[發明專利]基于數據挖掘技術的地鐵雜散電流腐蝕特征信息提取方法

有效

• 申請號: 201810367167.X
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108827867B
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發明（設計）人: 李威;王承濤;王禹橋;楊雪鋒;范孟豹;許少毅;盛連超;王祥輝;王瑞林;李猛猛;郭志安;陳瑤
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 北京淮海知識產權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 董潔

1.一種基于數據挖掘技術的地鐵雜散電流腐蝕特征信息提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：測量供電區間周圍土壤電阻率ρ；測量供電區間內軌地過渡電阻R_g和鋼軌縱向電阻R_s；通過土壤取樣分析土壤中的主要離子成分；獲取現場基本參數：供電區間長度L₁、牽引電流I；

步驟2：通過一段時間內雜散電流泄漏電荷量相等的原理進行等效處理，即：

式中，Q₁為雜散電流泄漏電荷量，Q₂為實驗室環境下直流電源所提供的電荷量，L₁為供電區間長度，I_s為供電區間內的雜散電流，t₁為雜散電流腐蝕時長，t₂為所設計電化學腐蝕時間，I_e為所設計電化學腐蝕實驗中直流電源所提供的電流大小；

根據電阻網絡模型，結合現場參數測試結果進行計算，從而可以確定在實驗室條件下所設計電化學腐蝕實驗中直流電源所提供的電流大小I_e，所設計電化學腐蝕時間t₂；

其中，供電區間內的雜散電流分布使用下式進行計算：

式中，R_s為走行軌縱向電阻，R_R為埋地金屬結構縱向電阻，R_g為軌道對埋地金屬結構過渡電阻，I為牽引電流，L₁為供電區間長度；

步驟3：根據步驟2所確定的實驗參數和埋地管線材質，制作金屬樣塊并調配電解質溶液，在腐蝕電解池環境下進行等效雜散電流電化學腐蝕實驗；在所設計電化學腐蝕時間t₂內，利用電化學分析儀分別測定電化學腐蝕過程中t_2,1,t_2,2,t_2,3,…,t_2,i,…,t_2,n時刻的極化曲線并計算對應時刻下的腐蝕電流密度i_corr(2,1),i_corr(2,2),i_corr(2,3),…,i_corr(2,i),…,i_corr(2,n)，測量對應時刻腐蝕前后金屬失重量Δm_2,1,Δm_2,2,Δm_2,3,…,Δm_2,i,…,Δm_2,n，根據極化曲線和腐蝕前后金屬樣塊的失重量計算腐蝕速率Corr_rate(2,1),Corr_rate(2,2),Corr_rate(2,3),…,Corr_rate(2,i),…,Corr_rate(2,n)，利用CCD攝像機獲取對應時刻t_2,1,t_2,2,t_2,3,…,t_2,i,…,t_2,n下的金屬樣塊外觀腐蝕形貌特征圖像數據；

步驟4：將步驟3所測定的腐蝕過程中的腐蝕電流密度i_corr作為輸出量，選取電介質溶液中Cl^-離子濃度、SO₄ ^2-離子濃度、雜散電流大小I_s、腐蝕時間t、金屬樣塊碳含量C％作為輸入量，利用BP神經網絡訓練并建立雜散電流腐蝕電流密度預測模型；

利用步驟3所測定的腐蝕過程中金屬失重量Δm隨腐蝕時間t的變化關系，建立基于灰色理論的雜散電流腐蝕失重量預測模型；

利用步驟3所獲取不同條件下的金屬樣塊外觀腐蝕形貌特征圖像，在對圖像處理過程之后，通過卷積神經網絡訓練并建立基于腐蝕外觀形貌的雜散電流腐蝕速率預測模型；

步驟5：通過步驟4得到的雜散電流腐蝕電流密度預測評估埋地管線當前雜散電流腐蝕程度，通過步驟4得到的基于灰色理論的雜散電流腐蝕失重量預測和通過步驟4得到的基于腐蝕外觀形貌的雜散電流腐蝕速率預測評估埋地管線未來雜散電流腐蝕發展情況，進而以當前雜散電流腐蝕程度和未來雜散電流腐蝕發展趨勢綜合評估地鐵現場埋地管線的雜散電流腐蝕危險性。