[發(fā)明專利]一種復(fù)雜地質(zhì)條件下地鐵雜散電流計算方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202010154030.3 | 申請日： | 2020-03-07 |
| 公開（公告）號： | CN111310104B | 公開（公告）日： | 2023-03-31 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 林圣;張瀚;張海強(qiáng) | 申請（專利權(quán)）人： | 西南交通大學(xué) |
| 主分類號： | G06F17/10 | 分類號： | G06F17/10;G06F17/16 |
| 代理公司： | 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200 | 代理人： | 卓仲陽 |
| 地址： | 610031 四川省成都市*** | 國省代碼： | 四川;51 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 復(fù)雜 地質(zhì) 條件下 地鐵 電流 計算方法 | ||
本發(fā)明公開了一種復(fù)雜地質(zhì)條件下地鐵雜散電流計算方法，具體為：根據(jù)調(diào)研地鐵現(xiàn)場及施工圖紙獲得地鐵相關(guān)參數(shù)，將復(fù)雜地質(zhì)離散為多個單元，對每個單元分別設(shè)置單位電導(dǎo)率來模擬復(fù)雜地質(zhì)條件；分別計算土壤單元的單元導(dǎo)納矩陣、整體導(dǎo)納矩陣、導(dǎo)體單元導(dǎo)納矩陣；設(shè)置牽引電流、牽引回流大小；計算各個單元節(jié)點的電位，最終求得各個單元的雜散電流分布。本發(fā)明應(yīng)用于城市軌道交通系統(tǒng)，可以計算任意復(fù)雜地質(zhì)條件下雜散電流和土壤電位分布。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于城市軌道交通領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)雜地質(zhì)條件下地鐵雜散電流計算方法。
背景技術(shù)
隨著大中型城市的迅速崛起，我國建設(shè)城市軌道交通的力度空前。在地鐵設(shè)計之初，兼顧建設(shè)結(jié)構(gòu)與施工成本，鋼軌兼行車和回流兩方面作用。此種設(shè)計簡化了設(shè)計結(jié)構(gòu)以及節(jié)約了建設(shè)成本的同時也造成了很多弊端。由于鋼軌存在縱向電阻以及鋼軌對地不能做到完全絕緣，牽引電流在回流的過程中部分泄漏至大地中形成雜散電流。雜散電流引發(fā)許多工程問題，例如軌電位抬升影響站臺工作人員和乘客的安全、腐蝕地下金屬結(jié)構(gòu)以及影響交流電網(wǎng)主變引發(fā)直流偏磁問題。
由于雜散電流有一定的隨機(jī)性且建設(shè)地鐵的地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣。目前對于雜散電流分布情況的研究大多集中于均勻土壤等簡單模型，缺乏對于復(fù)雜地質(zhì)條件下雜散電流分布情況的研究。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供一種復(fù)雜地質(zhì)條件下地鐵雜散電流計算方法。
一種復(fù)雜地質(zhì)條件下地鐵雜散電流計算方法，具體步驟為：
步驟1：根據(jù)調(diào)研現(xiàn)場及施工圖紙，獲取地鐵相關(guān)參數(shù)，并定義空間直角坐標(biāo)系原點位置；
步驟2：劃分土壤單元：
根據(jù)復(fù)雜地質(zhì)情況，將土壤分為H層，其中第h層的厚度為Hh；并將第h層的土壤沿地鐵線路方向分為M段，第m段的長度為Lm，將第h層的土壤沿水平垂直地鐵方向分為N段，第n段的長度為Wn，其中h＝1，2，…，H；m＝1，2，…，M；n＝1，2，…，N；整個土壤劃分為T＝M×N×H個土壤單元，共產(chǎn)生Q＝(M+1)×(N+1)×(H+1)個節(jié)點；
步驟3：建立節(jié)點矩陣JD：
S3A：將步驟2得到的節(jié)點按從左到右、從上到下、從前往后的規(guī)則進(jìn)行編號，編號為1～Q；
S3B：定義1號節(jié)點的位置為空間直角坐標(biāo)系原點(0,0,0)，根據(jù)地鐵線路長度、土壤厚度、土壤寬度以及土壤單元劃分情況，獲取任意節(jié)點在空間直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值(x，y，z)，其中x為沿地鐵線路方向，y為水平垂直地鐵線路方向，z為土壤深度方向；
S3C：定義一個Q行4列的矩陣JD，矩陣中第1列元素為節(jié)點編號，第2～4列元素分別為節(jié)點對應(yīng)的坐標(biāo)值x、y、z；
步驟4：建立土壤單元矩陣DY：
S4A：將步驟2得到的土壤單元按從左到右、從上到下、從前往后的規(guī)則進(jìn)行編號，編號為1～T；并將第t個單元的8個節(jié)點按從左到右、從上到下、從前往后的規(guī)則進(jìn)行編號，編號為t1，t2，t3，t4，t5，t6，t7，t8；其中t＝1,2,…,T；
S4B：定義一個T行10列的矩陣DY，矩陣中第1列為單元編號，第2～9列為t1～t8個節(jié)點的編號，第10列為該土壤單元對應(yīng)的土壤的單位電導(dǎo)率；
步驟5：計算任意土壤單元的單元導(dǎo)納矩陣：
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