Per què els passadissos electrificats exigeixen protecció ferroviària dedicada
En els ferrocarrils electrificats, els rails de rodadura doblen com a conductor de retorn del corrent de tracció. Als sistemes de corrent continu, el corrent de retorn agafarà qualsevol camí de baixa-resistència cap a la subestació i, quan l'aïllament del carril és feble, una part del corrent surt del carril i viatja a través de llast, travesses de formigó i estructures d'acer enterrades. Aquesta fuita s'anomena corrent periòdica i, quan flueix des d'una estructura d'acer soterrada cap al rail, elimina el metall per electròlisi - que pica les xarxes del carril, corroeix les peces de subjecció dels elements de subjecció i danya les armadures de les travesses de formigó en poques temporades de funcionament. Protegir els rails en un passadís electrificat significa, per tant, controlar tant el camí elèctric com l'ambient d'humitat: mantenir el corrent de retorn al rail i mantenir l'aigua i les sals allunyades de l'acer.
Les pràctiques de disseny dels sistemes de metro de corrent continu i de línies principals mantenen les fuites de corrent periòdica per sota d'aproximadament el 5% del corrent de retorn de tracció, seguint els principis de l'EN 50122-2 i l'IEC 62128-2 sobre protecció de corrent vagabund. Les línies de corrent altern tenen un perfil de risc diferent: voltatges induïts i electròlisi en lloc d'electròlisi, però encara s'apliquen les mateixes mesures d'aïllament i drenatge perquè els circuits de senyalització depenen d'un aïllament net del carril.
Principals amenaces per als carrils als passadissos electrificats
Corrosió per corrent dispers:Les fuites de corrent continu a la interfície del carril-a-terra es concentren a les juntes del carril, als llocs de fixació i a les zones amb mal drenatge, on el peu del carril i la banda perden metall per electròlisi.
Avaria de l'aïllament:Els coixinets de ferrocarril humits o contaminats, els blocs de calibre i els pals extrems perden resistència elèctrica, la qual cosa permet que el corrent de fuga pugi bruscament després de la pluja o el rentat del túnel.
Corrosió atmosfèrica:túnels, línies costaneres i passadissos industrials combinen humitat, clorurs i pols abrasiu, accelerant l'oxidació del peu del rail, clips i cargols.
Degradació del contacte:Els productes de corrosió entre el peu del rail i el coixinet augmenten la resistència de contacte, creen punts calents i redueixen la força efectiva de subjecció del sistema de subjecció.
Mesures i especificacions de protecció bàsica
El paquet de protecció per a un passadís electrificat combina aïllament, recobriment, drenatge i control:
| Mesura | Especificació típica |
|---|---|
| Coixinet aïllant compost sota el peu del rail | Basat en EPDM o PA6, resistència elèctrica superior o igual a 10^6 Ω quan està sec, gruix adaptat al perfil del carril |
| Blocs de calibre aïllants | Niló-reforçat amb fibra de vidre del grau PA66, blocs d'estil 9#/11# per a l'ajust de calibre i aïllament elèctric |
| Greix dielèctric als elements de fixació | Base de silicona o liti no conductora de -, rang de servei d'uns -40 graus a +120 graus, que es torna a aplicar a intervals d'inspecció |
| Recobriments -resistents a la corrosió | Clips i cargols galvanitzats en calent per immersió-, o pintura rica en zinc-per a cargols, segons ISO 1461 quan s'especifiqui |
| Disseny de drenatge | Pendent de l'espatlla de llast, obertures de drenatge a la via de llosa i segellat dels canals de cables per mantenir sec el carril-a-el camí de terra |
| Juntes de carril aïllades | Resistència elèctrica de 10^8 Ω o més a 500 V CC per a la separació del circuit de la pista, verificada al lliurament |
Els valors de resistència d'aïllament es verifiquen a la fàbrica i de nou després de la instal·lació; un conjunt de fixació amb un coixinet net i sec i un bloc de mesura normalment mesura en el rang de 10^6 Ω, mentre que el mateix conjunt amb un coixinet humit i contaminat-pot baixar de 10^3 Ω.
Escenaris d'aplicació
Metro DC i tren lleuger:l'entorn de corrent dispers més greu; cada posició de fixació és un punt d'aïllament i el drenatge es dissenya deliberadament.
Línees principals electrificades de CA a 25 kV:l'aïllament protegeix els circuits de senyalització de les vies i limita la corrosió induïda; el drenatge del ferrocarril-a-terrestre és important als túnels.
Túnel i corredors costaners:dominen la humitat i els clorurs; els elements de fixació recoberts i el re{0}}engreixatge periòdic ofereixen la vida útil més llarga dels elements de fixació.
Corredors mixts-de trànsit i mercaderies:Les càrregues pesades sobre l'eix estrenyen la capa d'aïllament, de manera que es prefereixen coixinets resistents a l'abrasió-amb una rigidesa estable.
Punts de selecció i funcionament
Indiqueu els valors de la prova de resistència d'aïllament i el mètode de prova a l'especificació de contractació perquè els proveïdors certificin el mateix paràmetre que verifiqueu al lloc.
Mesureu el potencial del ferrocarril-a-terra i el corrent de fuga durant la posada en marxa i repetiu la mesura anualment a les línies de corrent continu.
Inspeccioneu els coixinets, els blocs de mesura i l'estat del greix dins dels túnels cada cicle de manteniment; torneu a -aplicar greix dielèctric en lloc de substituir les peces on el coixinet està intacte.
Mantingueu registres de les mesures d'aïllament per secció de via perquè sigui visible un descens gradual abans que es converteixi en un problema de corrosió.
Concepcions errònies comuns
"Els elements de fixació galvanitzats només aturen la corrosió del corrent dispers".El recobriment de zinc protegeix contra l'òxid, però no atura l'electròlisi - només l'aïllament i el control del drenatge del corrent de fuita.
"Les línies de CA no necessiten aïllament del carril".Les línies de CA encara porten corrents de senyalització i pateixen corrosió induïda; el paquet d'aïllament i drenatge és necessari per a tots dos.
"El corrent dispers només és un problema-del túnel humit".El llast sec té una resistivitat més alta, però la pista de llosa i les travesses de formigó poden filtrar-se a qualsevol línia; el risc depèn de la qualitat de l'aïllament, no només del clima.
PMF
Com fa que la corrosió actual perjudicada fa mal al rail?
Quan el corrent de tracció es filtra des del rail cap a la terra i després surt d'una estructura d'acer soterrada, el metall es dissol al punt de sortida anòdic. Al costat del carril, apareix com una picada a la xarxa i al peu, mentre que les estructures enterrades perden massa en punts concentrats; tots dos efectes són proporcionals a la càrrega filtrada al llarg del temps.
Quina resistència d'aïllament haurien de proporcionar les fixacions de rails en un passadís electrificat?
Un conjunt de fixació net i sec amb un coixinet compost i un bloc de calibre de niló normalment mesura 10^6 Ω o més. Les especificacions d'adquisició per a projectes de metro solen requerir aquest valor o un mètode de prova documentat, amb el conjunt provat en sec i després d'una exposició a l'aigua definida.
Per què s'aplica greix dielèctric als elements de fixació?
El greix dielèctric segella la interfície entre el peu del rail, el clip i l'espatlla contra l'aigua i els clorurs, i evita la formació de pel·lícules d'humitat de baixa -resistència. També facilita el desmuntatge futur perquè els productes de corrosió mai tenen l'oportunitat de soldar les peces juntes.
La galvanització en calent-per immersió pot protegir els rails del corrent dispers?
No. La galvanització és un recobriment anti-rovell; no té cap relació amb la pèrdua de metall electrolític provocada per fuites de corrent continu. El rail en si no està galvanitzat en servei - La protecció prové de mantenir el corrent al rail i el rail sec.
Com es controla el corrent vagabund a les línies operatives?
Els operadors mesuren el potencial del ferrocarril a--terra i el corrent que circula pels conductors de connexió i de presa de terra, i comparen les mesures d'aïllament per secció de via al llarg del temps. Els canvis sostinguts indiquen que el paquet d'aïllament o drenatge necessita manteniment abans que comencin els danys per corrosió.