模拟轻轨系统对周围金属的腐蚀效应

主要观点总结

本文主要讨论轻轨交通的杂散电流对附近管道的影响及腐蚀问题。通过仿真案例，探究如何利用建模和仿真探究列车运行时产生的杂散电流对附近管道的影响，分享如何改进设计和减轻腐蚀的方法。

关键观点总结

关键观点1: 轻轨交通的杂散电流问题

轻轨交通采用电力驱动，产生的杂散电流可能腐蚀地下金属结构，如管道和储罐，导致高昂的维修费用。文章讨论了杂散电流的形成原因和腐蚀机制。

关键观点2: 仿真案例的应用

通过仿真案例，文章展示了如何利用建模和仿真探究列车运行时产生的杂散电流对附近管道的影响。这种方法可以准确模拟和分析杂散电流现象，无需制作昂贵的物理原型。

关键观点3: 减少杂散电流的措施

文章讨论了减少杂散电流的几种常见方法，包括增加轨道连接和牵引变电所的数量、改善轨道与土壤之间的电绝缘、使用杂散电流排流等。同时，也提到了如何借助数值模型预测和避免轨道投入使用后的腐蚀损坏。

正文

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造成杂散电流的原因是什么？

直流轻轨列车通常由牵引变电所（TSS）通过架空线路提供的馈电流运行，轨道用作返回电流的导体。轨道与土壤平行连接，由于轨道位于土壤上方的轨枕和/或压载物（砾石）上，因此可将整个轨道长度视为全部接地。在特定的土壤和设计条件下，部分电流会经轨道外的其他路径流出。这部分电流被称为杂散电流。轨道周围产生的电势场表示电流路径，电流流入列车附近的金属物体，并在牵引变电所附近流出。还原（通常是氧还原）发生在阴极进入点，氧化/腐蚀发生在阳极输出点。

埋地管道上的杂散电流腐蚀详细示意图。

如何减少杂散电流?

减少杂散电流的一些常见方法包括减少杂散电流的形成距离，例如增加轨道连接和牵引变电所的数量。还可以改善轨道与土壤之间的电绝缘，但要使这种方法具有实际意义，轨道必须与接地电阻低的其他金属设施完全断开。杂散电流排流是一种常用的方法，但难以监测。有时，使用聚酯管道等非金属物体，或重新定位敏感的基础设施是唯一的选择。

在城市建立轻轨系统之前，应广泛研究杂散电流可能造成的腐蚀影响。仿真软件能够对这种现象进行准确地模拟和分析，并且无需制作昂贵的物理原型。借助数值模型，工程师可以模拟多种不同的场景并进行预测，从而避免轨道投入使用后发生腐蚀损坏。

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