一种适用于cdegs仿真的地铁换乘站接地网等效方法
技术领域
1.本发明属于城市轨道交通建模领域，具体涉及一种适用于cdegs仿真的地铁换乘站接地网等效方法。
背景技术：2.由于钢轨自身存在电阻且钢轨无法与大地之间完全绝缘，导致部分电流从钢轨逸出形成杂散电流。随着城市轨道交通规模的不断扩大，越来越多的杂散电流从城市轨道交通系统中泄漏。不同线路在换乘站位置相交集，导致杂散电流在换乘站位置可能呈现叠加增大的变化趋势，引起换乘站周围埋地金属严重腐蚀等一系列危害。由于换乘站接地网距离钢轨较近，可能受到由杂散电流引起的严重腐蚀，因此有必要对换乘站的接地网系统进行分析研究。
3.根据新版地铁设计规范指导文件，地铁车站的结构钢筋等自然接地体应该与接地网相连接。不同地铁线路在换乘站位置通过车站共同的结构钢筋实现电气连通。cdegs软件仿真运算时，如果导体间有接触，软件仿真计算时会在该处自动分段。虽然换乘站的地铁线路接地网模型的导体总量不大，但是由于它们之间互相交错，这将使得接地网仿真计算时的导体数量巨大。这将使得接地网网络模型运算量急剧增大，增加大量仿真计算时间。
4.然而对于换乘站接地网系统等效的核心是保证等效前后接地网系统总接地阻值不变，故只需搭建一个接地电阻阻值相等的接地网来代替接地网系统。
技术实现要素：5.为提升仿真运算的效率，节约仿真运算时间，本发明提供一种适用于cdegs仿真的地铁换乘站接地网等效方法。
6.本发明的一种适用于cdegs仿真的地铁换乘站接地网等效方法，包括以下步骤：
7.步骤1：根据地铁线路接地网所处位置距离地表深度，按照地表深度从小到大排序，为换乘站的每条地铁线路编号si，i＝1,2,
…
,k，其中k为换乘站的地铁线路总数且k≥2，规定深度最小的地铁线路的编号为s1，深度最大的地铁线路的编号为sk。
8.步骤2：根据地铁换乘站接地网系统的设计方案、施工图纸获取换乘站地铁线路接地网系统所有基本参数，具体包括：接地网的总面积si，单位为m2、接地网的外缘边线总长度li，单位为m、接地网距离该条地铁线路隧道地面的埋深hi，单位为m、水平接地极总长度li，单位为m、水平接地极的直径或等效直径di，单位为m、接地网位置的土壤电阻率ρi，单位为ω
·
m、每条地铁线路接地网所处位置距离地表的深度ai，单位为m。
9.步骤3：根据公式(1)计算换乘站每条地铁线路接地网的接地电阻ri。
[0010][0011]
根据公式(2)计算换乘站各地铁线路接地网并联后的总接地电阻r
eq
。
[0012][0013]
步骤4：获得地铁线路sk的接地网所在位置土壤电阻率ρk，距离该条地铁线路隧道地面埋深hk、水平接地极的直径dk；。
[0014]
根据公式(3)计算等效后的接地网面积s
eq
。
[0015][0016]
将ρk、hk、dk、r
eq
、s
eq
代入公式(1)计算等效后接地网的接地极总长度l
eq
。
[0017]
步骤5：根据公式(4)计算等效后的接地网的内部网格边长x。
[0018][0019]
x取数值相近的最大自然数。
[0020]
步骤6：使用cdegs软件malz模块中的土壤模块对土壤进行水平分层，每层土壤厚度区间对应为(0,a1)，(a1,a
2-a1)，
…
，(a
k-a
k-1
,∞)，每层土壤电阻率对应为ρ1，ρ2，
…
，ρk。
[0021]
步骤7：利用cdegs软件malz的sescad模块，在距离地表深度为ak处绘制正方形接地网导体网络；正方形接地网边长为内部正方形网格边长为步骤5计算的x。
[0022]
步骤8：在sescad中选中整个正方形接地网导体网络，将所有导体的半径设置为dk/2。
[0023]
本发明的有益技术效果为：
[0024]
一、该地铁换乘站接地网等效建模方法，以等效前后接地网系统总阻值相同为等效原则。将实际工程中复杂的接地网系统极大简化，得到等效后的模型结构和参数。使模型在保证准确度的同时，极大加快仿真运算速度。
[0025]
二、该地铁换乘站接地网等效建模方法可用于建立地铁换乘站模型，能够对换乘站位置的地电位分布、杂散电流分布等规律进行分析，进而为治理换乘站位置埋地金属腐蚀等危害提供指导帮助。
附图说明
[0026]
图1为按照本发明方法完成的地铁换乘站接地网等效示意图。
具体实施方式
[0027]
下面结合附图和具体实施方法对本发明作进一步的详细说明。
[0028]
本发明主要为建立城市轨道交通网络模型服务，适用于cdegs软件对城市轨道交通的换乘站接地网系统建模。
[0029]
本发明的一种适用于cdegs仿真的地铁换乘站接地网等效方法，包括以下步骤：
[0030]
步骤1：根据地铁线路接地网所处位置距离地表深度，按照地表深度从小到大排序，为换乘站的每条地铁线路编号si，i＝1,2,
…
,k，其中k为换乘站的地铁线路总数且k≥2，规定深度最小的地铁线路的编号为s1，深度最大的地铁线路的编号为sk。
[0031]
步骤2：根据地铁换乘站接地网系统的设计方案、施工图纸获取换乘站地铁线路接地网系统所有基本参数，具体包括：接地网的总面积si，单位为m2、接地网的外缘边线总长度li，单位为m、接地网距离该条地铁线路隧道地面的埋深hi，单位为m、水平接地极总长度li，单位为m、水平接地极的直径或等效直径di，单位为m、接地网位置的土壤电阻率ρi，单位为ω
·
m、每条地铁线路接地网所处位置距离地表的深度ai，单位为m。
[0032]
步骤3：根据公式(1)计算换乘站每条地铁线路接地网的接地电阻ri。
[0033][0034]
根据公式(2)计算换乘站各地铁线路接地网并联后的总接地电阻r
eq
。
[0035][0036]
步骤4：获得地铁线路sk的接地网所在位置土壤电阻率ρk，距离该条地铁线路隧道地面埋深hk、水平接地极的直径dk；。
[0037]
根据公式(3)计算等效后的接地网面积s
eq
。
[0038][0039]
将ρk、hk、dk、r
eq
、s
eq
代入公式(1)计算等效后接地网的接地极总长度l
eq
。
[0040]
步骤5：根据公式(4)计算等效后的接地网的内部网格边长x。
[0041][0042]
x取数值相近的最大自然数。
[0043]
步骤6：使用cdegs软件malz模块中的土壤模块对土壤进行水平分层，每层土壤厚度区间对应为(0,a1)，(a1,a
2-a1)，
…
，(a
k-a
k-1
,∞)，每层土壤电阻率对应为ρ1，ρ2，
…
，ρk。
[0044]
步骤7：利用cdegs软件malz的sescad模块，在距离地表深度为ak处绘制正方形接地网导体网络；正方形接地网边长为内部正方形网格边长为步骤5计算的x。
[0045]
步骤8：在sescad中选中整个正方形接地网导体网络，将所有导体的半径设置为dk/2。
[0046]
本发明基于地铁换乘站接地网系统的设计参数，以等效前后接地网系统总阻值相同为原则，得到等效接地网系统结构以及参数，完成的地铁换乘站接地网等效图如图1所示。为cdegs软件地铁网络的建模中换乘站接地网模型搭建提供依据。有利于对换乘站位置的地电位分布、杂散电流分布等规律进行分析，进而为治理换乘站位置埋地金属腐蚀等危害提供指导。
技术特征：1.一种适用于cdegs仿真的地铁换乘站接地网等效方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据地铁线路接地网所处位置距离地表深度，按照地表深度从小到大排序，为换乘站的每条地铁线路编号s
i
，i＝1,2,
…
,k，其中k为换乘站的地铁线路总数且k≥2，规定深度最小的地铁线路的编号为s1，深度最大的地铁线路的编号为s
k
；步骤2：根据地铁换乘站接地网系统的设计方案、施工图纸获取换乘站地铁线路接地网系统所有基本参数，具体包括：接地网的总面积s
i
，单位为m2、接地网的外缘边线总长度l
i
，单位为m、接地网距离该条地铁线路隧道地面的埋深h
i
，单位为m、水平接地极总长度l
i
，单位为m、水平接地极的直径或等效直径d
i
，单位为m、接地网位置的土壤电阻率ρ
i
，单位为ω
·
m、每条地铁线路接地网所处位置距离地表的深度a
i
，单位为m；步骤3：根据公式(1)计算换乘站每条地铁线路接地网的接地电阻r
i
；根据公式(2)计算换乘站各地铁线路接地网并联后的总接地电阻r
eq
；步骤4：获得地铁线路s
k
的接地网所在位置土壤电阻率ρ
k
，距离该条地铁线路隧道地面埋深h
k
、水平接地极的直径d
k
；根据公式(3)计算等效后的接地网面积s
eq
；将ρ
k
、h
k
、d
k
、r
eq
、s
eq
代入公式(1)计算等效后接地网的接地极总长度l
eq
；步骤5：根据公式(4)计算等效后的接地网的内部网格边长x；x取数值相近的最大自然数；步骤6：使用cdegs软件malz模块中的土壤模块对土壤进行水平分层，每层土壤厚度区间对应为(0,a1)，(a1,a
2-a1)，
…
，(a
k-a
k-1
,∞)，每层土壤电阻率对应为ρ1，ρ2，
…
，ρ
k
；步骤7：利用cdegs软件malz的sescad模块，在距离地表深度为a
k
处绘制正方形接地网导体网络；正方形接地网边长为内部正方形网格边长为步骤5计算的x；步骤8：在sescad中选中整个正方形接地网导体网络，将所有导体的半径设置为d
k
/2。
技术总结本发明公开了一种适用于CDEGS仿真的地铁换乘站接地网等效方法，具体为：根据换乘站每条地铁线路接地网的相关参数，计算每条地铁线路接地网的接地电阻；以换乘站接地网等效前后接地电阻不变为等效原则，并联每条地铁线路接地网的接地电阻，计算等效后接地网的参数；在CDEGS软件中，利用等效后的接地网参数，搭建换乘站接地网模型。本发明可将实际换乘站多个地铁接地网等效为一个接地网，减轻CDEGS软件的仿真计算量，提高仿真运算效率；有利于对换乘站位置的地电位分布、杂散电流分布等规律进行分析，进而为治理换乘站位置埋地金属腐蚀等危害提供指导。害提供指导。害提供指导。
技术研发人员：林圣 吴嘉煜 王爱民
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：2022.04.25
技术公布日：2022/7/5
