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摘要：地铁杂散电流对地下金属结构造成严重的腐蚀，在地铁设计、建设和运营过程中必须要考虑杂散电流腐蚀的监测和防护。由于杂散电流分布复杂，目前监测和防护的措施存在腐蚀参数监测困难，腐蚀情况的判定依据不明，防护的手段和设备存在一定的不足等问题，给地铁杂散电流腐蚀的防治工作带来了一定的困难。本论文主要研究了国内外地铁杂散电流的监测方法，在此基础上，设计了一种基于供电区间的分布式杂散电流监测方案。
关键词：杂散电流 地铁防腐
1现有的监测方案分析
目前国内杂散电流监测方法较多，但都存在模拟量传输距离过长、监测数据误差较大或测试参数欠缺的问题。
1.1利用排流柜进行监测
机车在牵引变电所间运行时，两牵引变电所间从轨道泄入结构中的杂散电流是不同的，从而引起沿线不同地点的结构钢筋的极化电位不同。因此，回流点钢筋极化电位小于0.5V，并不能确保两牵引变电所间所有结构钢筋极化电位均小于0.5V；同样，若回电点极化电位大于0.5V（超过CJJ49-92标准规定要求），也并不表示两牵引变电所间的极化电位均超过0.5V。这样势必影响对杂散电流超标与否的正确判断，有碍及时准确地排除导致杂散电流增大的原因。另外，该方法所采集数据模拟量传输距离太长，也远远超过规程规定 （10m）的要求，有碍精确数据的采集。
1.2分散式杂散电流监测
分散式杂散电流监测系统必须在每个车站变电所的控制室或检修室内安装一台杂散电流测试端子箱，将该车站区段内的参考电极端子和测试端子用电缆接至接线盒，再由统一的测试电缆引入至变电所测试端子箱内的连接端子；实测时用移动式微机型综合测试装置分别在每个变电所进行杂散电流测试及数据处理。
利用该方法监测，轨道交通沿线必须敷设大量的电缆，这样不仅荷载增加 （对高架区段 ），而且有碍美观，造成不必要的浪费。更值得引起重视的是，其模拟量传输距离太长，远远超过规程规定的要求，有碍精确数据的采集，给杂散电流防护系统的日常维护带来不便。
1.3集中式杂散电流监测
该监测系统通过传感器在城市轨道交通沿线监测点附近及时将所采集到的主体结构钢筋的极化电位（模拟量）和钢轨（回流轨）对主体结构钢筋的电位经短距离的传输及时转化（数字量），避免了长距离模拟量传输造成的误差。监测装置安装在车站的监测室内。监测装置与传感器之间用传输线进行传输，按照一定的时间次序把传感器的信号传到监测装置上，确保了所读数據的准确性。
利用这种监测方法并不能彻底地监测杂散电流日常维护的参数（如轨道地过渡电阻），而且这种监测模式总体监测范围受通信距离的限制，只能达到20公里，对于目前的地铁发展情况来看，远远不能达到要求，比如上海市轨道交通9号线全长42公里，这种监测模式远远不能满足需要。
2分布式杂散电流监测
根据上述分析和城市轨道交通发展的要求，原有的监测方案已不能完全满足需要。因此，经过系统的比较和研究，现提出一种新型的分布式杂散电流监测方案，监测原理如图1所示。
图1 分布式杂散电流监测原理图
所谓分布式监测是指以每个供电区间（两个牵引变电所之间）为相对独立的一段，每段以一台监测装置为核心，组成一个监测网络子系统。不同的监测子系统通过变电所综合自动化（SCADA）的通信通道，汇集到地铁的指挥中心电力监控的主机，再形成对全线杂散电流的监测。这样，杂散电流监测系统的通信距离缩短为供电区间长度，对于目前的现场总线技术而言，通信距离均能满足要求。
相对于排流柜监测、分散式监测和集中式监测系统，杂散电流分布式监测系统有如下优点：分布式杂散电流监测纳入电力监控系统，提高了杂散电流监测和防护系统的重要性，使得杂散电流监测数据及时反映在轨道交通的核心部门，对整个线路的运行提供及时地信息；分布式杂散电流监测系统由多个相对独立的子系统组成，某个设备或子系统出现故障时，对整条线路的监测影响较小，有助于轨道交通的安全运行；通信距离不受限制。由于借助了变电所综合自动化系统的通信通道，杂散电流监测的通信距离只需满足每个子系统的通信要求即可，一般均在4公里以内，目前的现场总线技术均能满足要求，并且随着线路的延伸，可无限扩展；建设成本低。分布式杂散电流监测系统不需单独组成通信网络，节省大量的通信电缆，降低了轨道交通的建设费用；分布式杂散电流监测系统有传感器、监测装置和监控中心组成两级网络，相对于集中式监测系统，使通信网络简化，系统更加简单灵活。
3结语
随着科学技术和城市化的发展，大运量的轨道交通在现代大城市中起着越来越重要的作用，只有采用大容量的地铁和轨道交通系统，才是从根本上改善城市公共交通状况的有效途径。在地铁的设计、建设和正常运营中，杂散电流的防护和监测问题是必须考虑的，而目前所采用的标准和相应的手段，存在着一些机理不清，判断依据不明确，监测手段落后，防护措施不得当等缺陷，并且我国实际在地铁杂散电流腐蚀方面的研究比较少，缺乏理论指导和应用经验。因此，地铁杂散电流腐蚀的防治是一个重要的研究方向。
关键词：杂散电流 地铁防腐
1现有的监测方案分析
目前国内杂散电流监测方法较多，但都存在模拟量传输距离过长、监测数据误差较大或测试参数欠缺的问题。
1.1利用排流柜进行监测
机车在牵引变电所间运行时，两牵引变电所间从轨道泄入结构中的杂散电流是不同的，从而引起沿线不同地点的结构钢筋的极化电位不同。因此，回流点钢筋极化电位小于0.5V，并不能确保两牵引变电所间所有结构钢筋极化电位均小于0.5V；同样，若回电点极化电位大于0.5V（超过CJJ49-92标准规定要求），也并不表示两牵引变电所间的极化电位均超过0.5V。这样势必影响对杂散电流超标与否的正确判断，有碍及时准确地排除导致杂散电流增大的原因。另外，该方法所采集数据模拟量传输距离太长，也远远超过规程规定 （10m）的要求，有碍精确数据的采集。
1.2分散式杂散电流监测
分散式杂散电流监测系统必须在每个车站变电所的控制室或检修室内安装一台杂散电流测试端子箱，将该车站区段内的参考电极端子和测试端子用电缆接至接线盒，再由统一的测试电缆引入至变电所测试端子箱内的连接端子；实测时用移动式微机型综合测试装置分别在每个变电所进行杂散电流测试及数据处理。
利用该方法监测，轨道交通沿线必须敷设大量的电缆，这样不仅荷载增加 （对高架区段 ），而且有碍美观，造成不必要的浪费。更值得引起重视的是，其模拟量传输距离太长，远远超过规程规定的要求，有碍精确数据的采集，给杂散电流防护系统的日常维护带来不便。
1.3集中式杂散电流监测
该监测系统通过传感器在城市轨道交通沿线监测点附近及时将所采集到的主体结构钢筋的极化电位（模拟量）和钢轨（回流轨）对主体结构钢筋的电位经短距离的传输及时转化（数字量），避免了长距离模拟量传输造成的误差。监测装置安装在车站的监测室内。监测装置与传感器之间用传输线进行传输，按照一定的时间次序把传感器的信号传到监测装置上，确保了所读数據的准确性。
利用这种监测方法并不能彻底地监测杂散电流日常维护的参数（如轨道地过渡电阻），而且这种监测模式总体监测范围受通信距离的限制，只能达到20公里，对于目前的地铁发展情况来看，远远不能达到要求，比如上海市轨道交通9号线全长42公里，这种监测模式远远不能满足需要。
2分布式杂散电流监测
根据上述分析和城市轨道交通发展的要求，原有的监测方案已不能完全满足需要。因此，经过系统的比较和研究，现提出一种新型的分布式杂散电流监测方案，监测原理如图1所示。
图1 分布式杂散电流监测原理图
所谓分布式监测是指以每个供电区间（两个牵引变电所之间）为相对独立的一段，每段以一台监测装置为核心，组成一个监测网络子系统。不同的监测子系统通过变电所综合自动化（SCADA）的通信通道，汇集到地铁的指挥中心电力监控的主机，再形成对全线杂散电流的监测。这样，杂散电流监测系统的通信距离缩短为供电区间长度，对于目前的现场总线技术而言，通信距离均能满足要求。
相对于排流柜监测、分散式监测和集中式监测系统，杂散电流分布式监测系统有如下优点：分布式杂散电流监测纳入电力监控系统，提高了杂散电流监测和防护系统的重要性，使得杂散电流监测数据及时反映在轨道交通的核心部门，对整个线路的运行提供及时地信息；分布式杂散电流监测系统由多个相对独立的子系统组成，某个设备或子系统出现故障时，对整条线路的监测影响较小，有助于轨道交通的安全运行；通信距离不受限制。由于借助了变电所综合自动化系统的通信通道，杂散电流监测的通信距离只需满足每个子系统的通信要求即可，一般均在4公里以内，目前的现场总线技术均能满足要求，并且随着线路的延伸，可无限扩展；建设成本低。分布式杂散电流监测系统不需单独组成通信网络，节省大量的通信电缆，降低了轨道交通的建设费用；分布式杂散电流监测系统有传感器、监测装置和监控中心组成两级网络，相对于集中式监测系统，使通信网络简化，系统更加简单灵活。
3结语
随着科学技术和城市化的发展，大运量的轨道交通在现代大城市中起着越来越重要的作用，只有采用大容量的地铁和轨道交通系统，才是从根本上改善城市公共交通状况的有效途径。在地铁的设计、建设和正常运营中，杂散电流的防护和监测问题是必须考虑的，而目前所采用的标准和相应的手段，存在着一些机理不清，判断依据不明确，监测手段落后，防护措施不得当等缺陷，并且我国实际在地铁杂散电流腐蚀方面的研究比较少，缺乏理论指导和应用经验。因此，地铁杂散电流腐蚀的防治是一个重要的研究方向。