地鐵對地磁場觀測影響的試驗分析
發布時間：2021-04-16 會員：
試驗背景
為了了解地鐵運行對地磁場觀測的影響，我們進行了這次試驗。試驗地點附近有兩條地鐵線路（如下圖）經過，而且距離較近。我們選擇下午14:00~15:00間，在地鐵站內記錄列車的進出站情況，且選取采樣率40進行觀測。在晚上到第二天凌晨間也進行了觀測，以便進行對比分析。
圖1 試驗布置示意圖
下表給出列車進出站的部分記錄
| 地鐵6號線 | 地鐵9號線 | |||||
| 序號 | 進站時間 | 出站時間 | 運行方向 | 進站時間 | 出站時間 | 運行方向 |
| 1 | 14:19:42 | 14:20:58 | W | 14:17 | 14:18 | N |
| 2 | 14:24:10 | 14:25:10 | E | 14:22 | 14:23 | S |
| 3 | 14:25:35 | 14:26:46 | W | 14:23 | 14:24 | N |
| 4 | 14:30:09 | 14:31:36 | E | 14:28 | 14:29 | S |
| 5 | 14:31:32 | 14:32:41 | W | 14:29 | 14:30 | N |
試驗結果的定性分析
以下給出在白天有地鐵運行時和夜間無地鐵運行時，磁場各分量及總場的觀測曲線及擬合的背景場曲線。
圖2a? EW方向磁場的觀測曲線及擬合的背景場曲線（紅線）
圖2b? NS方向磁場的觀測曲線及擬合的背景場曲線（紅線）
圖2c? UD方向磁場的觀測曲線及擬合的背景場曲線（紅線）
圖2d? 總場磁場的觀測曲線及擬合的背景場曲線（紅線）
圖2? 在白天有地鐵運行時，磁場各分量及總場的觀測曲線及擬合的背景場曲線（紅線）
通過對圖2所示曲線進行分析可知：在白天有地鐵運行時，磁場各分量和總場的觀測曲線相對于背景場有大的跳動；且在曲線上明顯出現一系列有規律變化的尖峰，如圖中顯示的14:21、14:24和14:27時間點前后；對照地鐵運行進出站記錄的時間，這一系列尖峰的出現極有可能是地鐵在運行過程中，對磁場觀測曲線影響的響應。此外除了一系列尖峰變化的出現，曲線還有一些相對較小的擾動變化，推測認為是周圍其它電氣化設備及汽車等引起的磁場觀測的變化。
針對對圖3所示曲線進行分析：在夜間沒有地鐵運行時，磁場各分量和總場的觀測曲線相對于背景場沒有出現較大的跳動，背景場變化比較平穩；由于在夜間觀測時，采樣率選擇較大（100Hz），采樣數據中包含了大量的工頻干擾部分，故推測上圖所示即為在背景場和工頻干擾部分，由此可以得出，在夜間沒有地鐵運行以及其他電氣化設備等影響的情況下，磁場觀測曲線的變化較平穩。
結合圖2和圖3綜合分析可以看出，磁場各分量和總場的觀測曲線，受地鐵及其他電氣化設備的影響比較明顯；且在地鐵運行時，對磁場觀測的影響較大，在觀測曲線上出現有規律性的尖峰變化。
分別對圖4中磁場各分量及總場相對于背景場的變化曲線進行分析。
在圖4a顯示的是EW方向磁場相對于背景場的變化，由圖4a可以看出在EW方向上，地鐵等干擾源對磁場的影響范圍約為-150~300nT，針對出現較大的波動的時間段，結合此時段地鐵的運行情況分析：在時間點14:20:30~14:21:30間，正好是6號線有一列車向西開出經過試驗地；在時間點14:23:45~14:24:30間，有地鐵9號線一列向北運行和6號線一列車經過試驗地進站；在時間點14:26:30~14:27:15間，有是6號線有一列車向西開出經過試驗地，由此推測地鐵的運行對磁場觀測是有較大的影響，且從曲線形態上可以看出，波動出現有波峰波谷。
在圖4b顯示的是NS方向磁場相對于背景場的變化，由圖4b可以看出在NS方向上，地鐵等干擾源對磁場的影響范圍約為-1700~1000nT。
在圖4c顯示的是垂直方向磁場相對于背景場的變化，由圖4c可以看出在垂直方向上，地鐵等干擾源對磁場的影響范圍約為-2400~1600nT。
在圖4d顯示的是總場磁場相對于背景場的變化，由圖4d可以看出對于總場磁場，地鐵等干擾源對磁場的影響范圍約為-3000~1800nT。
對于圖4b、4c和4d出現較大波動的時間段和圖4a所示基本一致，且曲線形態顯示一致。
綜合圖4的圖件分析可知，在地鐵運行時，對無論在哪個方向上的磁場還是總場磁場都有一定的影響，其中在EW方向上影響相對較小，而垂直方向上影響最大，在NS方向次之，這可能與地鐵運行的方向有關。對于其他相對較小的波動，推測認為是一些沒有規律可循的電氣化設備及汽車等的干擾源引起的。
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