一种杂散电流排流网系统

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，具体涉及一种杂散电流排流网系统。

背景技术

城市轨道交通运输系统，一般采用直流电作为牵引动力，利用走行钢轨回流。钢轨虽然采用绝缘安装方式，但是由于材料、技术等因素制约，其对地不可能完全绝缘。列车运行时，牵引回流电流会在钢轨上产生纵向电压，形成钢轨对地电位。在钢轨对地绝缘的薄弱区域，部分电流会泄入大地，未能按照设计路径流回牵引变电所，此电流称为杂散电流。当周边介质条件的金属活泼性不同时，杂散电流在流出位置会对金属结构造成腐蚀。为了保障运营安全，国家相关规范已将杂散电流防护系统作为一项重要设计内容。

根据《地铁设计规范》GB50157-2013，第15.7.3条文，无砟道床中应设置排流钢筋网，并应与其他结构钢筋、金属管线、接地装置非电气连接。不应利用结构钢筋作为排流网。

条文要求在道床中应设置排流钢筋网，但并未对排流钢筋网提出具体做法或排流网钢筋的面积要求。并且，在此条最后一句，明确不应利用结构钢筋作为排流网。

目前轨道交通行业中，一般方案是采用道床中的钢筋作为排流钢筋，方案可行，但存在一定局限。

一是，虽然没有利用隧道管片中的结构钢筋作为排流网，但是道床中钢筋，是为了保证道床承受列车重量而设置的钢筋，相对道床本体而言，此钢筋即为道床结构钢筋。与规范条文最后一句，存在一定歧义。

二是，道床结构型式、道床宽度、结构深度都相对比较固定，道床结构钢筋的整体数量、钢筋截面积不可能无限增加，因此道床结构钢筋的电阻值有限，排流网对收集杂散电流效果因钢筋网面积、连通效果、等效电阻值而不同。

三是，轨道交通高架区段，多采用支撑块承轨台的道床结构型式，其内部结构钢筋总面积，较难达到排流网钢筋面积需求。

目前轨道交通行业中，对高架区段的方案也是颇为困扰，有时设计方案为达到排流网面积需求，不得不利用高架桥梁的面层结构钢筋，兼顾做排流网钢筋以满足面积需求。与规范条文最后一句要求，存在一定差距。

综合上述，有必要对当前方案进行优化，既能满足规范要求，特别是此条的最后一句，不应利用结构钢筋作为排流网。又能实现良好的排流效果，对提升运营安全具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种杂散电流排流网系统，该排流网系统通过在钢筋排流网内的纵向结构钢筋上焊接紫铜排，由于紫铜排的电阻远小于钢筋的电阻，根据欧姆定律，故当电流泄露至道床结构段或高架梁结构段内时，绝大部分电流将沿着紫铜排回路流通。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种杂散电流排流网系统，其特征在于所述排流网系统包括布置于结构段内的钢筋排流网以及紫铜排，所述钢筋排流网由若干纵向结构钢筋和横向结构钢筋组合构成，所述紫铜排沿纵向布置并焊接固定在其中任意一根所述纵向结构钢筋上；所述结构段为道床结构段或高架梁结构段；各所述结构段的两端部分别设置有连接端子，所述连接端子同所述钢筋排流网连接固定，相邻所述结构段之间通过在所述连接端子之间设置电缆实现连接。

所述紫铜排呈矩形状，尺寸为30mm*4mm。

所述紫铜排中的含铜量不小于99.7%。

所述结构段为道床结构段，所述连接端子分别设置在所述道床结构段端部的两侧，所述连接端子的下部焊接固定于所述钢筋排流网上、上部高出所述道床结构段上表面3-5mm。

所述紫铜排沿所述道床结构段中的所述纵向结构钢筋通长布置，所述紫铜排与所述纵向结构钢筋之间的焊点小于4处。

所述结构段为高架梁结构段，所述高架梁结构段上布置有两排沿纵向延伸的轨道承轨台，所述紫铜排分别布设在每排所述轨道承轨台中的所述纵向结构钢筋上。

所述紫铜排与所述高架梁结构段的长度相同，每个所述高架梁结构段上的每排所述轨道承轨台均由若干轨道承轨台节段纵向拼接组成，所述紫铜排与各所述轨道承轨台节段内的所述纵向结构钢筋具有至少一个焊接点。

所述连接端子分别布置在所述轨道承轨台端部的外侧，所述轨道承轨台端部布置有一圈镀锌扁钢，所述镀锌扁钢包括一横向布置的水平扁钢以及自所述水平扁钢两端部向上延伸的竖向扁钢，所述水平扁钢同各所述纵向结构钢筋焊接，所述竖向扁钢向上延伸并同所述连接端子相连接。

本发明的优点是：系统结构简单，能够保障良好的导通性，一旦电流泄露至排流网内，能通过收集引回牵引变电所，实现良好的排流效果，提升运营安全；排流网能够沿线路纵向连接，形成一个完整的收集网。

附图说明

图1为本发明中道床结构段中杂散电流排流网系统的平面示意图；

图2为本发明图1中的A-A示意图；

图3为本发明图2中的局部放大示意图；

图4为本发明中高架梁结构段中杂散电流排流网系统的剖视图；

图5为本发明中高架梁结构段中杂散电流排流网系统的平面视图；

图6为本发明中高架梁结构段之间的连接端子示意图；

图7为本发明中轨道承轨台中钢筋排流网结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-7，图中各标记分别为：钢筋排流网1、纵向结构钢筋1a、横向结构钢筋1b、紫铜排2、焊接点3、连接端子4、电缆5、测试端子6、道床结构段7、结构缝8、高架梁结构段9、轨道承轨台10、镀锌扁钢11、水平扁钢11a、竖向扁钢11b、连接电缆12。

实施例1：如图1、2、3所示，本实施例具体涉及一种杂散电流排流网系统，该杂散电流排流网系统应用在道床结构段7上，道床结构段7内的钢筋排流网1中布置有紫铜排2，相邻的道床结构段7之间通过连接端子4和电缆5实现钢筋排流网1之间的连通，实现纵向贯通构成杂散电流排流网系统。

如图1、2、3所示，单块道床结构段7的长度一般为12.5m，具体的地下段方案中，线路由若干道床结构段7沿纵向拼装组成，相邻道床结构段7之间具有结构缝8。各道床结构段7中分别设置有钢筋排流网1，钢筋排流网1具体由纵向结构钢筋1a和横向结构钢筋1b焊接或绑扎组合而成，在此基础之上，在其中任意一根纵向结构钢筋1a上焊接固定紫铜排2，紫铜排2沿纵向通长设置并与道床结构段7的长度保持一致，道床结构段7按12.5m长度，则紫铜排2与其钢筋的焊接点3不应少于4处，焊点分布均匀，以保证可靠性。本实施例中所采用的紫铜排2呈矩形，其规格尺寸为30mm*4mm，此外，紫铜排2中的含铜量不小于99.7%。

如图1、2、3所示，道床结构段7的端部两侧分别设置有连接端子4，共4个，具体的，连接端子4焊接固定在道床结构段7中的钢筋排流网1上；连接端子4为一体化结构，端子上部为铜材质，目的是为了与电缆5之间可靠连接，有效降低连接电阻，端子下部为钢筋，目的是为了与道床结构段7内的排流钢筋网1之间的可靠焊接，相邻道床结构段7之间通过在连接端子4之间设置电缆5从而实现钢筋排流网1的纵向贯通，形成沿线路方向的纵向贯通排流网。需要说明的是，连接端子4在设置时顶部高出道床结构段7的上表面3-5mm。

如图1、2、3所示，在施工时，紫铜排2与钢筋排流网1应采用放热焊方式，可预先在工作间完成与纵向结构钢筋1a的焊接，再带到施工现场，实施与横向结构钢筋1b的焊接。

在本实施例中，钢筋排流网1上还设置有测试端子6，设置测试端子6主要是为了监测钢筋排流网1的极化电位，实际工程设计中还有一套监测系统，对钢筋极化电位进行实时监测，规范要求不高于0.1V。

在完成现场的安装之后，可以进行现场检测，具体的方法为：

（1）每个道床结构段7在钢筋焊接完毕后，采用电桥法对连接端子4之间的纵向结构钢筋1a进行测试，每次测试4次，交叉测试。施工完毕后，对其进行复测，每次测量4次，交叉测量，取平均值，记录测量结果并由监理现场见证签认。

（2）采用电桥法或伏安法的回路电阻测试仪（微欧计）或直流电阻测量仪。表计测量范围最小值应不大于1mΩ，分辨率应在1uΩ。伏安法测试表计有SB2230数字电阻测量仪，YZZ-10直流电阻测试仪等。

（3）每个测试单元（地下区段50米、高架区段30米）道床结构段7两端连接端子4的纵向电阻值在混凝土浇筑前不超过6mΩ，若测量结果达不到该要求，可以通过增加钢筋的焊接点，降低电阻。浇筑后混凝土连接端子4纵向电阻每个测试单元应不大于8mΩ，特殊区段不应大于10mΩ。

本实施例中杂散电流排流网系统的工作方法为：城市轨道交通运输系统采用直流电作为牵引动力，利用走行钢轨回流。钢轨虽然采用绝缘安装方式，但是由于材料、技术等因素制约，其对地不可能完全绝缘。列车运行时，牵引回流电流会在钢轨上产生纵向电压，形成钢轨对地电位。在钢轨对地绝缘的薄弱区域，部分电流会泄入大地，未能按照设计路径流回牵引变电所，此电流称为杂散电流。杂散电流经钢筋排流网1回流至牵引变电所负极，其中，由于紫铜排2的电阻远小于钢筋的电阻，故当电流泄露至道床结构段7内的钢筋排流网1内后，绝大部分电流将沿着紫铜排2回路流通。

实施例2：如图4-7所示，本实施例具体涉及一种杂散电流排流网系统，该杂散电流排流网系统应用于高架梁结构段9上，高架梁结构段9上的轨道承轨台10内的钢筋排流网1中布置有紫铜排2，相邻高架梁结构段9之间通过连接端子4和电缆5实现钢筋排流网1之间的连通，构成纵向贯通的杂散电流排流网系统。

如图4-7所示，在本实施例中，高架梁结构段9是一个相对独立的箱梁结构，长度为30米，各高架梁结构段9沿线路方向拼接布置，因此在整条高架线路上每隔30米具有一个分界。在高架梁结构段9上布置有轨道承轨台10，轨道承轨台10由若干承轨台节段沿线路方向拼接组成，轨道承轨台10内布置有钢筋排流网1，钢筋排流网1具体由纵向结构钢筋1a和横向结构钢筋1b焊接组合而成，在此基础之上，在其中任意一根纵向结构钢筋1a上焊接固定紫铜排2，紫铜排2沿纵向通长设置并与高架梁结构段9的长度保持一致。紫铜排2应预先在工作间与相对应的纵向结构钢筋1a通过放热焊（不小于10个焊接点，保证每个轨道承轨台节段内都有焊接点）后，再将紫铜排2上的纵向结构钢筋1a与轨道承轨台10内交叉的所有横向结构钢筋1b可靠焊接。本实施例中紫铜排2多设置在轨道承轨台10的下层钢筋中，宜于与桥梁面层高度持平，保证美观。本实施例中所采用的紫铜排2呈矩形，其规格尺寸为30mm*4mm，此外，紫铜排2中的含铜量不小于99.7%。

如图4-7所示，高架梁结构段9的端部轨道承轨台10两侧分别设置有连接端子4，共4个，具体的，连接端子4焊接固定在轨道承轨台10中的钢筋排流网1上；相邻高架梁结构段9之间通过在连接端子4之间设置电缆5从而实现钢筋排流网1的纵向贯通，形成沿线路方向的纵向贯通排流网。需要说明的是，连接端子4在设置时顶部高出轨道承轨台10的上表面3-5mm。此外，两排并行的轨道承轨台10之间的连接端子4之间也可设置用于连接的连接电缆12，提升排流网纵向连通效果。

如图5、7所示，在轨道承轨台10的端部布置有一圈镀锌扁钢11，镀锌扁钢11包括一横向布置的水平扁钢11a以及自水平扁钢11a两端部向上延伸的竖向扁钢11b，水平扁钢11a同位于底部的各纵向结构钢筋1a焊接，竖向扁钢11b向上延伸并同连接端子4相连接，可增加关键部位接触面积，提升排流网纵向连通效果。其中，镀锌扁钢11的材料为热浸镀锌扁钢，规格40mm*4mm。