道床是軌道配件的一種。軌道配件包含鋼軌、軌枕、連結(jié)零件、道床、防爬設(shè)備、軌撐和道岔。

我國城軌交通大多采用 750V 或 1500V直流牽引供電系統(tǒng)，如已開通運營的南京地鐵 1號線和正在施工的 2 號線均采用 1500V 直流牽引系統(tǒng)，因此，規(guī)劃中的８號線也計劃采用直流牽引供電方式，并利用走行軌作為回流軌。由于鋼軌不可能完全絕緣于大地，故以走行軌為回流軌的直流城軌系統(tǒng)將會不可避免地產(chǎn)生雜散電流，而雜散電流的大小主要取決于鋼軌網(wǎng)的狀態(tài)，即線路的縱向電導(dǎo)和橫向電導(dǎo)。鋼軌縱向阻抗愈低和“鋼軌－大地”電阻愈高，則流入大地的牽引電流越少。此外，牽引負(fù)荷、牽引變電所之間的距離及其工作狀態(tài)，也可影響電流的漏泄。

      鋼軌對地的過渡電阻，是確定雜散電流大小的基本因素，如圖1 所示。此電阻的主要部分為軌枕、道碴和路基的電流漏泄電阻（是過渡電阻的 75～90％）；其次為電流流散大地的電阻，約占10～25％。一條鐵路干線的兩根軌條的過渡電阻標(biāo)稱值，根據(jù)道碴狀態(tài)的不同而不同：清潔石碴的為0.5～1.0Ω·km；污穢石碴的為 0.3～0.5Ω·km；水分和污穢增加時，電阻減少三分之二至五分之二，上凍時，增加 3～10 倍。這表明，鐵路鋼軌過渡電阻的實際范圍在碎石道碴的情況下為 0.3～1Ω·km。而根據(jù)《地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》CJJ 49-92 中的規(guī)定，為了限制城軌系統(tǒng)雜散電流，對于新建線路的鋼軌過渡電阻不應(yīng)小于15Ω·km，對于運營線路不應(yīng)小于 3Ω·km。

 當(dāng)鋼軌的過渡電阻為 0.3～1Ω·km時，漏泄至大地中的雜散電流將達(dá)到牽引電流的10%～20%，此時雜散電流的大小與規(guī)定的 3Ω·km標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的雜散電流大小相差了一個數(shù)量級，可見碎石道床對牽引電流的漏泄比整體道床強(qiáng)很多，當(dāng)城軌交通的機(jī)車牽引電流為 1000A 時，漏泄至地中的雜散電流將高達(dá) 100～200A。

 對于如此強(qiáng)大的漏泄電流，如果我們不采取有效的防護(hù)措施，將會造成不可估量的損失。研究資料表明，當(dāng)雜散電流為 1A 時，一年內(nèi)可腐蝕 2.9kg鉛、10.4kg 銅和 9.1kg 鐵，即使是鋼筋混凝土中的鋼筋，平均一年內(nèi)也可被 1A 的電流腐蝕掉 2.58kg。另外，大地中的雜散電流還會造成地埋管道絕緣層的老化和剝落，縮短其使用壽命。當(dāng)雜散電流達(dá)到幾十安培甚至幾百安培時，其對附近地下金屬管線的腐蝕將達(dá)到非常嚴(yán)重的程度，如一根壁厚 8～9mm 的鋼管，2～3 個月就會被腐蝕穿孔。 

3 雜散電流防護(hù)措施的探討

      由上述分析可知，地面碎石道床城軌系統(tǒng)產(chǎn)生的雜散電流是如此之大（達(dá)到幾十安培甚至上百安培），而雜散電流的危害性又是如此嚴(yán)重，因此，在 8 號線設(shè)計中，如何同時實現(xiàn)軌道交通的正常運營和沿線地下金屬設(shè)施的安全使用，成為目前亟待解決的問題。

      城軌系統(tǒng)雜散電流防護(hù)的基本原則：一是以治本為主，將雜散電流減小到最低限度；其次限制雜散電流向系統(tǒng)外擴(kuò)散；另外城軌附近的地中的金屬管線結(jié)構(gòu)，應(yīng)單獨采取有效的防蝕措施。防護(hù)雜散電流最根本的原則是“堵”，即通過增大回流軌道對地的過渡電阻，減少回流軌的縱向電阻來阻止或減少雜散電流的產(chǎn)生。但由于地面碎石道床城軌系統(tǒng)為一開放系統(tǒng)，全天候暴露于自然環(huán)境中，粉塵、雨雪、霜凍對其軌地間的過渡電阻影響很大。因此，僅僅通過“堵”的方式來減小其雜散電流，效果將不甚理想。

      欲減少對沿線地埋金屬設(shè)施的危害，采取合理措施將業(yè)已產(chǎn)生的雜散電流限制在系統(tǒng)內(nèi)而不向外擴(kuò)散則成為關(guān)鍵所在。對此，本文提出如下方案：

      （1）在各車站兩端和區(qū)間每隔 300 米處以電纜連接上下行鋼軌，另外在線路的坡道地段也用電纜將上下行鋼軌連接起來，以降低回流軌的縱向電阻，同時便于牽引電流的及時回流。

      （2）在碎石道床兩旁的路肩內(nèi)側(cè)，沿著線路方向每隔３米垂直埋入 1.5 米長扁銅，并將這些扁銅連接起來，通過電纜接至各牽引變電所排流柜的負(fù)極。這些扁銅相當(dāng)于雜散電流的收集網(wǎng)和排流網(wǎng)，為雜散電流提供了暢通的回流通路，使其不向外擴(kuò)散。

      （3）在鐵跨公立交橋上，可利用橋梁的表層結(jié)構(gòu)鋼筋作為雜散電流的收集網(wǎng)，在橋梁兩端將表層結(jié)構(gòu)鋼筋與線路兩旁的扁銅用電纜進(jìn)行連接，以形成雜散電流排流網(wǎng)。

      （4）由于碎石道床產(chǎn)生的雜散電流很強(qiáng)，因此排流柜必須長期處于投入狀態(tài)，從而使得鋼軌的對地電位升高。為了保障乘客和工作人員的安全，在每個車站及長距離區(qū)間的中間，必須安裝鋼軌電位限制裝置。

      以上幾點措施均是針對雜散電流業(yè)已產(chǎn)生的前提下提出的，屬于消極被動的雜散電流防護(hù)舉措；積極主動的雜散電流防護(hù)措施可采用第三軌回流或第四軌回流方式，此兩種情形均不會產(chǎn)生雜散電流，也就不用擔(dān)心雜散電流危害和雜散電流防護(hù)。

4 結(jié)束語

      雜散電流是直流軌道交通工程建設(shè)中必須予以高度重視的一個問題，對其采取有效的防護(hù)措施是十分必要的。雜散電流的防護(hù)是一項綜合性工程，其實施需要多個相關(guān)專業(yè)的協(xié)調(diào)與配合，任何一項措施的采用都需綜合考慮其投入成本和防護(hù)效果。