[发明专利]一种模拟地铁列车杂散电流泄漏及腐蚀的实验平台

说明书

本发明公开了一种模拟地铁列车杂散电流泄漏及腐蚀的实验平台，由带座轴承、塑料杆、滑块、丝杆、步进电机、第一导线、PLC控制器、电机驱动器、可编程直流电源、第二导线、第一石墨电极、第二石墨电极、钢管试件、玻璃容器、模拟土壤溶液组成，建立一个模拟列车运行工况条件下的杂散电流泄漏和腐蚀定量计算实验平台，通过有限元软件仿真分析埋地金属在地铁动态杂散电流作用下的腐蚀情况，并采用有限元数值法对埋地金属腐蚀进行计算和预测。

技术领域

本发明涉及列车杂散电流泄漏及腐蚀领域，尤其涉及一种模拟地铁列车杂 散电流泄漏及腐蚀的实验平台。

背景技术

随着大中城市的不断发展，地铁为主的城市轨道交通建设已成为缓解城市 交通压力，提高公共交通服务水平，改善城市形象，促进经济发展的有效手段。 目前我国地铁主要采用DC750V或DC1500V的直流牵引供电系统，牵引变电所 为地铁列车提供牵引电流，牵引电流经过列车最后沿轨道(即走行轨)再返回 牵引变电所。由于轨道不可能完全对地绝缘，不可避免会有电流从走行轨泄入 大地，形成杂散电流。长期的杂散电流泄漏会对地铁沿线的埋地金属造成严重 的电化学腐蚀，进而造成巨大的经济损失，并给乘客安全出行带来巨大隐患。

地铁实际运行工况下牵引电流变化规律对杂散电流泄漏有巨大影响。地铁 列车在运行过程中其牵引电流是随着列车运行工况(加速、匀速、制动)不断 变化的，列车在加速和制动阶段牵引电流高达3000A，而在匀速阶段牵引电流 只有几十安，牵引电流大小又与杂散电流的泄漏有直接的关系，所以杂散电流 模型应充分考虑列车实际牵引运行工况对杂散杂散电流的分布影响。另外，杂 散电流对埋地金属的腐蚀本质上是电化学腐蚀。金属电化学腐蚀的快慢由流经 金属的电流大小决定，当电流流出埋地金属时会发生阳极反应，金属的腐蚀质 量可以通过阳极反应金属失去的电子数转换计算得到。由于地铁实际区间的复 杂性，现在国内外还没有一种统一可靠的模拟地铁运行条件下的杂散电流泄漏 及腐蚀评估计算的实验方法和模型。目前像CN103088344B， CN101358827A,CN209368357U等专利都尚无法解决这个问题。因此，设计一个 完全模拟列车运行工况条件下的杂散电流泄漏和腐蚀定量计算实验平台，具有 非常重大的现实意义，一方面可以为科学研究提供实验方法，另外可以为地铁 杂散电流防治提供理论支持和技术指导，还可以通过有限元法实现金属腐蚀的 定量计算和健康评估。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种模拟地铁列车杂散电流泄 漏及腐蚀的实验平台，建立一个模拟列车运行工况条件下的杂散电流泄漏和腐 蚀定量计算实验平台，通过有限元软件仿真分析埋地金属在地铁动态杂散电流 作用下的腐蚀情况，并采用有限元数值法对埋地金属腐蚀进行计算和预测。

为了实现上述目的，本发明提供的一种模拟地铁列车杂散电流泄漏及腐蚀 的实验平台是这样实现的：