有效效措施进行行处理。5）排流网电电阻对轨道道电压和杂杂散电流的的影响很小小，工程设设计上做混混凝土结构构钢筋的截截面计算时时，主要考考虑土建专专业对混凝凝土强度的的要求。6）供电区间间距离增大大，轨道电电压和杂散散电流均增增加，增幅幅也较大，，尽可能的的缩短供电电区间距离离，对减小小杂散电流流有重要的的意义。结论通过对杂散散电流分布布规律的研研究发现，，对杂散电电流分布影影响较大的的参数是列列车牵引电电流、轨地地过渡电阻阻、轨道纵纵向电阻和和供电区间间距离，在在城市轨道道交通建设设和运营时时应该采取取有效措施施，尽可能能的增大轨轨地过渡电电阻并减小小列车牵引引电流、轨轨道纵向电电阻和供电电区间距离离。《CJJ49－92地铁杂散电电流腐蚀防防护技术规规程》对于杂散电电流的要求求有下面几几条规定：：1）地铁轨道道泄漏出来来的杂散电电流，能否否引起隧洞洞结构钢筋筋的腐蚀，，以杂散电电流引起结结构钢筋极极化电压偏偏移值来确确定，因此此，规程第第3.0.5条规规定定：：隧隧洞洞结结构构的的外外表表面面，，受受杂杂散散电电流流腐腐蚀蚀危危害害的的控控制制指指标标是是由由漏漏泄泄电电流流引引起起的的结结构构电电压压偏偏离离其其自自然然电电位位数数值值。。对对于于钢钢筋筋混混凝凝土土质质地地铁铁主主体体结结构构的的钢钢筋筋，，上上述述极极化化电电压压的的正正向向偏偏移移平平均均值值不不应应超超过过0.5V。行业业标标准准对对地地铁铁杂杂散散电电流流的的要要求求2）轨轨道道与与结结构构钢钢筋筋间间的的过过渡渡电电阻阻值值是是考考察察轨轨道道绝绝缘缘的的重重要要参参数数。。规规程程第第4.2.1条规规定定：：兼兼用用作作回回流流的的地地铁铁走走行行轨轨与与隧隧洞洞主主体体结结构构（（或或大大地地））之之间间的的过过渡渡电电阻阻值值（（按按闭闭塞塞区区间间分分段段进进行行测测量量并并换换算算为为1km长度度的的电电阻阻值值）），，对对于于新新建建线线路路不不应应小小于于15ΩΩ··km，对对于于运运行行线线路路不不应应小小于于3ΩΩ··km。行业业标标准准对对地地铁铁杂杂散散电电流流的的要要求求3）地地铁铁轨轨道道与与站站台台间间（（钢钢轨轨与与结结构构钢钢间间））有有时时会会出出现现异异常常电电压压，，为为了了保保护护乘乘客客和和铁铁路路员员工工的的安安全全，，VDE0115标准准规规定定，，钢钢轨轨与与结结构构钢钢间间的的电电位位差差（（接接触触电电压压））不不得得超超过过92V。4）规规程程第第6.2.3条规规定定：：监监测测点点测测量量线线的的截截面面面面积积不不应应小小于于2.5mm2，长长度度不不宜宜超超过过10m，并并应应具具有有工工频频2kV以上上的的绝绝缘缘耐耐压压水水平平。。行业业标标准准对对地地铁铁杂杂散散电电流流的的要要求求5）规规程程第第6.2.4条规规定定：：在在需需要要进进行行遥遥测测杂杂散散电电流流参参数数的的情情况况下下，，应应在在车车站站上上设设置置监监测测室室，，敷敷设设必必要要的的遥遥测测线线路路。。6）规规程程第第6.2.5条车站站测量室室内应具具备符合合现场测测试要求求的试验验场地，，测量专专用电源源、接地地极和专专用仪表表等。行业标准准对地铁铁杂散电电流的要要求监测内容容及原理理4-1结构钢极极化电压压正向偏偏移平均均值4-2钢轨对结结构钢的的电压值值4-3轨道对结结构钢的的过渡电电阻值4-4参比电极极的自然然本体电电位4-5钢轨纵向向电阻4-1结构钢极极化电压压正向偏偏移平均均值地铁轨道道漏出来来的杂散散电流能能否引起起隧道洞洞结构钢钢筋的腐腐蚀，以以杂散电电流引起起结构钢钢筋的极极化电位位偏移值值来确定定。在《CJJ49-92地铁杂散散电流腐腐蚀防护护技术规规程》中的3、0、5条规定；；对于钢钢筋混凝凝土地铁铁主体结结构的钢钢筋，极极化电压压30分钟内的的正向偏偏移平均均值不得得超过0.5V，这一条条是作为为设计地地铁监测测系统的的依据。。4-2钢轨对结结构钢的的电压值值地铁轨道道与站台台间（钢钢轨与结结构钢））有时出出现异常常电压，，为了保保护乘客客和铁路路员工的的安全，，免遭钢钢轨与结结构钢间间接触电电压的伤伤害，根根据德国国标准VDE0115第一部分分（6/82）所规定定：轨道道与结构构钢间的的电位差差（接触触电压））不得超超过92V。根据钢轨轨对结构构钢的电电压值，，可了解解钢轨的的运行状状态，判判断钢轨轨有无裂裂隙。4-3轨道对结结构钢的的过渡电电阻值轨道与结结构钢之之间的过过渡电阻阻是考察察轨道绝绝缘的一一个很重重要的参参数。《CJJ49-92地铁杂散散电流腐腐蚀防护护技术规规程》中的4、1、1条规定：：地铁走走行轨与与隧道主主体结构构钢之间间的过渡渡电阻不不应小于于15欧公里，监监测系统统要能每每天监测测这个数数据，以以保证地地铁安全全运行。。4-4参比电极极的自然然本体电电位参比电极极的本体体电位需需要及时时修正，，以提高高结构钢钢极化电电位的测测量精度度，因此此每天列列车停运运时，需需要测量量结构钢钢对参比比电极的的自然本本体电位位。4-5钢轨纵向向电阻钢轨纵向向电阻的的大小直直接影响响着回流流的大小小和杂散散电流的的分布，，了解钢钢轨纵向向电阻的的大小，，对判断断钢轨有有无裂缝缝，杂散散电流的的大小和和分布情情况有重重要的参参考依据据。5杂散电流流测量的的基本原原理5-1结构钢筋筋极化电电位和参参比电极极本体电电位的测测量利用结构构钢筋与与参比电电极的端端子，传传感器可可测出结结构钢的的极化电电位。测量原理理如下，，架线停停电时，，机车停停止运行行，电位位差V1为参比电电极的自自然本体体电位。。当电机车车运行时时，电位位差为V1－V2。计算出结结构钢的的极化电电位V1－（V1－V2）＝V2，即为结结构钢的的极化电电位。根据规程程，V2的半小时时正向偏偏移平均均值不得得超过500mV。5-2轨道与结结构钢间间的电位位差为了保证证地铁乘乘客与职职工的人人身安全全，要监监测轨道道与结构构钢的接接触电压压。5-3供电区间间过渡电电阻的测测量供电区间间过渡电电阻可以以间接反反应杂散散电流的的供电区区间分布布情况。。过渡电电阻值时时不能直直接测量量的，可可通过排排流柜传传送过来来的排流流电压、、排流电电流值及及电机车车负荷端端传感器器传送过过来的轨轨道与排排流网的的电位差差ΔV。原理图图如图6所示。过渡电阻阻测量原原理6现有的监监测方案案利用排流流柜进行行监测分散式杂杂散电流流监测集中式杂杂散电流流监测分布式杂杂散电流流监测6-1利用排流流柜进行行监测排流柜安安装在牵牵引变电电所内，，所采集集的数据据是回流流点处的的数据。。判据不合合理：回流点点钢筋极极化电位位小于0.5V，并不能能确保两两牵引变变电所间间所有结结构钢筋筋极化电电位均小小于0.5V；同样，，若回电电点极化化电位大大于0.5V(超过CJJ49-92标准规定定要求)，也并不不表示两两牵引变变电所间间的极化化电位均均超过0.5V。功能单一一：只能反反映回流流点的杂杂散电流流情况，，不能反反映全线线路的杂杂散电流流分布情情况及危危害程度度6-2分散式杂杂散电流流监测天津地铁铁一号线线、南京京地铁一一号线均均采用了了分散式式杂散电电流监测测模式，，该系统统由参考考电极、、信号盒盒、信号号测量电电缆、测测试箱、、综合测测试装置置和微机机管理系系统组成成。CJJ49-92第6.2.2条规定定：监监测点点测量量导线线的截截面积积不应应小于于2.5mm2，长度度不宜宜超过过10m。因此，，利用用该方方法监监测，，轨道道交通通沿线线必须须敷设设大量量的电电缆，，这样样不仅仅荷载载增加加(对高架架区段段)，而且且有碍碍美观观，造造成不不必要要的浪浪费。。更值得得引起起重视视的是是，其其模拟拟量传传输距距离太太长，，远远远超过过规程程规定定的要要求，，有碍碍精确确数据据的采采集，，给杂杂散电电流防防护系系统的的日常常维护护带来来不便便6-3集中式式杂散散电流流监测测广州地地铁、、武汉汉轻轨轨、深深圳地地铁、、上海海明珠珠线北北延伸伸等均均采用用了集集中式式杂散散电流流监测测模式式，该该系统统由参参考电电极、、传感感器、、信号号转接接器、、监测测装置置、微微机管管理系系统组组成。。集中式式杂散散电流流监测测系统统智能能化程程度较较高，，所测测数据据精确确度也也较高高。但扩展展性差差，监监测范范围受受通信信距离离的限限制最最远只只能达达到20公里，，根据据目前前地铁铁发展展情况况看，，远远远不能能达到到要求求，并并且在在地铁铁线延延伸时时，无无法进进行系系统的的扩展展。例如武武汉轻轻轨延延伸时时，杂杂散电电流一一期的的监测测系统统在不不改造造情况况下，，不能能进一一步在在原有有系统统上扩扩展。。另外由由于所所有通通信网网络专专用，，造价价高昂昂。6-4分布式式杂散散电流流监测测上海轨轨道交交通9号线、、北京京地铁铁1、2号线采采用了了分布布式杂杂散电电流监监测模模式，，该系系统由由传感感器、、监测测装置置、微微机管管理系系统组组成。。7监测点点设置置原则则地铁杂杂散电电流防防护系系统的的设计计原则则以保保证监监测点点设置置合理理、数数据测测量准准确、、通信信实时时可靠靠为原原则进进行设设计。。监测点点/传感器器/参比电电极设设置原原则：：回流点点附近近，站站台两两侧，，重大大建筑筑物附附近。。每个监监测点点设置置参比比电极极和传传感器器。监测装装置的的布置置原则则：监测装装置放放置在在供电电区间间的牵牵引变变电所所，可可单独独组柜柜，或或集成成于CP屏、排排流柜柜。监测系系统上上位机机的布布置原原则：：放置在在主控控室或或纳入入电力力监控控系统统。排流柜柜的布布置原原则：：排流柜柜放置置在供供电区区间的的牵引引变电电所。。单向导导通装装置的的布置置原则则:地上与与地下下钢轨轨之间间设置置绝缘缘结处处。。过江隧隧道两两端设设置绝绝缘结结处。。高架桥桥两端端设置置绝缘缘结处处。。车辆段段钢轨轨与正正线钢钢轨设设置绝绝缘结结处。。DZJ-3型分布布式杂杂散散电流流监测测防护护系统统8-1主要特特点分区监监测，，系统统扩展展性好好，通通信距距离长长，不不需要要信号号转接接器所有设设备均均通过过电磁磁抗干干扰试试验监测装装置采采用工工控机机开发发，功功能强强大，，可集集成于于排流流柜传感器器测量量精度度高、、量程程宽，，所有有监测测数据据以数数字量量上传传接口类类型丰丰富，，通信信协议议支持持多种种类型型软件功功能丰丰富，，具备备数据据分析析和预预测建建议功功能数据存存储量量大，，报表表、打打印、、趋势势图快快捷直直观自动排排流，，过流流时能能自动动调节节排流流量，，不中中断排排流单导具具有消消弧功功能定期售售后服服务，，对数数据进进行分分析处处理，，提供供运营营建议议监测系系统接接入SCADA示意图图监测装装置接接口对SCADA：采用用以太太网，，TCP/IP通信规规约或RS-485，MODBUS通信规规约对排流流柜：：RS-485接口，，485通信规规约对传感感器：：RS-485接口，，485/CAN总线。。对单向向导通通装置置：RS-485接口，，485通信规规约传感器器接口口系统构构成DZJ-3型杂散散电流流自动动监测测系统统由传传感器器、监监测装装置、、排流流柜、、监控控主机机四部部分组组成，，实现现对地地铁运运行期期间有有关杂杂散电电流的的相关关参数数进行行自动动监测测并实实时上上报，，并存存储运运行监监测数数据。。管理软软件具具有专专家分分析功功能，，当出出现参参数异异常时时，自自动发发出报报警或或预警警信息息，保保障城城市轨轨道交交通的的安全全可靠靠运行行。主要设设备传感器器主要要进行行各种种模拟拟量的的采集集与处处理。。监测装置与与SCADA接口，借用用SCADA通信通道，，把数据上上传监控主主机。监测测装置对区区间内的监监测数据进进行存储、、分析和处处理，在运运行界面显显示，并控控制排流。。控制中心监监控主机对对全线杂散散电流数据据进行分析析和处理，，利用SCADA通信通道把把数据集中中。杂散电流自自动监测系系统采用分分级组网通通信方式，，可保证通通信传输距距离不受影影响。杂散电流监监测系统构构成原理北京地铁1号线8-2主要功能测量功能：：1)实时监测钢钢轨对道床床、隧道结结构钢的电电压。2)实时监测结结构钢对参参比电极的的电位。3)参比电极的的自然本体体电位。4)实时监测钢钢轨纵向电电阻。5)实时测量轨轨-地过渡电阻阻。分析计算功功能：1)钢轨对结构构钢电压分分布情况；；2)区间钢轨纵纵向电阻3)结构钢对参参比电极的的极化电位位变化情况况；4)供电区间过过渡电阻；；5)本体电位，，定时校正正。报警功能：：1)设备故障报报警；2)通信故障报报警；3)超限报警：：参比电极本本体电位超超限；结构钢极化化电位超限限；钢轨-结构钢电压压超限。其他功能：：1）年、月、、日趋势图图；2）数据存储储、查询、、报表；3）系统配置置管理、操操作人员权权限管理；；4）帮助系统统。8-3.1设备性能指指标DZC-3型传感器主要功能：：实时采集钢钢轨对结构构钢的电位位（接触电电压）；实时采集结结构钢对参参比电极的的电位（极极化电位））；计算接触电电压的半小小时最大值值；计算极化电电位的半小小时平均值值。与监测装置置进行通信信，接收命命令，上传传数据。主要特点测量精度高高；采用高高性能低漂漂移芯片、、双极性高高分辨率A/D转换器设计计变换电路路，整体测测量精度可可达到0.5%。测量速度快快；为适应应列车运行行时被监测测信号快速速变化的特特点，采用用高速转换换器件，最最小测量间间隔可达到到微秒级。。抗干扰能力力强；硬件件电路设置置电源、输输入信号、、输出等多多级抗干扰扰环节，并并采用超大大规模集成成电路芯片片，软硬件件结合提高高装置抗干干扰能力。。工业级现场场总线网络络；通信速速率高，可可达到5kbps以上，通信信误码率不不大于10-6，采用分级级组网通信信方式，通通信距离远远。安装维护方方便；采用用快速接线线，设有整整定开关，，安装维护护方便，可实现在线线下载程序序更新，便便于系统升升级。主要技术参数测量范围：：参比电极－－结构钢筋筋：-2V~+2VDC；牵引钢轨－－结构钢筋筋：-200V~200VDC；供电区间过过渡电阻：：0~100Ω·km。测量精度：：≤0.5%。通信参数通信方式：：现场总线线；通信速率：：≥5kbps；通信距离：：点对点≤≤5km；通信误码率率：≤10-6。电源参数电源输入：：AC220V±22V，50Hz；功率率：≤20W。机械参数外部尺寸（（长×宽×高）mm：440×240×80；重量：≤3kg；防护等级：：IP54。8.3.2DZJ-3型监测装置置DZJ-3型监测装置置与传感器器通信。每每个监测装装置最多可可连接64个传感器，，将采集到到的数据本本地保存，，并通过SCADA通信通道上上传到杂散散电流监控控主机。监测装置采采用工控机机开发，液液晶显示，，配有键盘盘、鼠标，，采用WINDOWS操作系统，，可实现全全面的人机机对话功能能。监测装置配配置显示屏：6”LCD（32位真彩1280××1024）CPU：P4-2.0G以上；硬盘容量40G以上；光驱：48速CDRW；操作系统：：Windows2000或XP中文工作平平台；鼠标：光电电鼠标。监测装置功功能实时数据显显示和历史史数据组合合查询；监测参数的的趋势分析析图和生成成报表；与排流柜通通信，可实实现排流控控制；与SCADA通信，上传传数据和报报警信息；；软件具有设设备配置管管理、操作作人员权限限管理和帮帮助系统等等功能。上位计算机机系统监测软件采采用高级语语言编写，，通用Windows界面，友好好直观，操操作方便。。历史数据据可保存十十年以上，，可进行召召唤查询和和实时打印印，自动生生成报表。。管理软件件功能强大大，可以满满足通用性性和特殊性性要求。（3）在线UPS一台；（4）PCL––745B一块；（5）监测软件件一套。上位机主要要功能1）自动采集集参比电极极自然本体体电位，监监测点极化化电位和接接触电压，，计算30分钟极化电电位平均值值和接触电电压极大值值，计算供供电区间过过渡电阻，，超限报警警和自动排排流，SOE，故障报警警。2）系统管理理与维护3）历史数据据查询4）报表和曲曲线5）在线帮助助9排流柜排流柜采用用极性排流流的原理，，即只有当当埋地结构构钢相对于于钢轨的电电位为正时时，才有电电流通过，，从而减少少杂散电流流的腐蚀。。主回路的主主体为一硅硅二极管，，另配以保保护和检测测电路，排排流柜的控控制由一单单片机控制制系统来控控制，可以以采集排流流柜的工作作电压和工工作电流以以及主回路路的故障状状态，通过过RS485接口远传到到杂散电流流自动监测测系统的上上位机中，，在控制室室可实时观观察排流柜柜的工作情情况本设备与监测系系统配套套使用，，也可独独立使用用。排流状态态：欠排排流与过过排流。。欠排流状状态时，，易产生生腐蚀。。过排流状状态时，，在电机机车负荷荷端，排排流网与与轨道的的电位特特性曲线线上移，，造成钢钢轨电位位升高，，带来安安全问题题。排流应控控制在一一个合理理的范围围。固定限流流电阻的的排流柜柜，不是是欠排流流，就是是过排流流，起不不到防止止腐蚀，，防护排排流网和和隧道结结构钢的的作用，，因此我我们研制制了能够够自动排排流的排排流柜，，限流电电阻是可可变的，，能够自自动调节节。微机控制制系统由由电流变变送器、、电压变变送器、、保护电电路、状状态监视视电路和和开关量量变送电电路、控控制调节节电路等等构成，，根据监监测装置置给出的的排流策策略计算算出恰当当排流的的调节量量，进行行防护控控制。避避免过排排流和欠欠排流状状态。排流柜安安装在牵牵引变电电所内，，电气联联接在排排流网端端子和整整流器负负极母排排。其核核心部件件是排流流二极管管，使杂杂散电流流从排流流网端子子单方向向回流。。排流电流流大小可可自动调调节。在在小于每每路最大大排流电电流值时时，排流流柜正常常排流；；当杂散散电流超超过排流流二极管管的容量量时，不不切断排排流回路路，通过过智能控控制装置置控制每每条支路路的排流流量，并并报警至至SCADA系统。特点装置设有有特制限限流装置置，保证证长期安安全运行行。采用专业业均流技技术，器器件均流流可达90%以上；二极管散散热体为为挤压铝铝型材，，外表面面经发黑黑处理以以增加其其辐射散散热能力力；为防止凝凝露对设设备的损损害，装装置内部部设置专专用电加加热器，，若产生生凝露，，可通过过加热去去除；具有故障障自动报报警功能能，方便便维护。。设有数显显表头，，可随时时了解每每一支路路运行状状况。提供RS485通信接口口。参数1、设备型型号：KDPL2、系统电电压：1500V3、系统最最高工作作电压：：1800V4、额定电电流：80A-200A5、二极管管均流系系数：≥≥0.97、防护等等级：IP408、重量：：600kg9、外形尺尺寸：800mm×600mm×2260mm(宽×深×高)控制原理理10单向导通通装置单向导通通装置主主要应用用在采用用钢轨作作为牵引引回流通通路的地地铁(轻轨)系统中，，并接于于轨道设设置的绝绝缘结处处，用于于连接绝绝缘接头头两端的的钢轨，，使钢轨轨中电流流只流向向一个方方向，而而在另一一个方向向截止。。目的是当当回流电电流向地地下泄漏漏形成杂杂散电流流时可以以缩小杂杂散电流流影响的的范围，，从而减减小杂散散电流对对结构钢钢筋的腐腐蚀。装置配有有自动消消弧装置置，用于于防止列列车再生生制动运运行时，，绝缘结结处可能能产生电电弧而烧烧损钢轨轨。同时时限制单单向导通通装置附附近钢轨轨电位升升高，以以保证钢钢轨附近近工作人人员的安安全。在地铁(轻轨)轨道系统统中，一一些特殊殊地段，，如车场场、车辆辆段、隧隧道、高高架桥等等特殊地地段的轨轨道上，，由于轨轨道对地地过渡电电阻降低低，电力力牵引时时，地铁铁正线流流过的牵牵引电流流大，车车场线路路的钢轨轨与正线线钢轨相相连接，，因此，，在钢轨轨网的阳阳极区，，杂散电电流可以以从正线线经车场场泄漏至至大地，，造成严严重的杂杂散电流流泄漏，，为了限限制杂散散电流的的腐蚀，，需要设设置绝缘缘接头，，目的的是为了了将地铁铁轨道隔隔开，尽尽量减小小杂散电电流并缩缩小杂散散电流影影响的范范围，从从而减小小杂散电电流对结结构钢筋筋的腐蚀蚀。当列车在在采用绝绝缘接头头的车场场、车辆辆段、隧隧道、高高架桥等等特殊地地段的轨轨道上运运行时，，要保证证机车回回流电流流正常流流向变电电所；而而列车在在车场、、车辆段段、隧道道、高架架桥等特特殊地段段以外的的钢轨部部位运行行时，不不允许列列车的回回流电流流流过这这些特殊殊地段，，从而减减小杂散散电流对对这些特特殊地段段结构钢钢筋的腐腐蚀。由于在这这些特殊殊地段，，电流是是单方向向流动的的，因此此，在这这些钢轨轨部位的的绝缘结结处，必必须并接接一个二二极管以以保证这这些特殊殊地段钢钢轨中的的电流只只流向一一个方向向，而在在另一个个方向截截止。然而，当当列车快快速通过过绝缘结结时，由由于电流流的突变变，有可可能使绝绝缘结两两端产生生一个电电位差，，发生打打火烧毁毁轨道的的现象，，对于列列车行驶驶也是很很不安全全的，因因此，需需要采取取措施解解决这一一问题。。通过对绝绝缘结处处进行实实际观察察，发现现一般都都是列车车车轮离离开绝缘缘结时，，产生强强烈的电电弧而烧烧损轨道道。地铁列车车电流的的流动路路径是变变电所－－接触网网－列车车受电弓弓－列车车－列车车车轮－－轨道－－变电所所，列车车车轮与与轨道的的接触是是机械接接触，在在通过绝绝缘结时时，由于于绝缘结结在电气气上是断断开的，，而单向向导通装装置的反反向是截截止的，，列车在在通过过过江隧道道等特殊殊地段时时，有时时会发生生车速大大于正常常行驶速速度，此此时列车车处于再再生制动动状态。。当列车后后轮通过过绝缘结结时，有有可能出出现电流流断流和和突然减减少等现现象，从从而使轨轨道绝缘缘结两端端产生电电势差。。如果电路路中电压压大于10～12V，且电流流大于80～100mA，分开的的触头之之间就会会产生电电弧。地下、地地上钢轨轨之间加加绝缘结结，当钢钢轨之间间隔离后后，为保保证有机机车运行行时钢轨轨回流电电流的正正常流动动，在有有绝缘结结的钢轨轨部位两两端，并并联一个个单向导导通装置置，使钢钢轨中电电流只流流向一个个方向，，而在另另一个方方向截止止。单向向导通装装置的安安装方式式有两种种：地下和地地面//车辆段和和正线隔隔离示意意图单向导通通装置的的正极接接地下段段钢轨，，负极接接地面段段钢轨，，当列车在在地面正正线运行行时，不不允许列列车电流流回流至至地下段段。车辆段和和正线的的隔离原原理类似似。1地面段地下段水下隧道道内钢轨轨隔离防防护示意意图在江水之下的的隧道沉管区区段，单向导导通装置的正正极接隧道沉沉管区段地下下钢轨，负极极接沉管区段段以外钢轨，，当列车在隧隧道沉管区段段运行时，列列车电流通过过单向导通装装置回流至牵牵引所，而当当列车在隧道道沉管以外区区段运行时，，列车电流通通过与钢轨平平行的回流电电缆回流至牵牵引所。从而而使沉管区段段钢轨泄漏的的杂散电流减减少，对该段段的钢轨与隧隧道钢筋防有有利。正常取流时地地下与地面铁铁道线路间安安装单向导通通装置示意再生制动时地地下与地面铁铁道线路间安安装单向导通通装置示意过江隧道单向向导通安装示示意装置内设置有有隔离开关，，用于在单向向导通装置出出现故障时连连接绝缘结两两端钢轨，使使列车能够正正常运行。柜内设置的数数据采集控制制及远程通信信系统可实时时检测系统的的运行状态，，并具有远端端通信接口，，可连接到控控制信号盘的的通讯网络上上，在监测系系统的主控机机上实时观测测单向导通装装置的运行情情况，以便在在发生故障时时及时处理。。特点采用高可靠性性器件，过载载能力强，可可达150%；采用专业均流流技术，器件件均流可达90%以上；二极管散热体体为挤压铝型型材，外表面面经发黑处理理以增加其辐辐射散热能力力；为防止凝露对对设备的损害害，装置内部部设置专用电电加热器，若若产生凝露，，可通过加热热去除；柜体防护等级级为IP34，其可防止直直径大于2.5mm的固体异物或或虫害进入以以及可避免四四面方向的水水喷淋危害；；具有故障自动动报警功能，，方便维护。。采用专业成熟熟的自动消弧弧技术，可避避免电弧烧损损钢轨。根据实际应用用，隔离开关关可以是手动动操作，也可可以是电动操操作,以方便远程控控制。参数1、设备型号：：DXDT-22、系统电压：：1500V3、系统最高工工作电压：1800V4、额定电流：：3000A额定短路电流流：70kA(100ms)5、二极管均流流系数：≥≥0.97、防护等级：：IP348、重量：370 kg9、外形尺寸：：1200mm×800mm×2000mm(宽×深×高)11.1基本功能11.2基本结构11.3知识的表示及及模糊推理11.4知识的获取途途径11.5系统开发11专家系统专家系统的主主要功能是包包括根据测量量或监测到的的能够衡量杂杂散电流安全全水平的现场场参数以及现现场相关信息息，分析得出出杂散电流腐腐蚀的危害，，并提出行之之有效的防治治措施。在此基础上，，充分发挥培培训、指导和和咨询功能。。11.1基本功能及结结构专家系统包括括系统总控、、综合推理子子系统、知识识库及其管理理子系统、数数据库及其管管理子系统、、解释接口等等五部分构成成。11.1基本功能及结结构其中，系统总总控的功能包包括提供系统统总菜单及选选单功能、控控制各库和各各子系统的协协调运行、控控制系统内数数据采集系统统的采集和输输入、启动和和控制综合分分析推理子系系统的运行、、控制系统与与外部的通讯讯、协调系统统各库内容的的传输等等。。11.1基本功能及结结构综合分析推理理子系统主要要完成对监测测数据进行综综合分析。其其功能主要包包括把各类经经整编后的监监测数据和相相关信息与各各类评判指标标进行比较，，从而得出杂杂散电流的危危害程度。在在判断杂散电电流超限时，，发出报警信信息、进行成成因分析并提提出防治措施施。综合分析析推理子系统统需要与数据据库、方法库库及知识库进进行频繁的信信息交互。11.1基本功能及结结构数据库及其管管理子系统是是面向数据信信息存储、查查询的计算机