تحلیل جامع مکانیزم تولید و انتشار جریان های سرگردان در شبکه های تغذیه DC مترو و ارائه راهکارهای کاهش اثرات مخرب الکتروشیمیایی در زیرساخت های مترو

گسترش سریع سامانه های حمل ونقل ریلی شهری و افزایش وابستگی کلان شهرها به شبکه های مترو، اهمیت قابلیت اطمینان، ایمنی و پایداری سیستم های تغذیه کشش DC را بیش از پیش نمایان ساخته است. یکی از مهم ترین چالش های فنی در شبکه های کشش DC مترو، پدیده جریان های سرگردان (Stray Currents) است که در نتیجه نشت جریان بازگشتی از ریل به زمین و زیرساخت های مجاور ایجاد می شود. این جریان ها می توانند اثرات مخرب گسترده ای بر تجهیزات فلزی مدفون، کابل های مخابراتی، سیستم های سیگنالینگ، سازه های بتنی مسلح و تجهیزات الکترونیکی حساس بر جای بگذارند. علاوه بر این، افزایش خوردگی الکتروشیمیایی ناشی از جریان های نشتی، هزینه های نگهداری و تعمیرات شبکه های ریلی را به شدت افزایش می دهد. در این مقاله، مکانیزم تولید و انتشار جریان های سرگردان در شبکه های کشش DC مترو به صورت جامع مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا ساختار سیستم تغذیه مترو و مسیر بازگشت جریان از ریل تحلیل شده و سپس مدل الکتریکی ریل نسبت به زمین ارائه گردیده است. در ادامه، رفتار جریان های نشتی در شرایط مختلف بهره برداری شامل شتاب گیری، حرکت یکنواخت و ترمز احیایی قطارها با استفاده از محیط MATLAB/Simulink شبیه سازی شده است. همچنین تاثیر جریان های سرگردان بر تجهیزات سیگنالینگ، کابل های مخابراتی و زیرساخت های فلزی مدفون مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی نشان داد که افزایش بار کششی و کاهش مقاومت عایقی ریل می تواند منجر به افزایش شدید جریان های نشتی و تشدید نرخ خوردگی گردد. همچنین مشخص شد که استفاده از سیستم های عایق بندی ریل، سامانه های Drainage، مانیتورینگ آنلاین و طراحی بهینه سیستم Earthing می تواند تاثیر قابل توجهی در کاهش جریان های سرگردان و افزایش قابلیت اطمینان شبکه داشته باشد.

کلیدواژه ها:

جریان سرگردان ، مترو ، خوردگی الکتروشیمیایی ، جریان نشتی