本發明公開了一種基于CDEGS的城市軌道交通雜散電流的仿真計算方法，具體為：根據城市軌道交通線路拓撲結構，利用CDEGS軟件搭建城市軌道交通泄露電流的仿真模型的結構拓撲，并基于接觸線的單位長度電阻、軌道系統參數、排流系統參數、機車系統參數、牽引變電站參數等參數，設置城市軌道交通泄露電路的仿真模型中的相關參數，搭建城市軌道交通泄露電流的仿真模型；通過CDEGS軟件對模型進行仿真獲得鋼軌的泄露電流，并通過對泄露電流進行計算處理，得到城市軌道交通系統中的雜散電流。本發明可以準確計算城市軌道交通中的雜散電流，為設計雜散電流的防護措施提供依據，提高城市軌道交通運行的可靠性。

技術領域

本發明屬于城市軌道交通建模領域，具體涉及一種基于CDEGS的城市軌道交通雜散電流的仿真計算方法。

背景技術

隨著城市軌道交通規模的不斷發展，城市軌道交通系統中的雜散電流問題也逐漸受到重視。在城市軌道交通系統中，牽引變電所向接觸網供電，機車受電弓從接觸網處受流，機車行駛的鋼軌一般作為回流軌，電流最終回流到整流機組的負極側。由于鋼軌自身存在電阻，且鋼軌和大地之間不可能完全絕緣，導致部分電流從鋼軌泄露至大地，形成雜散電流。

隨著城市軌道交通運營線路逐漸復雜，供電電流的動態變化以及鋼軌對地絕緣的逐漸老化，地鐵雜散電流也呈現出網絡化、持久化和疊加增大的趨勢。鋼軌和絕緣扣件之間以及鋼軌和道床之間的絕緣墊上會附著污穢物，鋼軌摩擦會產生的鐵屑、粉塵以及絕緣墊會不斷老化等等這些因素，會嚴重影響鋼軌和地面之間的絕緣，導致鋼軌泄漏進周邊金屬導體以及土壤中的雜散電流數量明顯增加，大量雜散電流將會對地鐵車站和隧道沿線的鋼軌、結構鋼筋、埋地金屬等造成嚴重的腐蝕危害。雜散電流對金屬鋼軌以及隧道中結構鋼筋的腐蝕屬于電化學腐蝕，與傳統機械磨損不同，電化學腐蝕會破壞材料金屬特性，原有的不穩定單質態將變為更加穩定的化合態，這一過程最終會導致金屬材料出現斷裂、穿孔等現象。然而由于目前還沒有有效的方法和手段測量城市軌道交通系統中的雜散電流，針對城市軌道交通雜散電流的防護較為盲目且效果不佳。因此，有必要在暫時無法測得雜散電流的條件下，引入一種雜散電流計算方法，為城市軌道交通雜散電流的防護提供指導基礎。

發明內容

本發明的目的在于較準確地仿真計算城市軌道交通的雜散電流，可用于分析和評估城市軌道交通系統中雜散電流的分布規律，為城市軌道交通地下金屬結構腐蝕的防范和治理提供依據。

為此，本發明提供一種基于CDEGS的城市軌道交通雜散電流的仿真計算方法，具體步驟包括：

步驟A：根據軌道交通系統的設計圖紙、施工圖紙和運行檢修試驗獲取城市軌道交通系統的基本參數，具體包括：城市軌道交通線路的長度、接觸線的單位長度電阻、軌道系統參數、排流系統參數、機車系統參數、牽引變電站參數、土壤的電阻率和混泥土的電阻率；

其中，軌道系統參數包括鋼軌的橫截面積、鋼軌的單位長度電阻、鋼軌間距、鋼軌對地的過渡電阻、均流線的單位長度電阻、相鄰兩根均流線之間的距離；排流系統參數包括排流網導體的半徑、排流網導體的縱向電阻率、排流網導體的數量；機車系統參數包括機車的數量、每輛機車的位置和每輛機車的牽引電流量；牽引變電站參數包括牽引變電站位置、牽引變電站的等效電阻值。

步驟B：在CDEGS軟件中搭建城市軌道交通泄漏電流的仿真模型：

B1：利用CDEGS軟件中MALZ模塊中的土壤模塊將土壤設置為上、下雙層土壤，并定義上層土壤的上界面為地面；設置上層土壤的厚度為0.6m、上層土壤的電阻率為步驟A獲得的混泥土的電阻率；上層土壤下方均為下層土壤，下層土壤的電阻率為步驟A獲得的土壤的電阻率。

B2：利用CDEGS軟件中MALZ模塊中的SesCAD在上層土壤的地面下0.1米處繪制L米的圓形導線等效城市軌道交通的接觸網系統，將該導線定義為接觸線導線，并在導線外層設置完全絕緣的涂層；將接觸線導線的長度L設置為步驟A獲得的城市軌道交通線路的長度；將接觸線導線的單位長度電阻設置為步驟A獲得的接觸線的單位長度電阻。