台大碩士班 柴自强 先生
亞新工程 張穆奎 技師
一、捷運系統雜散電流的來源
雜散電流，主要指不按照規定途徑移動之電流，它可能流到不該有電流的導體內，例如地下金屬管線。電流流出管線處，就易造成該處金屬管線的腐蝕。
圖1 捷運系統雜散電流
捷運系統之第三軌，傳送正極輸入的直流電，經過車廂傳輸至地面鐵軌，再經過負回流電纜，回流到直流變電所。如軌道道床絕緣不佳時，有部分電流從列車軌道A（陽極區此處管道發生腐蝕），經過道床和大地，再流入埋地金屬管道B的某一部位（該部位為陰極區），電流沿管道流動一段距離後，又從金屬管道C流出（該部位為陽極區，此處為腐蝕區），然後流出到大地、道床，再經過負回流電纜流入直流變電所，由此對陽極區形成雜散電流腐蝕。如圖1
二、直流雜散電流干擾的判別方法及安全規定
雜散電流無法直接用電錶測量，所以對於管道是否受到雜散電流影響，最常見的方法，有鋼軌偵測與軌道旁雜散電流蒐集箱，量測金屬管附近的電位，來比較自然電位正向偏移值來判斷。如果此方法難以測量時，可採用土壤電位梯度，來判定雜散電流强弱程度。歐洲輕軌系統之監測方法，採用透過電壓的變化，找出電流量在金屬物和大地中的改變，已不用雜散電流蒐集箱監測。
在電聯車班最密集時段内，所測量之瞬時電位偏移量小於+100mv，即可忽略雜散電流所造成之影響。其電壓基準，亦可引用為背景值評估及雜散電流效應之量測尺度。當測量瞬時電位偏移量超過+100mv時，增加鋼軌對地之絕緣、或減少牽引電流回路之電阻，使得雜散電流影響降至最低。
爲避免乘客觸電，於車站月台之機電設備，必須與電聯車間隔2.5公尺，或設備加倍絕緣且不接地。爲避免於月台發生觸碰電壓，距離月臺邊緣2.5公尺内之表面，須以隔膜加以絕緣。軌道之接觸電位，須符合IEC 60479-1及 EN 50122-1規定，當接觸電位超過標準值時，電壓限制器作動將鋼軌接地，來保護人員安全。
爲避免雜散電流溢出，遂於鋼軌下方鋪設雜散電流收集器，來蒐集及攔截雜散電流，以避免流過地下金屬管綫、結構鋼筋而產生腐蝕。雜散電流造成的腐蝕，比正常條件下之土壤腐蝕更爲嚴重。系統安裝或維護不當時，雜散電流也存在有致命之風險。所以每一個車站都會設置一個雜散電流測試箱，來控制並提高安全性。
三、利用扁鋼收集雜散電流
國內捷運系統，如高雄捷運，淡海輕軌及安坑輕軌等，因扁鋼為良好導電體，均使用扁鋼來收集雜散電流（如圖2），因此扁鋼之導電性，能夠確保良好就很重要。為檢測扁鋼電阻導電性，故需做扁鋼之電阻測試（如圖3）。
圖2 高架段箱型梁預埋扁鋼示意圖(文獻2)
圖3 欲測試之灌漿區域扁鋼電阻值示意圖
為測試灌漿區域，ab點間之電阻值，測試之理論值計算公式如下：
結構鋼筋
電阻1 = D32鋼筋電阻x橫向長度M + 鋼筋紮接點數x鋼筋紮接電阻
電阻2 = D22鋼筋電阻x縱向長度N + D32鋼筋電阻x橫向長度M + D22鋼筋電阻x縱向長度N + 鋼筋紮接點數x鋼筋紮接電阻
扁鋼
電阻1 = 扁鋼電阻x橫向長度M + 鋼筋紮接點數x鋼筋紮接電阻
電阻2 = 扁鋼電阻x縱向長度N + 扁鋼電阻x橫向長度M + 扁鋼電阻x縱向長度N + 鋼筋紮接點數x鋼筋紮接電阻
備註: Rt為ab點之總阻抗值、R1為近端路徑阻抗值（a®b）、R2為遠端路徑之阻抗值（a®c®d®b）。
四、實例計算
1. 鋼筋及扁鋼佈放方式如下：
3. cd點間佈放n條鋼筋及4 個扁鋼，因此有n條並聯路徑。c點至d點之近端路徑鋼筋，共有4個連接點，而遠端路徑則有10個連接點，因此電阻值為：
五、結論
1.利用扁鋼之導電性佳、與結構上良好的連續性，來收集雜散電流是良好的方法。
2.紮接點數和扁鋼並聯路徑，是影響整體結構電阻大小之主要因素，尤其是並聯路徑。
3.扁鋼之疏密，會影響整體結構電阻，間距愈小電阻愈小，間距愈大電阻越大。
參考文獻
1.https://baike.baidu.com/item/%E6%9D%82%E6%95%A3%E7%94%B5%E6%B5%81/5344231
2. 高雄都會區大衆捷運系統紅橘綫路網建設案之雜散電流防制及監測設計及施工規範
3. 淡海輕軌運輸系統計畫之雜散電流腐蝕控制實作規定
4.https://www.easyatm.com.tw/wiki/%E9%9B%9C%E6%95%A3%E9%9B%BB%E6%B5%81
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