淺談現(xiàn)代有軌電車迷流危害及防護(hù)

張竹林

【摘 要】現(xiàn)代城市軌道交通項(xiàng)目建設(shè)飛速發(fā)展，有軌電車在技術(shù)性能、設(shè)計(jì)等方面脫引而出，得到了人們的青睞。但由于現(xiàn)代有軌電車迷流腐蝕對(duì)城市軌道系統(tǒng)等方面帶來的嚴(yán)重危害，使人們不得不把關(guān)注的焦點(diǎn)集中在防護(hù)措施上，本文簡單分析了現(xiàn)代有軌電車迷流的形成原因并提出相應(yīng)的防護(hù)方案。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代有軌電車；迷流；防護(hù)；危害

1 現(xiàn)代有軌電車的定義以及供電方式

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市交通作為城市運(yùn)輸和物流的媒介得到了人們的高度重視。我國明確指出有軌電車是采用低地板車輛和選擇多供電模式，電力牽引線路的設(shè)在地面上的一種交通方式，并且與道路上其他交通方式共享路權(quán)。

現(xiàn)代有軌電車的供電方式有很多種，其中包含架空接觸網(wǎng)供電方式、電磁供電方式以及車載蓄電池或超級(jí)電容供電方式。

2 現(xiàn)代有軌電車迷流的形成和腐蝕的原因

在有軌電車的不同運(yùn)行過程中，總會(huì)形成大小差別很大的工作電流，迷流也會(huì)不可避免的形成。通常情況下，現(xiàn)代有軌電車設(shè)計(jì)時(shí)電路中電流是在指定的回路內(nèi)流動(dòng)最后流回到電源負(fù)極，但是有的無法流回到電源負(fù)極，這些“迷失”了的電流有的泄漏到周圍土壤介質(zhì)中，有的在不應(yīng)有電流的導(dǎo)體內(nèi)流動(dòng)形成迷流也叫做迷流，對(duì)人類及各種設(shè)施有危害作用。[2]

綜上所述，形成迷流的原因具體可歸納為以下兩點(diǎn)：①電流泄漏。由于設(shè)施的絕緣性能不好，使電流發(fā)生泄漏，自由電子定向移動(dòng)產(chǎn)生迷流。如果金屬體所處的電解質(zhì)環(huán)境適宜，那么陽離子和電子就會(huì)分別與電解液中的物質(zhì)相互反應(yīng)，金屬陽離子就會(huì)脫離金屬體，使金屬體被腐燭。②電位梯度。在力的作用下金屬帶電粒子會(huì)產(chǎn)生電場力，因?yàn)殡娢惶荻鹊牟煌?，使金屬陽離子與電子分離形成迷流。分離出來的離子會(huì)讓金屬結(jié)構(gòu)遭到腐燭。[1]迷流對(duì)各種金屬設(shè)施產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕不僅速度快危害大。如果不及時(shí)處理，就會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，以及公共安全。

3 現(xiàn)代有軌電車迷流的危害

迷流腐燭防護(hù)復(fù)雜繁瑣，在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等各環(huán)節(jié)就需提前充分考慮在內(nèi)，而且還涉及到供電方式、金屬構(gòu)件和接地系統(tǒng)等方面。如果不重視腐蝕的危害，在損耗材料和人力的同時(shí)還會(huì)危害人們的人身安全。尤其危害到城市用自來水管道、煤氣管道以及石油管道。有關(guān)資料表明，鋼軌的迷流腐蝕尤其顯著，設(shè)計(jì)壽命為35年的鋼軌由于迷流的腐蝕，可能只能運(yùn)營數(shù)年。[2]

因?yàn)楦g作用造成的對(duì)大地泄漏的迷流增大，使鋼軌內(nèi)部沒有了穩(wěn)定的電流，也就沒有穩(wěn)定的電力牽引，這種連鎖反應(yīng)都可能阻礙牽引系統(tǒng)的保護(hù)動(dòng)作，讓有軌電車的牽引供電安全沒有了保障，該列車則會(huì)處于不受掌控的狀態(tài)，威脅乘客的安全。這樣會(huì)造成整個(gè)線路軌道與大地間的絕緣力不同的場面，整個(gè)線路的軌電位都不相同，也就說明了電車運(yùn)行的整個(gè)期間都處于一種很紊亂的電位狀態(tài)，有的超過正常允許值甚至異常。因?yàn)槊粤鞯牟淮_定性，它沒有按指定電路流動(dòng)到處泄露可能會(huì)流入電氣接地裝置，電氣接地組織的內(nèi)部的電位也會(huì)改變形成電位差。電氣接地組織一旦破壞，現(xiàn)代有軌電車就不能正常工作，它不在收各種設(shè)備的有序的控制，就像是脫了韁的野馬，可想而知會(huì)對(duì)乘客的安全構(gòu)成威脅。

4 現(xiàn)代有軌電車迷流的防護(hù)

因?yàn)榻^緣效果不好原因，會(huì)讓迷流流入混凝土中，這樣會(huì)從根本上破壞混凝土結(jié)構(gòu)。這樣帶來的的危害成本巨大，損失的不僅僅是材料和設(shè)施，最主要的問題是就目前的人工技術(shù)可科技而言，這種混凝土結(jié)構(gòu)的破壞維修很難，沒有達(dá)到那個(gè)水平，也沒有一定的科學(xué)指導(dǎo)技術(shù)，暫且不說技術(shù)問題，就是其成本也高的讓人無法想象。這樣看來，迷流影響的混泥土結(jié)構(gòu)不僅僅是技術(shù)問題，還有另一方面是成本投資問題。

從現(xiàn)在的技術(shù)而言雜散現(xiàn)代有軌電車迷流的存在不可避免，對(duì)于存在的迷流對(duì)城市中管道的腐蝕我們可以對(duì)被腐蝕管道進(jìn)行一定的措施。如犧牲陽極保護(hù)方式、外加電流陰極保護(hù)方式。

現(xiàn)代有軌電車迷流防護(hù)設(shè)計(jì)主要是以防治為主、以排流為輔。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

4.1 減小機(jī)車取流電流值

因?yàn)楝F(xiàn)代有軌電車靠直流電牽引，直流電流測存在是必然的，相對(duì)而言直流電流越大泄露的就越多。為了減小有軌電車的取流電流值，就要先減小向外泄漏的迷流，即通過輔助收集網(wǎng)使小部分迷流流回變電所。[3]

德國的卡爾斯魯厄至Bret ten的線路采取的就是卡爾斯魯厄模式，采用雙流制有軌電車系統(tǒng)。只要電車的取留電流值變小就可以很好的解決這個(gè)問題，那么什么是雙流制系統(tǒng)呢？雙流制系統(tǒng)就是在有軌電車采用兩種不同的電壓和電流供電方式。德國人通過新型的模式減小有軌電車的取留電流值，達(dá)到減小迷流的目的。

4.2 加大鋼軌過渡電阻

具體可從以下幾個(gè)方面實(shí)行：①定期打掃軌道絕緣材料上的垃圾，保持清潔。②在道床下面安裝與鋼筋隔離的防水層。③使用絕緣軌縫讓分區(qū)隔離。這樣既降低了鋼軌電壓，使軌道上的較高的電壓不會(huì)被引入到有軌電車內(nèi)，達(dá)到減少有軌電車內(nèi)迷流目的，也防止泄漏至正線結(jié)構(gòu)的鋼筋產(chǎn)生腐蝕。④在工程建設(shè)過程中做好防水與排水工作。

由于現(xiàn)代有軌電車在地面進(jìn)行運(yùn)營。為了美化城市整體效果大部分有軌電車在軌行區(qū)域會(huì)選擇種植草皮，需要對(duì)草皮養(yǎng)護(hù)澆水，如已經(jīng)運(yùn)行的蘇州有軌電車、沈陽有軌電車。所以在防水排水這塊尤為重要。蘇州有軌電車的防水排水措施是每隔30m設(shè)置有排水溝和專用排水盒，它們的主排水溝、蓋板等和與排水溝連接的各種設(shè)備與軌道絕緣，這種防護(hù)措施不僅能排除軌道內(nèi)的積存雨水和排除地面雨水對(duì)軌道的影響，在一定程度上還會(huì)綠化鋪裝土壤滲水。

4.3 建立迷流收集網(wǎng)

我們知道，現(xiàn)代有軌電車是通過走行軌回流至變電所負(fù)極柜，然后走行軌必然會(huì)產(chǎn)生電流的泄露，所以我們在軌道層要建立完善的雜散鏈路收集網(wǎng)，迷流收集網(wǎng)不僅將各個(gè)供電區(qū)段內(nèi)的的結(jié)構(gòu)鋼筋連成一體，并且通過電力牽引變電系統(tǒng)前端形成迷流通路，達(dá)到對(duì)外屏蔽迷流的效果。

由于現(xiàn)代有軌電車的運(yùn)行特殊條件，以及受到綠化的影響，所以迷流泄露正常情況下比地鐵更為嚴(yán)重。在迷流收集網(wǎng)的設(shè)計(jì)中尤為重要。蘇州有軌電車2號(hào)線根據(jù)計(jì)算結(jié)果，上下行迷流收集網(wǎng)不小于1000mm2即可滿足計(jì)劃電位要求，經(jīng)過軌道專業(yè)的溝通將其提升到2000mm2。其次就是要控制好施工質(zhì)量。

4.4 減小走行軌縱向電阻，減小回路電阻

具體措施如下：①采用先進(jìn)無縫鋼軌焊接技術(shù)并且增大走行軌的截面尺寸。②增加鋼軌之間的均流電纜和加大回流電纜截面積。

蘇州有軌電車1號(hào)線采用的是60R2槽型鋼軌截面積達(dá)到76.11cm2并且采用國際先進(jìn)的移動(dòng)閃光焊接，質(zhì)量得到了保證。在均流電纜方面每行兩根鋼軌每隔200m設(shè)置一處均流電纜，上下行每隔600米設(shè)置一處均流電纜。采用150mm2，回流電纜采用4根150mm2，保證了回路的暢通。所以在迷流控制方面蘇州有軌電車得到有效的效果。

5 結(jié)束語

有軌電車作為中小城市的發(fā)展重點(diǎn)越來越得到人們的關(guān)注，然后迷流的產(chǎn)生由于收到技術(shù)和施工質(zhì)量的限制很難得到避免，本文重點(diǎn)闡述迷流的對(duì)城市危害以及對(duì)有軌電車迷流的設(shè)計(jì)、防護(hù)。針對(duì)實(shí)際國內(nèi)建設(shè)情況進(jìn)行簡單分析。由于本人見識(shí)有限還請(qǐng)各方面的專家提出寶貴意見。

【參考文獻(xiàn)】

[1]龐原冰.城市軌道交通迷流研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2008.

[2]曹阿林.埋地金屬管線的迷流腐蝕防護(hù)研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2010.

[3]迷流防護(hù)系統(tǒng)介紹[Z].徐州和緯信電科技有限公司，中國礦業(yè)大學(xué)信電學(xué)院.

[責(zé)任編輯：王楠]