JP2004176103A - 埋設構造物の電食対策システム及び電食対策方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電食原因の特定を定量的に行い、また、電食原因の特定と電食状態の把握を総合的に評価することで、より適切な電食対策を講じる。
【解決手段】計測制御部２０及び演算処理制御部２１を備え、計測制御部２０には、対象配管１の対地電位Ｅ_ＯＮ，プローブ電流Ｉが入力されると同時に、配管１の電食原因と考えられる直流電気鉄道のレール３０の対地電位Ｅ_Ｒ／Ｓが入力される。演算処理制御部２１では、対地電位Ｅ_ＯＮ，Ｅ_Ｒ／Ｓ間の相関を求める統計処理がなされると共に、プローブ電流Ｉを判定基準と比較する電食状態判定処理が行われる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中に埋設された構造物が受ける電食（電気的影響を受けて腐食する現象）に対して、主に電食原因を特定することによってリスク対策を施す電食対策システム及びそのシステムを用いた電食対策方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地中の構造物が受ける電食の主な原因は、直流電気鉄道のレールからの漏れ電流によるもの、カソード防食（電気防食）関連の電気設備に起因する直流干渉によるもの、電力の高圧架空送電線や交流電気鉄道等からの交流誘導電圧による交流干渉によるもの等を挙げることができる。これらの原因による電食の対策としては、まず、対象埋設構造物に対して対地電位の計測がなされており、その計測結果から電食リスクが高いと判定された場合に、流電陽極法，外部電源法といったカソード防食、また、選択排流法，強制排流法といった積極的な対策が採られている。
【０００３】
この対地電位を計測するための従来技術（下記特許文献１参照）について、カソード防食された配管に対する計測を例にして説明すると、例えば図８に示されるように、対象となる埋設構造物である配管１に対してプローブ２（配管と同じ材料からなる所定面積の試験片）を近接させ、また、地表面には照合電極（飽和硫酸銅電極）３を設け、配管１とプローブ２間を電気的に接続する回路内に電流計５とスイッチ６を設け、プローブ２と照合電極３間を電気的に接続する回路内に電位計８を設けたシステムが用いられている。これによると、地表面に設けた照合電極３のみによる配管１の対地電位からＩ・Ｒ（Ｉ：プローブ電流，Ｒ：土壌抵抗）を除去した真の対地電位を計測することが可能になる。
【０００４】
つまり、このシステムは、プローブ２と配管１とを接続した導線４をスイッチ６でオフにすると電位計８の値が図９に示すように変化し、スイッチ６をオフにした直後にＩ・Ｒが消失するという電気化学現象を利用しており、時刻ｔ_ＯＦＦで計測されたプローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦによって真の対地電位を計測している。そして、このプローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦとスイッチ６オン時の電流計５の出力Ｉ（プローブ電流）とを基準と照査することで、電食のリスクを評価し、これが基準を超えているような場合に前述した対策が採られている。
【０００５】
また、非カソード防食の配管に対しては、プローブ２を設けない前述した照合電極３のみによる管対地電位（Ｅ_Ｐ／Ｓ）が計測され、この管対地電位（Ｅ_Ｐ／Ｓ）を基準と照査することで、電食のリスクを評価している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１８５８００号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した照合電極３のみによって計測される配管１の管対地電位（Ｅ_Ｐ／Ｓ）では、Ｉ・Ｒを含むため楽観的な値が出てしまうので電食の進行を見過ごしてしまう虞があるが、プローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦとプローブ電流Ｉを評価指標とする電食対策によると、プローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦによって前述したようにＩ・Ｒを除去した真の管対地電位を求めることができ、また、プローブ電流Ｉによって配管１のカソード防食状態を直接把握することが可能になるので、カソード防食された配管に対しては、非カソード防食の配管に対するより確実性の高い電食対策を行うことが可能になる。しかしながら、このような電食対策によっても以下に示すような問題がある。
【０００８】
一つには、対象となる埋設構造物自身の管対地電位Ｅ_Ｐ／Ｓ，プローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦ，プローブ電流Ｉのみによる評価であるため、対象構造物に電食を生じさせている原因を究明することができず、その原因に適応した根本的な防食措置を講じることができないという問題がある。また、仮に計測データから電食原因の予想が可能であったとしても、定量的な因果関係を知ることができないため、より積極的な原因排除或いは原因に適応した対策を講じることができないという問題がある。更には、電食原因の究明と電食状態の把握（基準をクリアしているか否か）とを総合的に評価することができないので、防食の必要性を考慮に入れたより適切な対策を講じることができないという問題がある。
【０００９】
本発明は、このような問題に対処するために提案されたものであって、電食原因の特定を定量的に行い、また、電食原因の特定と電食状態の把握を総合的に評価することで、より適切な電食対策を講じることを可能にする埋設構造物の電食対策システム及び電食対策方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による電食対策システム及び電食対策方法は、以下の各請求項に係る特徴を具備するものである。
【００１１】
請求項１に係る発明は、埋設構造物の周辺の地表面に設けられる照合電極と、該照合電極と前記埋設構造物を電気的に接続する導線とを備え、少なくとも前記埋設構造物の対地電位に基づいて、前記埋設構造物の電食評価を行う埋設構造物の電食対策システムであって、少なくとも、前記対地電位と同時に、前記埋設構造物の電食原因となる可能性のある対象物の対地電位を計測する計測手段と、該計測手段による計測結果が入力され、これら計測結果を演算処理する演算処理手段とを備え、該演算処理手段は、前記各対地電位の時系列変化に対する相関を求める統計処理を行うと共に、前記埋設構造物の対地電位を判定基準と比較する判定処理を行うことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明は、埋設構造物の周辺の地表面に設けられる照合電極と、該照合電極と前記埋設構造物を電気的に接続する導線とを備え、少なくとも前記埋設構造物の対地電位に基づいて、前記埋設構造物の電食評価を行う埋設構造物の電食対策システムであって、少なくとも、前記対地電位を計測する計測手段と、該計測手段による計測結果が入力され、前記埋設構造物の電食原因となる可能性のある電気設備のオンオフ状態に基づいて、前記計測結果を演算処理する演算処理手段とを備え、該演算処理手段は、前記電気設備のオン時とオフ時における前記計測結果の比較を行うと共に、前記埋設構造物の対地電位を判定基準と比較する判定処理を行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明は、埋設構造物に近接して設けられるプローブと、その周辺の地表面に設けられる照合電極と、前記プローブと前記照合電極とを電気的に接続する第１の導線と、前記プローブと前記埋設構造物とを電気的に接続する第２の導線とを備え、少なくとも前記プローブを流れるプローブ電流と前記埋設構造物の対地電位に基づいて、前記埋設構造物の電食評価を行う埋設構造物の電食対策システムであって、少なくとも、前記プローブ電流と前記対地電位とを計測すると同時に、前記埋設構造物の電食原因となる可能性のある対象物の対地電位を計測する計測手段と、該計測手段による計測結果が入力され、これら計測結果を演算処理する演算処理手段とを備え、該演算処理手段は、前記各対地電位の時系列変化に対する相関を求める統計処理を行うと共に、前記プローブ電流を判定基準と比較する判定処理を行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載された埋設構造物の電食対策システムを前提として、前記計測手段は、設定時間間隔内で、前記各対地電位計測データを単位時間毎に交互に抽出し、隣接単位時間の抽出計測データを対として出力し、前記設定時間間隔内の一つの時間間隔で前記プローブ電流の計測データの抽出を行い、前記設定時間間隔を連続的に繰り返すことによって計測結果を出力することを特徴とする。
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項３又は４に記載された埋設構造物の電食対策システムを前提として、前記プローブ電流の計測結果は、直流成分と交流成分に分離された値として出力され、前記演算処理手段では直流成分と交流成分とからなる基準合格領域との比較で判定処理がなされることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に係る発明は、請求項３〜５のいずれかに記載された埋設構造物の電食対策システムを前提として、前記設定時間間隔内に抽出計測データの演算処理時間が含まれることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項３〜６のいずれかに記載された埋設構造物の電食対策システムを前提として、前記第２の導線に該導線を開閉するスイッチ手段を設けると共に該スイッチ手段を開閉する開閉手段を設け、前記設定時間間隔を設定回数繰り返したオン時間の後に、設定されたオフ時間だけ前記第２の導線を開き、前記計測手段は当該オフ時間におけるプローブオフ電位を計測し、該計測結果が入力される前記演算処理手段では、前記プローブオフ電位を判定基準と比較する判定処理がなされることを特徴とする。
【００１７】
請求項８に係る発明は、埋設構造物に近接して設けられるプローブと、その周辺の地表面に設けられる照合電極と、前記プローブと前記照合電極とを電気的に接続する第１の導線と、前記プローブと前記埋設構造物とを電気的に接続する第２の導線とを備え、少なくとも前記プローブを流れるプローブ電流と前記埋設構造物の対地電位に基づいて、前記埋設構造物の電食評価を行う埋設構造物の電食対策システムであって、少なくとも、前記プローブ電流と前記対地電位とを計測する計測手段と、該計測手段による計測結果が入力され、前記埋設構造物の電食原因となる可能性のある電気設備のオンオフ状態に基づいて、前記計測結果を演算処理する演算処理手段とを備え、該演算処理手段は、前記電気設備のオン時とオフ時における前記計測結果の比較を行うと共に、前記プローブ電流を判定基準と比較する判定処理を行うことを特徴とする。
【００１８】
請求項９に係る発明は、埋設構造物の周辺の地表面に照合電極を設け、該照合電極と前記埋設構造物を導線によって電気的に接続し、少なくとも前記埋設構造物の対地電位に基づいて、前記埋設構造物の電食評価を行う埋設構造物の電食対策方法であって、少なくとも、前記対地電位と同時に、前記埋設構造物の電食原因となる可能性のある対象物の対地電位を計測する計測工程と、前記埋設構造物の対地電位を判定基準と比較する電食状態判定工程と、前記各対地電位の計測結果を演算処理して、各対地電位の時系列変化に対する相関を求める電食原因特定工程とを有することを特徴とする。
【００１９】
請求項１０に係る発明は、埋設構造物の周辺の地表面に照合電極を設け、該照合電極と前記埋設構造物を導線によって電気的に接続し、少なくとも前記埋設構造物の対地電位に基づいて、前記埋設構造物の電食評価を行う埋設構造物の電食対策方法であって、前記埋設構造物の電食原因となる可能性のある電気設備をオンオフさせながら、少なくとも前記対地電位を計測する計測工程と、前記埋設構造物の対地電位を判定基準と比較する電食状態判定工程と、前記電気設備のオン時とオフ時における前記計測工程の結果を比較する電食原因特定工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１１に係る発明は、埋設構造物に近接してプローブを設け、その周辺の地表面に照合電極を設け、前記プローブと前記照合電極とを第１の導線によって電気的に接続し、前記プローブと前記埋設構造物とを第２の導線によって電気的に接続し、少なくとも前記プローブを流れるプローブ電流と前記埋設構造物の対地電位に基づいて、前記埋設構造物の電食評価を行う埋設構造物の電食対策方法であって、少なくとも、前記プローブ電流と前記対地電位とを計測すると同時に、前記埋設構造物の電食原因となる可能性のある対象物の対地電位を計測する計測工程と、前記プローブ電流を判定基準と比較する電食状態判定工程と、前記各対地電位の計測結果を演算処理して、各対地電位の時系列変化に対する相関を求める電食原因特定工程とを有することを特徴とする。
【００２１】
請求項１２に係る発明は、請求項１１に記載された埋設構造物の電食対策方法を前提として、前記計測工程では、設定時間間隔内で、前記各対地電位計測データを単位時間毎に交互に抽出し、隣接単位時間の抽出計測データを対として出力し、前記設定時間間隔内の一つの時間間隔で前記プローブ電流の計測データの抽出を行い、前記設定時間間隔を連続的に繰り返すことによって計測結果を得ることを特徴とする。
【００２２】
請求項１３に係る発明は、請求項１１又は１２に記載された埋設構造物の電食対策方法を前提として、前記プローブ電流の計測結果は、直流成分と交流成分に分離された値として求められ、前記電食状態判定工程では直流成分と交流成分とからなる基準合格領域との比較で判定処理がなされることを特徴とする。
【００２３】
請求項１４に係る発明は、請求項１１〜１３のいずれかに記載された埋設構造物の電食対策方法を前提として、前記設定時間間隔内に抽出計測データの演算処理時間が含まれることを特徴とする。
請求項１５に係る発明は、請求項１１〜１４のいずれかに記載された埋設構造物の電食対策方法を前提として、前記計測工程は、前記第２の導線を開閉することで、前記設定時間間隔を設定回数繰り返したオン時間の後に、設定されたオフ時間だけ前記第２の導線を開き、当該オフ時間におけるプローブオフ電位を計測する工程を更に有し、前記電食状態判定工程は、前記プローブオフ電位を判定基準と比較する判定処理工程を更に有することを特徴とする。
【００２４】
請求項１６に係る発明は、請求項１２〜１５のいずれかに記載された埋設構造物の電食対策方法を前提として、前記単位時間を商用交流周波数の１サイクル時間とすることを特徴とする。
【００２５】
請求項１７に係る発明は、埋設構造物に近接してプローブを設け、その周辺の地表面に照合電極を設け、前記プローブと前記照合電極とを第１の導線で電気的に接続し、前記プローブと前記埋設構造物とを第２の導線で電気的に接続して、少なくとも前記プローブを流れるプローブ電流と前記埋設構造物の対地電位に基づいて、前記埋設構造物の電食評価を行う埋設構造物の電食対策方法であって、前記埋設構造物の電食原因となる可能性のある電気設備をオンオフさせながら、少なくとも前記プローブ電流と前記対地電位とを計測する計測工程と、前記プローブ電流を判定基準と比較する電食状態判定工程と、前記電気設備のオン時とオフ時における前記計測工程の結果を比較する電食原因特定工程とを有することを特徴とする。
【００２６】
請求項１８に係る発明は、請求項９〜１７のいずれかに記載された埋設構造物の電食対策方法において、前記計測工程を実行する第１段階と、その後、前記電食状態判定工程を実行する第２段階と、前記電食状態判定工程で電食状態が不良と判定された場合に前記電食原因特定工程を実行する第３段階と、前記電食原因特定工程によって特定された電食原因に適応する防食施工を前記埋設構造物に施す第４段階と、その後前記電食状態判定工程によって前記防食施工の効果確認を行う第５段階とからなり、前記第５段階の電食状態判定工程によって電食状態が不良と判定された場合に、電食原因の対象を変えて前記第３段階に戻ることを特徴とする。
【００２７】
このような各請求項に係る発明は、以下の作用を奏するものである。
【００２８】
前提となるシステム構成及び対策方法は、前述した従来技術と一部共通するものであって、非カソード防食の埋設構造物の場合には、対象となる埋設構造物の周辺の地表面に設けられる照合電極と、該照合電極と前記埋設構造物を電気的に接続する導線とを備え、少なくとも対象となる埋設構造物の対地電位を求めており、また、カソード防食された埋設構造物の場合には、対象となる埋設構造物に近接してプローブを設け、その周辺の地表面に飽和硫酸銅電極等の照合電極を設け、これらを第１の導線で電気的に接続すると共にプローブと埋設構造物とを第２の導線で電気的に接続して、プローブ電流と埋設構造物の対地電位を求めている。
【００２９】
そして、第１の特徴としては、計測手段或いは計測工程において、埋設構造物の対地電位に加えて、電食原因と考えられる対象物の対地電位を同時に計測し、これらの計測結果を演算処理することで、各対地電位の時系列変化に対する相関を求め（電食原因特定工程）、更には、埋設構造物の対地電位と判定基準の比較を行う（電食状態判定工程）。
【００３０】
これによると、電食原因と考えられる対象物の対地電位と対象となる埋設構造物の対地電位との時系列的な相関によって、両者の因果関係を定量的に求めることが可能になる。そして、この電食原因特定と同時に対象となる埋設構造物の電食状態が基準をクリアしているか否かを埋設構造物の対地電位と基準との比較によって評価することができる。
【００３１】
したがって、電食状態が基準を超えて進行している場合には、特定された電食原因に応じて適切な防食施工を施すことが可能になり、また逆に、電食原因との因果関係が認められた場合であっても、電食状態が基準を超えていない場合には、現状では積極的な防食措置を施さなくても良いという判断が可能になる。
【００３２】
第２の特徴としては、埋設構造物の電食原因となる可能性のある電気設備（例えば、カソード防食関連電気設備の外部電源装置等）をオンオフさせながら、少なくとも埋設構造物の対地電位を計測し、この対地電位を判定基準と比較すると共に、前記電気設備のオン時とオフ時における計測の結果を比較するようにしたので、電気設備のオン時とオフ時の計測結果の比較で、電気設備が電食原因と考えられるか否かを判定することができ、また同時に、埋設構造物の対地電位を判定基準と比較することで、電食状態が基準内にあるか否かを評価することができる。したがって、これによっても、電食状態が基準を超えて進行している場合には、特定された電食原因に応じて適切な防食施工を施すことが可能になり、また逆に、電食原因との因果関係が認められた場合であっても、電食状態が基準を超えていない場合には、現状では積極的な防食措置を施さなくても良いという判断が可能になる。
【００３３】
第３の特徴としては、計測手段或いは計測工程において、対象となる埋設構造物に対するプローブ電流と対地電位に加えて、電食原因と考えられる対象物の対地電位を同時に計測し、これらの計測結果を演算処理することで、各対地電位の時系列変化に対する相関を求め（電食原因特定工程）、更には、プローブ電流と判定基準の比較を行う（電食状態判定工程）。これによると、電食原因と考えられる対象物の対地電位と対象となる埋設構造物の対地電位との時系列的な相関によって、両者の因果関係を定量的に求めることが可能になる。そして、この電食原因特定と同時に対象となる埋設構造物の電食状態が基準をクリアしているか否かをプローブ電流と基準との比較によって評価することができる。したがって、電食状態が基準を超えて進行している場合には、特定された電食原因に応じて適切な防食施工を施すことが可能になり、また逆に、電食原因との因果関係が認められた場合であっても、電食状態が基準を超えていない場合には、現状では積極的な防食措置を施さなくても良いという判断が可能になる。
【００３４】
第４の特徴としては、前記計測手段或いは前記計測工程では、設定時間間隔内で、前記各対地電位計測データを単位時間毎に交互に抽出し、隣接単位時間の抽出計測データを対として出力しているので、前記各対地電位の時系列的な相関を評価するにあたって、ほぼ同時刻に相関対象の一対の計測データを得ることができ、信頼性の高い相関結果を得ることが可能になる。
【００３５】
また、前記設定時間間隔内の一つの時間間隔で前記プローブ電流の計測データの抽出を行うので、併せてプローブ電流の計測データに対しても時系列的な変化を求めることができる。そして、このような設定時間間隔を連続的に繰り返すことによって計測結果を得るので、相関評価の対象となる一対の対地電位計測データとプローブ電流計測データをセットにして逐次出力することが可能になる。
【００３６】
また、前記設定時間間隔内に抽出計測データの演算処理時間が含まれるようにすることで、演算処理を設定時間間隔毎に逐次行うことが可能になり、設定時間間隔内で抽出した計測データに対して、例えば単位時間毎の最大値，最小値、或いは計測時間間隔内の時間平均値等を求める一次処理を施すことが可能になる。これによると、設定時間間隔を短時間（例えば、１秒）に設定することで、ほぼリアルタイムで電食原因の究明と電食状態の判定を行うことが可能になる。
【００３７】
第５の特徴としては、前記プローブ電流の計測結果は、直流成分と交流成分に分離された値として求められ、電食状態の判定は直流成分と交流成分とからなる基準合格領域との比較でなされるので、直流電流による電食（直流電気鉄道のレール漏れ電流やカソード防食設備に起因する電食等）と交流電流による電食（電力の高圧架空送電線や交流電気鉄道等からの交流誘導電圧による交流干渉に起因する電食）とを総合的に評価した電食状態の判定が可能になる。
【００３８】
第６の特徴としては、前記計測手段或いは前記計測工程は、前記第２の導線を開閉することで、前記設定時間間隔を設定回数繰り返したオン時間の後に、設定されたオフ時間だけ前記第２の導線を開き、当該オフ時間におけるプローブオフ電位を計測するようにし、このプローブオフ電位を判定基準と比較するようにしたので、前述の評価と併せて、Ｉ・Ｒが除去された真の対地電位を同時に計測し、これを判定基準と比較することが可能になり、更に別の角度から電食状態の把握を行うことが可能になる。
【００３９】
また、前記単位時間を商用交流周波数（例えば、５０Ｈｚ）の１サイクル時間（例えば、２０ｍｓ）に設定することにより、商用交流の波形変化を排除して各対地電位間の時系列的な相関を求めることが可能になる。
【００４０】
第７の特徴としては、埋設構造物の電食原因となる可能性のある電気設備をオンオフさせながら、少なくともプローブ電流と埋設構造物の対地電位とを計測し、前記プローブ電流を判定基準と比較すると共に、前記電気設備のオン時とオフ時における計測の結果を比較するようにしたので、電気設備のオン時とオフ時の計測結果の比較で、電気設備が電食原因と考えられるか否かを判定することができ、また同時に、プローブ電流を判定基準と比較することで、電食状態が基準内にあるか否かを評価することができる。したがって、これによっても、電食状態が基準を超えて進行している場合には、特定された電食原因に応じて適切な防食施工を施すことが可能になり、また逆に、電食原因との因果関係が認められた場合であっても、電食状態が基準を超えていない場合には、現状では積極的な防食措置を施さなくても良いという判断が可能になる。
【００４１】
第８の特徴としては、第１段階で前記計測工程を実行して、各対地電位とプローブ電流を計測し、第２段階で、計測されたプローブ電流を基準と比較する電食状態判定工程を実行し、この電食状態判定工程で電食状態が不良と判定された場合に、第３段階として、前記電食原因特定工程を実行する。この際、１回の工程で電食原因を特定できない場合には、電食原因の対象を変えて繰り返し工程を実行するようにしてもよい。そして、第４段階では、特定された電食原因に適応する防食施工（排流器の設置，電気設備の出力低減等）を対象埋設構造物に施し、第５段階では、再び電食状態判定工程でプローブ電流を基準と比較し、防食施工の効果確認を行う。そして、第５段階の工程で依然電食状態が不良と判定された場合には、電食原因の対象を変えて第３段階に戻り、電食状態が良と判定されるまで以下の工程を繰り返す。これによると、電食原因を特定した上で、適切な防食施工を行うことが可能になり、しかも、その効果確認を行って良好な結果が得られるまで防食施工を行うので、より完全な電食対策を講じることが可能になる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。実施形態においては、電食対象の埋設構造物をカソード防食された配管として説明するが、本発明は特にこれに限定されるものではなく、電気的な影響を受けて腐食する全ての埋設構造物を対象とすることができる。また、以下の実施形態の説明では、直流電気鉄道のレールからの漏れ電流による電食或いはカソード防食関連の電気設備に起因する直流干渉による電食を例にして説明しているが、本発明はこれらの電食状況には特に限定されるものではなく、あらゆる電食状況に対応可能である。なお、以下の各例においては、同時に交流誘導電圧の影響も加わっている可能性があることを前提にしている。
【００４３】
［第１実施形態：漏れ電流による電食の場合］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電食対策システムのシステム構成及びシステムの設置状況を示す説明図である。ここでは、レール３０上を走行する直流電気鉄道３１に電車線３２，変電所３３を装備した設備に対して、その近傍の地中にカソード防食された配管１が敷設されている状況を例にしている。
【００４４】
このような状況においては、レール３０を流れる電流の一部が枕木や道床を通って地中に流出して漏れ電流Ｉ_Ｌとなり、この漏れ電流Ｉ_Ｌが配管１に流入して変電所３３ないしはその近傍で流出することにより腐食電流Ｉ_Ｃが生じ、この腐食電流Ｉ_Ｃの流出箇所において電食が発生することが考えられる。このような直流電気鉄道による電食は、前述した漏れ電流Ｉ_Ｌに起因するものが主であるが、直流電気鉄道が三相誘導モータを用いている場合、周辺に交流誘導電圧の影響がある場合等には、直流と交流の重畳現象として捉える必要がある。
【００４５】
このような状況の配管１に対する電食対策システムとしては、まず、従来例と同様に、配管１に対して鋼製のプローブ２を近接させ、また、地表面には飽和硫酸銅電極からなる照合電極３を設け、配管１とプローブ２間を電気的に接続する導線４内に電流計５とスイッチ６を設け、プローブ２と照合電極３間を電気的に接続する導線７内に電位計８を設ける。このような配備は、例えば、配管１に沿って所定の間隔（約２５０ｍ間隔）で既設されているターミナルボックス内でなされる。
【００４６】
また、その周辺の地表面には、配管１の電食原因となる可能性があるレール３０の対地電位を計測するための対地電位計測手段が設けられており、飽和硫酸銅電極からなる照合電極１０を設けて、この照合電極１０とレール３０とを電気的に接続する導線１１を設け、その回路内に電位計１２を介在させている。そして、電流計５，電位計８，１２からの計測信号が入力される計測手段を含む計測制御部２０が設けられると共に、この計測制御部２０に対して送受信可能に接続される演算処理制御部２１が設けられている。この演算処理制御部２１は、前記の計測手段による計測結果が入力されてその計測結果を演算処理する演算処理手段を含むものである。
【００４７】
このような電食対策システムにおける計測制御部２０及び演算処理制御部２１の機能構成について説明する。
【００４８】
計測制御部２０は導線４をオンオフするスイッチ６を開閉制御する機能を有している。そして、この計測制御部２０には、スイッチ６のオン時には、プローブ２を流れるプローブ電流Ｉが電流計５から入力されると共に配管１の対地電位（プローブオン電位）Ｅ_ＯＮが電位計８から入力され、スイッチ６のＯＦＦ時には、電位計８から前述したプローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦが入力される。また、計測制御部２０には、電位計１２からレール３０の対地電位（レール対地電位）Ｅ_Ｒ／Ｓが入力される。
【００４９】
このように入力されるそれぞれの計測結果は、計測制御部２０において時系列的な計測データとして抽出され、演算処理制御部２１に出力される。そして、演算処理制御部２１では、時系列的な計測データに対して統計処理がなされ、配管１の対地電位（プローブオン電位）Ｅ_ＯＮとレール３０の対地電位（レール対地電位）Ｅ_Ｒ／Ｓとの相関が求められると共に、プローブ電流Ｉを判定基準と比較する判定処理が行われる。また、必要に応じて、プローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦとそれに対応する基準値との比較判定処理が行われる。
【００５０】
図２〜図４によって、更に具体的な計測制御部２０及び演算処理制御部２１の機能を説明する。
【００５１】
図２（ａ）は、スイッチ６のオンオフタイミング信号を示すチャート図である。設定されたオン時間Ｔ_ＯＮだけスイッチ６をオンしてプローブ２と配管１との電気的接続を図り、その後短いオフ時間Ｔ_ＯＦＦを設け、これを一つのサイクルとして必要な計測時間だけ繰り返す。この際、オフ時間Ｔ_ＯＦＦを長くし過ぎると、切り離されたプローブ２が自然腐食状態になって再びスイッチ６をオンした場合にプローブ状態が変化してしまうことが懸念されるので、オフ時間Ｔ_ＯＦＦを短くし、これに対してオン時間Ｔ_ＯＮは長く設定される。経験的に良好な実施例としては、オン時間Ｔ_ＯＮを８．５ｓ、オフ時間Ｔ_ＯＦＦを１．５ｓとして合計１０ｓを１サイクルとする。
【００５２】
そして、一つのオン時間Ｔ_ＯＮの中に設定時間間隔ｔｓ（例えば、１ｓ）のサブ区間を設け、この設定時間間隔ｔｓ内で、配管１の対地電位Ｅ_ＯＮ，レール３０の対地電位Ｅ_Ｒ／Ｓ，プローブ電流Ｉの計測データ抽出がなされ、また、これらの計測データが演算処理制御部２１に出力されて演算処理が施される。
【００５３】
図２（ｂ）は、この設定時間間隔ｔｓ内のデータ抽出・演算処理タイミングを示すチャート図である。この設定時間間隔ｔｓ（例えば、１ｓ）内の時間配分は、各対地電位Ｅ_ＯＮ，Ｅ_Ｒ／Ｓの計測データ抽出にｔ１（例えば、２００ｍｓ）、プローブ電流Ｉの計測データ抽出にｔ２（例えば、１００ｍｓ）、それらの計測データに対する演算処理にｔ３（例えば、７００ｍｓ）の時間が割り振られている。
【００５４】
ここでは、時間ｔ１及び時間ｔ２内で抽出された計測データがその後の時間ｔ３における演算処理によって一次処理されることになり、これによって後述する代表値（最大値，最小値）或いは時間平均値が設定時間間隔ｔｓ内で求められることになる。ここで求められた代表値（最大値，最小値）或いは時間平均値を、その後の相関を求めるための変数値、基準と比較するための比較対象値となるので、設定時間間隔ｔｓ毎にこれらの変数値及び比較対象値が出力されることになる。
【００５５】
次に、時間ｔ１における配管１の対地電位Ｅ_ＯＮとレール３０の対地電位Ｅ_Ｒ／Ｓとの計測データ抽出及びその抽出データに対する演算処理について説明する。
【００５６】
まず、所定のブランクｔｏを挟んで単位時間ｔｕ毎に配管１の対地電位Ｅ_ＯＮとレール３０の対地電位Ｅ_Ｒ／Ｓが交互に抽出され、隣接単位時間の抽出計測データを両対地電位の相関を求めるための一対のデータＳ１，Ｓ２，…，Ｓｎとして出力する。この単位時間ｔｕは各単位時間で同条件のデータ抽出がなされるように適当な長さに設定される。例えば、単位時間ｔｕを商用交流周波数（例えば、５０Ｈｚ）の１サイクル時間（例えば、２０ｍｓ）に設定することで、商用交流の波形変化を排除した計測データの抽出が可能になる。
【００５７】
そして、各単位時間ｔｕでは、例えばｔｕを２０ｍｓにした場合には０．１ｍｓ毎に２００個のデータが抽出され、これらは随時記憶手段に記憶されて、その後の演算処理で一次処理が施される。したがって、各単位時間ｔｕ毎に例えば、最大値Ｅ_ＯＮ ^ｍａｘ，最小値Ｅ_Ｒ／Ｓ ^ｍｉｎといった代表値が出力されることになる。このような対地電位Ｅ_ＯＮとＥ_Ｒ／Ｓのデータ抽出は時間ｔ１の間に数回繰り返されることになるので、これによって、設定時間間隔ｔｓ毎に相関を求めるための数組の変数（Ｅ_ＯＮ ^ｍａｘ，Ｅ_Ｒ／Ｓ ^ｍｉｎ）が得られることになる。
【００５８】
次に、時間ｔ２内でのプローブ電流Ｉの計測データ抽出及びその抽出データに対する演算処理について説明する。プローブ電流Ｉは、時間ｔ２の間に電流値データが抽出され、その後の演算処理で、直流成分と交流成分に分離されたプローブ電流密度（計測電流／プローブ面積：Ａ／ｍ^２）が時間ｔ２の計測時間平均値として求められる。すなわち、設定時間間隔ｔｓ毎に一組のプローブ直流電流密度Ｉ_ＤＣとプローブ交流電流密度Ｉ_ＡＣが計測時間平均値として求められることになり、それがその後の判定処理の比較対象値となる。
【００５９】
図３は、演算処理制御部２１における統計処理を説明する説明図である。計測時間全体のオン時間Ｔ_ＯＮにおいては、多数回の設定時間間隔ｔｓが繰り返されることになるが、前述したように、各設定時間間隔ｔｓ内では、ほぼ同時刻の配管１の対地電位とレール３０の対地電位が、Ｓ１，Ｓ２，…，Ｓｎ（Ｅ_ＯＮ ^ｍａｘ，Ｅ_Ｒ／Ｓ ^ｍｉｎ）という一対のデータとしてそれぞれ数組得られることになる。演算処理制御部２１では、任意の計測時間を設定して、このような２つの対地電位の各時刻毎のデータ（時系列変化）に対して統計処理を施し両者の相関を求める。図３はその統計処理の出力例を示すものである。図のように両者間に高い相関（例えば、相関係数ｒ＝−０．８５）が認められる場合には、配管１の対地電位とレール３０の対地電位に因果関係があることを定量的に示すことができ、これによって配管１の電食原因を定量的に特定することが可能になる。実際の電食原因の特定に際しては、統計的に有意な基準の相関係数（例えば、絶対値が０．８０以上）を設定しておき、統計処理によって求めた相関係数が基準値より高い場合に関連有りとの判定がなされる。
【００６０】
図４は、演算処理制御部２１における電食状態の判定処理を説明する説明図である。前述したように各設定時間間隔ｔｓ毎に一組のプローブ直流電流密度Ｉ_ＤＣとプローブ交流電流密度Ｉ_ＡＣ（Ｉ_ＤＣとＩ_ＡＣを合わせてプローブ電流密度と称する。）が計測時間平均値として求められることになるが、演算処理制御部２１においては、計測時間内で得られたこの（Ｉ_ＤＣ，Ｉ_ＡＣ）を判定基準と比較して、配管１の電食状態を把握する。ここで、プローブ直流電流密度Ｉ_ＤＣは、直流電流がプローブに流入する方向、すなわち防食方向をプラスとしている。
【００６１】
交流誘導の影響を考慮する場合には、プローブ電流密度を指標とする評価が有効であるが、特に交流誘導の影響が大きい場合には、プローブ電流密度を直流成分と交流成分に分けて、直流成分と交流成分からなる基準合格領域との比較で電食状態に関する判定処理を行うことが有効である。図４に示す基準テーブルは、前述した基準合格領域の一例を示すものであって、プローブ電流密度を指標としたカソード防食管理基準を示すものである（細川裕司，梶山文夫，中村康朗：材料と環境，第５１巻，第５号（２００２）参照）。例えば、カソード防食された配管１に対して得られた（Ｉ_ＤＣ，Ｉ_ＡＣ）が計測時間内でＩ，ＩＩの領域に入れば配管１はカソード防食管理基準を満足した良好な状態にある。また、ＩＩＩの領域に入ればおもに電食リスク、ＩＶの領域に入ればおもに交流腐食リスク、Ｖの領域に入ればおもに過防食リスクがそれぞれ懸念される状態であると判定できる。
【００６２】
また、判定処理としては、このような（Ｉ_ＤＣ，Ｉ_ＡＣ）を指標とするものに限らず、交流誘導の影響を考慮する必要がない場合等には、成分分離しないプローブ電流Ｉ、対地電位Ｅ_ＯＮ、プローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦを指標として用い、それぞれに応じた判定基準との比較で判定処理を行うことも可能である。
【００６３】
次に、このようなシステムによる電食対策の方法について説明する。
【００６４】
＜計測工程＞レール３０からの漏れ電流Ｉ_Ｌを電食原因の対象とする場合には、漏れ電流Ｉ_Ｌは雨天時に大きくなるので、極力雨天時を含む２４時間に亘って計測時間を設定する。また、一般に真夜中においては直流電気鉄道は運行していないので、運行していない時間帯のデータを取得することによって、このデータを漏れ電流Ｉ_Ｌの影響度を考察する際のベースにする。
【００６５】
このように設定される計測時間内において、前述のようにスイッチ６を開閉動作させ（図２（ａ）参照）、オン時間Ｔ_ＯＮにおける各設定時間間隔ｔｓ内で、前述したように配管１の対地電位Ｅ_ＯＮ，レール３０の対地電位Ｅ_Ｒ／Ｓ，プローブ電流Ｉの計測値を得る。また、オフ時間Ｔ_ＯＦＦにおいては、プローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦの計測値を得る。
【００６６】
＜電食状態判定工程＞計測されたプローブ電流Ｉの計測結果は、前述したように直流成分と交流成分に分離された値、すなわち、プローブ直流電流密度Ｉ_ＤＣとプローブ交流電流密度Ｉ_ＡＣとして求められる。そして、各設定時間間隔ｔｓ毎に求められた（Ｉ_ＤＣ，Ｉ_ＡＣ）は、例えば、図４で示されるような直流成分と交流成分とからなる座標軸上の設定領域を判定基準合格領域として、この判定基準合格領域との比較がなされ判定処理がなされる。すなわち、求められた配管１における（Ｉ_ＤＣ，Ｉ_ＡＣ）が基準合格領域内にある場合には、電食リスク無しと判定し、求められた（Ｉ_ＤＣ，Ｉ_ＡＣ）がＩＩＩの領域の場合には、電食リスク有りと判定する。
【００６７】
また、このようなプローブ電流Ｉによる評価に換えて、またはプローブ電流Ｉによる評価と併せて、対地電位Ｅ_ＯＮ或いはプローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦをそれぞれ基準値と比較して電食状態の評価を行っても良い。
【００６８】
＜電食原因特定工程＞計測された配管１の対地電位Ｅ_ＯＮとレール３０の対地電位Ｅ_Ｒ／Ｓは、前述したように単位時間ｔｕ毎の最大値Ｅ_ＯＮ ^ｍａｘ及び最小値Ｅ_Ｒ／Ｓ ^ｍｉｎとして求められ、隣接単位時間の（Ｅ_ＯＮ ^ｍａｘ，Ｅ_Ｒ／Ｓ ^ｍｉｎ）を対として、同時刻の各対地電位の抽出データとする。そして、設定された計測時間内で得られた（Ｅ_ＯＮ ^ｍａｘ，Ｅ_Ｒ／Ｓ ^ｍｉｎ）を統計処理して、（Ｅ_ＯＮ ^ｍａｘ，Ｅ_Ｒ／Ｓ ^ｍｉｎ）の時系列変化に対する相関係数を求め、これを基準値（例えば、絶対値０．８０）と比較する。この比較において、求めた相関係数が統計的に有意な基準より大であれば、因果関係は高いものと判断して、レール３０からの漏れ電流Ｉ_Ｌを配管１の電食原因と特定することができる。
【００６９】
［第２実施形態：電気設備の直流干渉による電食の場合（その１）］
図５は、本発明の第２の実施形態に係る電食対策システムのシステム構成及びシステムの設置状況を示す説明図である。ここでは、外部電源装置５０と外部電極５１を防食対象配管５２に対して装備したカソード防食関連の電気設備に対して、その近傍にカソード防食された配管１が敷設されている状況を例にしている。このような状況においては、防食対象配管５２に対する防食電流が配管１に流入してこれが土壌に流出することにより腐食電流Ｉ_Ｃが生じ、この腐食電流Ｉ_Ｃの流出箇所において電食が発生することがある。
【００７０】
このような状況の配管１に対する電食対策システムとしては、まず、配管１に対して鋼製のプローブ２を近接させ、また、地表面には飽和硫酸銅電極からなる照合電極３を設け、配管１とプローブ２間を電気的に接続する導線４内に電流計５とスイッチ６を設け、プローブ２と照合電極３間を電気的に接続する導線７内に電位計８を設けた点は前述の実施形態と同様である。
【００７１】
そして、この実施形態においては、防食対象配管５２の対地電位を求めるために、対地電位計測手段６０を設け、飽和硫酸銅電極からなる照合電極６１を設けて、この照合電極６１と防食対象配管５２とを電気的に接続する導線６２を設け、その回路内に電位計６３を介在させている。そして、電流計５，電位計８，６３からの計測信号が入力される計測手段を含む計測制御部２０が設けられると共に、この計測制御部２０に対して送受信可能に接続される演算処理制御部２１が設けられている。この演算処理制御部２１は、前記の計測手段による計測結果が入力されてその計測結果を演算処理する演算処理手段を含むものである。つまり、この実施形態においては、前述した第１の実施形態においてレール３０の対地電位を求めた照合電極１０，導線１１，電位計１２に換えて、防食対象配管５２の対地電位を求めるための対地電位計測手段６０における照合電極６１，導線６２，電位計６３を設けたものである。
【００７２】
この実施形態の電食対策システムにおける計測制御部２０及び演算処理制御部２１の機能構成について説明する。
【００７３】
計測制御部２０は、前述した第１の実施形態と同様に、導線４をオンオフするスイッチ６を開閉制御する機能を有している。そして、この計測制御部２０には、スイッチ６のオン時には、プローブ２を流れるプローブ電流Ｉが電流計５から入力されると共に配管１の対地電位（プローブオン電位）Ｅ_ＯＮが電位計８から入力され、スイッチ６のＯＦＦ時には、電位計８からプローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦが入力される。また、計測制御部２０には、電位計６３から防食対象配管５２の対地電位Ｅ_Ｐ／Ｓが入力される。
【００７４】
このように入力されるそれぞれの計測結果は、前述した第１の実施形態と同様に計測制御部２０において時系列的な計測データとして抽出され、演算処理制御部２１に出力される。そして、演算処理制御部２１では、時系列的な計測データに対して統計処理がなされ、配管１の対地電位（プローブオン電位）Ｅ_ＯＮと防食対象配管５２の対地電位Ｅ_Ｐ／Ｓとの相関が求められると共に、プローブ電流Ｉを判定基準と比較する判定処理が行われる。また、必要に応じて、プローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦとそれに対応する基準値との比較判定処理が行われる。
【００７５】
更に具体的な計測制御部２０及び演算制御部２１の機能については、前述した第１の実施形態と同様であり、前述した第１の実施形態における対地電位「Ｅ_Ｒ／Ｓ」が防食対象配管５２の対地電位「Ｅ_Ｐ／Ｓ」となるだけであるので、重複する説明を省略する。
【００７６】
次に、このようなシステムにおける電食対策の方法について説明する。
【００７７】
＜計測工程＞カソード防食関連の電気設備を電食原因の対象とする場合には、防食対象配管５２の対地電位Ｅ_Ｐ／Ｓを単に計測しただけではその時系列的変化を求めることができない場合が多い。したがって、例えば外部電源装置５０の電源スイッチ５０Ａを計測時間内に任意のサイクルでオンオフさせる等して、計測対象の時系列変化を人為的に作ってやる必要がある。そして、例えば外部電源装置５０の電源スイッチ５０Ａをオフした状態で計測したデータを、影響度を考慮する際のベースにする。
【００７８】
任意に設定される計測時間内において、スイッチ６を開閉動作させ（図２（ａ）参照）、オン時間Ｔ_ＯＮにおける各設定時間間隔ｔｓ内で、前述したように配管１の対地電位Ｅ_ＯＮ，防食対象配管５２の対地電位Ｅ_Ｐ／Ｓ，プローブ電流Ｉの計測値を得る点、または、オフ時間Ｔ_ＯＦＦにおいて、プローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦの計測値を得る点は、第１の実施形態と同様である。
【００７９】
＜電食状態判定工程＞第１の実施形態と同様に、計測されたプローブ電流Ｉからプローブ直流電流密度Ｉ_ＤＣとプローブ交流電流密度Ｉ_ＡＣを求め、各設定時間間隔ｔｓ毎に求められた（Ｉ_ＤＣ，Ｉ_ＡＣ）を、例えば図４で示されるような直流成分と交流成分とからなる座標軸上の判定基準合格領域と比較して判定処理を行う。求められた配管１における（Ｉ_ＤＣ，Ｉ_ＡＣ）が基準合格領域内にある場合には、電食リスク無しと判定し、求められた（Ｉ_ＤＣ，Ｉ_ＡＣ）が基準合格領域外の場合には、電食リスク有りと判定する。
【００８０】
配管１の敷設状況から、交流誘導電圧の影響が無いと判断できる場合には、プローブ直流電流密度Ｉ_ＤＣのみ、或いは成分分離しないプローブ電流Ｉの計測時間平均値でもって、電食リスクの判定を行うことも可能である。また、このようなプローブ電流Ｉによる評価に換えて、またはプローブ電流Ｉによる評価と併せて、対地電位Ｅ_ＯＮ或いはプローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦをそれぞれ基準値と比較して電食状態の評価を行っても良い。
【００８１】
＜電食原因特定工程＞第１の実施形態と同様に、計測された配管１の対地電位Ｅ_ＯＮと防食対象配管５２の対地電位Ｅ_Ｐ／Ｓは、単位時間ｔｕ毎の最大値Ｅ_ＯＮ ^ｍａｘ及び最小値Ｅ_Ｐ／Ｓ ^ｍｉｎとして求められ、隣接単位時間の（Ｅ_ＯＮ ^ｍａｘ，Ｅ_Ｐ／Ｓ ^ｍｉｎ）を対として、同時刻の各対地電位の抽出データとする。そして、設定された計測時間内で得られた（Ｅ_ＯＮ ^ｍａｘ，Ｅ_Ｐ／Ｓ ^ｍｉｎ）を統計処理して、（Ｅ_ＯＮ ^ｍａｘ，Ｅ_Ｐ／Ｓ ^ｍｉｎ）の時系列変化に対する相関係数を求め、これを基準値（例えば、絶対値０．８０）と比較する。この比較において、求めた相関係数が基準より大であれば、因果関係は高いものと判断して、防食対象配管５２に対するカソード防食関連電気設備を配管１の電食原因と特定する。
【００８２】
［第３実施形態：電気設備の直流干渉による電食の場合（その２）］
前述した第２の実施形態では、防食対象配管５２の対地電位を直接計測する計測手段を設けたが、このような計測手段を設けることなく、カソード防食関連電気設備の直流干渉の影響を評価することもできる。
【００８３】
図６は、そのための電食対策システムのシステム構成及びシステムの設置状態を示す説明図である。前述の実施形態と同一の構成には同一の符号を付して重複した説明は省略する。この実施形態においては、必要に応じて、電気設備である外部電源装置５０における電源スイッチ５０Ａのオンオフ状態に関連する時系列データが計測制御部２０に入力され、計測制御部２０では、外部電源装置５０の電源スイッチ５０Ａがオンの状態とオフの状態に分けて、配管１の対地電位Ｅ_ＯＮ，プローブ電流Ｉ等の計測結果が得られるようにしている。また、演算処理制御部２１においては、外部電源装置５０のオンオフ状態に基づいて、計測結果（配管１の対地電位Ｅ_ＯＮ，プローブ電流Ｉ）を演算処理する演算処理手段が備えられている。
【００８４】
この実施形態の電食対策システムにおける計測制御部２０及び演算処理制御部２１の具体的機能を説明する。配管１の対地電位Ｅ_ＯＮ、プローブ電流Ｉ、プローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦを計測して抽出計測データを得る機能自体は、前述の各実施形態と特に変わりがない。
【００８５】
すなわち、図２を参照しながら説明すると、スイッチ６のオンオフ動作によって、オン時間Ｔ_ＯＮ（８．５ｓ）において配管１の対地電位Ｅ_ＯＮとプローブ電流Ｉの計測データを得て、オフ時間Ｔ_ＯＦＦ（１．５ｓ）にプローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦを得る。また、オン時間Ｔ_ＯＮにおいては設定時間間隔ｔｓ毎に各データの抽出と演算処理が行われることになる。そして、設定時間間隔ｔｓ内では、単位時間ｔｕ毎に配管１の対地電位Ｅ_ＯＮの計測がなされることになる（本実施形態では、相関対象の「Ｅ_Ｒ／Ｓ」又は「Ｅ_Ｐ／Ｓ」の計測は行われない。）。したがって、設定時間間隔ｔｓ毎に数点のＥ_ＯＮ ^ｍａｘと（Ｉ_ＡＣ，Ｉ_ＤＣ）又はＩの計測時間平均値が得られることになる。
【００８６】
そして、演算処理制御部２１においては、外部電源装置５０のオン時とオフ時における計測結果の比較が行われると共に、プローブ電流（Ｉ_ＤＣ，Ｉ_ＡＣ）又はＩを判定基準と比較する判定処理が行われる。
【００８７】
すなわち、例えば、入力される電源スイッチ５０Ａのオンオフ状態に関連する時系列データに従って、電源スイッチ５０Ａがオンの状態でのＥ_ＯＮ ^ｍａｘの平均値（Ａ）を求め、また、電源スイッチ５０Ａがオフの状態でのＥ_ＯＮ ^ｍａｘの平均値（Ｂ）を求める。そして、Ａ−Ｂの値が基準値（例えば、５０ｍＶ）以上のとき、「干渉有り」と判定する。また、プローブ電流又はプローブオフ電位等を用いた電食状態の判定処理については、前述した各実施形態と同様であるので重複した説明は省略する。
【００８８】
次に、このようなシステムにおける電食対策の方法について説明する。
【００８９】
＜計測工程＞この実施形態は、カソード防食関連の電気設備を他の事業者が管理している等の場合であって、長時間に亘って外部電源装置５０の電源を操作できない場合に有効である。この実施形態では、計測時間間隔内で少なくとも３秒間以上に亘って外部電源装置５０の電源をオフするだけで、この電源がオン時の場合とオフ時の場合の計測結果を得ることが可能になる。
【００９０】
任意に設定される計測時間内において、スイッチ６を開閉動作させ（図２（ａ）参照）、オン時間Ｔ_ＯＮにおける各設定時間間隔ｔｓ内で、前述したように配管１の対地電位Ｅ_ＯＮ，プローブ電流Ｉの計測値を得る点、または、オフ時間Ｔ_ＯＦＦにおいて、プローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦの計測値を得る点は、前述の実施形態と同様である。ただし、これらの計測結果は、外部電源装置５０がオンの場合とオフの場合とで分けられてデータ管理されることになる。
【００９１】
＜電食状態判定工程＞第１又は第２の実施形態と同様に、計測されたプローブ電流Ｉからプローブ直流電流密度Ｉ_ＤＣとプローブ交流電流密度Ｉ_ＡＣを求め、各設定時間間隔ｔｓ毎に求められた（Ｉ_ＡＣ，Ｉ_ＤＣ）を、例えば図４で示されるような直流成分と交流成分とからなる座標軸上の判定基準合格領域と比較して判定処理を行う。求められた配管１における（Ｉ_ＤＣ，Ｉ_ＡＣ）が基準合格領域内にある場合には、電食リスク無しと判定し、求められた（Ｉ_ＤＣ，Ｉ_ＡＣ）が基準合格領域外の場合には、電食リスク有りと判定する。
【００９２】
配管１の敷設状況から、交流誘導電圧の影響が無いと判断できる場合には、プローブ直流電流密度Ｉ_ＤＣのみ、或いは成分分離しないプローブ電流Ｉの計測時間平均値でもって、電食リスクの判定を行うことも可能である。また、このようなプローブ電流Ｉによる評価に換えて、またはプローブ電流Ｉによる評価と併せて、対地電位Ｅ_ＯＮ或いはプローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦをそれぞれ基準値と比較して電食状態の評価を行っても良い。
【００９３】
＜電食原因特定工程＞計測された配管１の対地電位Ｅ_ＯＮは、単位時間ｔｕ毎の最大値Ｅ_ＯＮ ^ｍａｘとして求められ、これを外部電源装置５０がオンの場合とオフの場合とで分け、それぞれの場合の平均値Ａ，Ｂを求める。そして、得られた平均値の差（Ａ−Ｂ）を求めて、これを基準値（例えば、５０ｍＶ）と比較し、この比較において、求めた平均値の差が基準より大であれば、因果関係は高い（「干渉有り」）ものと判定して、防食対象配管５２に対するカソード防食関連電気設備を配管１の電食原因と特定する。
【００９４】
［電食原因特定を行うことによる総合的な電食対策フロー］
以下、図７に従って、前述した各実施形態のシステムを採用した総合的な電食対策フローを説明する。
【００９５】
第１段階（Ｓ１）：先ずは、電食対策の対象となる構造物（配管１）に対して、複数の計測位置（特定ターミナルボックス）を定め、その周辺の実地調査を基にして電食原因となる可能性のある対象物を特定する。そして、前述した各実施形態に示したような計測工程を実行して、電食状態の判定及び電食原因の特定に必要な計測結果（対地電位Ｅ_ＯＮ，Ｅ_Ｒ／Ｓ，Ｅ_Ｐ／Ｓ，プローブ電流Ｉ、プローブオフ電位Ｅ_ＯＦＦ）を得る。このような計測工程は、電食対策の対象となる構造物に対する定期点検として行われる。
【００９６】
第２段階（Ｓ２）：前述した実施形態に示したような電食状態判定工程を実行して、対象構造物の現状の電食状態を判定する。例えば、計測時間内で得られたプローブ電流密度（Ｉ_ＤＣ，Ｉ_ＡＣ）が基準合格領域内にある場合（カソード防食管理基準（図４参照）をクリアしている場合）には、「良」と判定され、現状では積極的な電食対策を講じる必要性がないと判断できるので、現時点での対策は完了する。一方、計測時間内で得られたプローブ電流密度（Ｉ_ＤＣ，Ｉ_ＡＣ）が基準合格領域外にある場合（カソード防食管理基準（図４参照）をクリアしていない場合、電食リスクの懸念としてはＩＩＩの領域）には、「不良」と判定され、次の段階の対策が必要となる。
【００９７】
このように、常に現状の電食状態を基準と照らし合わせて対策を講じることで、不必要又は過度の対策を講じることを避けることができる。また、判定の指標としてプローブ直流電流密度Ｉ_ＤＣ，プローブ交流電流密度Ｉ_ＡＣ を用いることで、腐食電流の大きさを直接的に電食進行の判定指標とすることが可能になると共に、直流と交流の重畳現象を総合的に判断して電食状態の判定を行うことが可能になる。
【００９８】
第３段階（Ｓ３）：前述した実施形態に示したような電食原因特定工程を実行して、対象構造物と電食原因と仮定した対象物との関係を統計的に又は基準との比較で求め、対象構造物と仮定した電食原因との因果関係を定量的に求める。これによると説得力の高い原因特定が可能であるから、より積極的な電食対策を講じることが可能になる。
【００９９】
第４段階（Ｓ４）：前段階で電食の原因が特定できた場合には、その原因に応じた積極的なカソード防食施工ないしは排流器の設置等を行う。例えば、レール漏れ電流によるものと特定できた場合には、周囲の変電所等の敷設場所に合わせて排流器の設置場所を特定したり或いはカソード防食を行うための外部電源装置の設置を行い、電食状態判定工程で求めたプローブ電流密度等により、排流器や外部電源装置の適正な電気容量を決定する。カソード防食された配管１に対しての対策の一例としては、レール対地電位Ｅ_Ｒ／Ｓが計測地点の中で最もマイナスになり、このとき配管１の対地電位Ｅ_ＯＮが最もプラスよりになり、プローブ直流電流密度Ｉ_ＤＣがカソード防食管理基準をクリアぜず最も小さい地点において、排流器や外部電源装置を設置する。また、プローブ交流電流密度Ｉ_ＡＣがカソード防食管理基準をクリアしなかった場合には、Ｍｇ電極の設置等の交流低減対策を講じる。
【０１００】
直流干渉有りとの原因特定がなされた場合には、他の防食配管に対する外部電源装置の出力電流低減等の措置を講じる。
【０１０１】
第５段階（Ｓ５）：このような積極的な防食施工或いは防食措置を講じた後、再び、電食状態判定工程を実行し、プローブ電流密度等の計測及び基準との比較を行って防食施工或いは防食措置の効果確認を行う。この効果確認で基準をクリアした場合（「良」と判定された場合）には対策完了とするが、基準をクリアせず「不良」と判定された場合には、再度第３段階に戻り、電食原因の仮定を変更して原因特定を行い、以下の段階を繰り返して、対象構造物の電食状態が基準をクリアするまで随時対策を講じる。
【０１０２】
なお、ここで示した実施形態は、プローブ２を近接させたカソード防食された配管１を例にして説明しているが、プローブ２を設けない非カソード防食の配管に対しても同様にして電食対策システム及び対策方法を得ることができる。すなわち、この場合には、カソード防食された配管１に対する対地電位（プローブオン電位）Ｅ_ＯＮ或いはプローブ電流Ｉに換えて、照合電極３のみによって得られる管対地電位（Ｅ_Ｐ／Ｓ）が前述した計測制御部２０に入力され、また演算処理制御部２１においては、前述と同様の演算処理がなされることになる。直流電気鉄道のレール漏れ電流による電食の場合を例にすると、前述の管対地電位（Ｅ_Ｐ／Ｓ）とレール対地電位（Ｅ_Ｒ／Ｓ）との相関を求める演算処理がなされると共に、管対地電位（Ｅ_Ｐ／Ｓ）をそれに対応した基準と比較する判定処理がなされることになる。判定基準の一例を示すと、計測された対象配管の管対地電位（Ｅ_Ｐ／Ｓ）が自然電位である−５００ｍＶ（飽和硫酸銅電極基準）よりもプラス側で、しかもレール対地電位（Ｅ_Ｒ／Ｓ）との相関が確認できる場合に、直流鉄道の干渉を受けていると判定して、それに応じた防食施工を講じる。
【０１０３】
【発明の効果】
本発明に係る埋設構造物の電食対策システム及び電食対策方法によると、前述のように構成されるので、電食原因の特定を定量的に行い、また、電食原因の特定と電食状態の把握を総合的に評価することで、より適切な電食対策を講じることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電食対策システムのシステム構成及びシステムの設置状況を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電食対策システムの計測制御部及び演算処理制御部の機能を説明する説明図である（同図（ａ）は、スイッチ６のオンオフタイミング信号を示すチャート図、同図（ｂ）は、設定時間間隔ｔｓ内のデータ抽出・演算処理タイミングを示すチャート図である。）。
【図３】本発明の実施形態に係る電食対策システムの演算処理制御部における統計処理を説明する説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電食対策システムの演算処理制御部における判定処理を説明する説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る電食対策システムのシステム構成及びシステムの設置状況を示す説明図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る電食対策システムのシステム構成及びシステムの設置状態を示す説明図である。
【図７】実施形態のシステムを採用した総合的な電食対策フローを示す説明図である。
【図８】従来技術の説明図である。
【図９】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１ 配管
２ プローブ
３，１０，６１ 照合電極（飽和硫酸銅電極）
４，７，１１，６２ 導線
５ 電流計
６ スイッチ
８，１２，６３ 電位計
２０ 計測制御部
２１ 演算処理制御部
３０ レール
３１ 直流電気鉄道
３２ 電車線
３３ 変電所
５０：外部電源装置
５０Ａ：電源スイッチ
５１：外部電極
５２：防食対象配管
ｔｓ：設定時間間隔
ｔｕ：単位時間
Ｅ_ＯＮ：対地電位（プローブオン電位）
Ｅ_Ｒ／Ｓ：対地電位（レール対地電位）
Ｅ_Ｐ／Ｓ：管対地電位
Ｅ_ＯＦＦ：プローブオフ電位
Ｉ：プローブ電流
Ｉ_ＤＣ：プローブ直流電流密度，Ｉ_ＡＣ：プローブ交流電流密度
Ｉ_Ｃ ：腐食電流

Claims (18)

1. 埋設構造物の周辺の地表面に設けられる照合電極と、該照合電極と前記埋設構造物を電気的に接続する導線とを備え、少なくとも前記埋設構造物の対地電位に基づいて、前記埋設構造物の電食評価を行う埋設構造物の電食対策システムであって、
   少なくとも、前記対地電位と同時に、前記埋設構造物の電食原因となる可能性のある対象物の対地電位を計測する計測手段と、
   該計測手段による計測結果が入力され、これら計測結果を演算処理する演算処理手段とを備え、
   該演算処理手段は、前記各対地電位の時系列変化に対する相関を求める統計処理を行うと共に、前記埋設構造物の対地電位を判定基準と比較する判定処理を行うことを特徴とする埋設構造物の電食対策システム。
2. 埋設構造物の周辺の地表面に設けられる照合電極と、該照合電極と前記埋設構造物を電気的に接続する導線とを備え、少なくとも前記埋設構造物の対地電位に基づいて、前記埋設構造物の電食評価を行う埋設構造物の電食対策システムであって、
   少なくとも、前記対地電位を計測する計測手段と、
   該計測手段による計測結果が入力され、前記埋設構造物の電食原因となる可能性のある電気設備のオンオフ状態に基づいて、前記計測結果を演算処理する演算処理手段とを備え、
   該演算処理手段は、前記電気設備のオン時とオフ時における前記計測結果の比較を行うと共に、前記埋設構造物の対地電位を判定基準と比較する判定処理を行うことを特徴とする埋設構造物の電食対策システム。
3. 埋設構造物に近接して設けられるプローブと、その周辺の地表面に設けられる照合電極と、前記プローブと前記照合電極とを電気的に接続する第１の導線と、前記プローブと前記埋設構造物とを電気的に接続する第２の導線とを備え、少なくとも前記プローブを流れるプローブ電流と前記埋設構造物の対地電位に基づいて、前記埋設構造物の電食評価を行う埋設構造物の電食対策システムであって、
   少なくとも、前記プローブ電流と前記対地電位とを計測すると同時に、前記埋設構造物の電食原因となる可能性のある対象物の対地電位を計測する計測手段と、
   該計測手段による計測結果が入力され、これら計測結果を演算処理する演算処理手段とを備え、
   該演算処理手段は、前記各対地電位の時系列変化に対する相関を求める統計処理を行うと共に、前記プローブ電流を判定基準と比較する判定処理を行うことを特徴とする埋設構造物の電食対策システム。
4. 前記計測手段は、設定時間間隔内で、前記各対地電位計測データを単位時間毎に交互に抽出し、隣接単位時間の抽出計測データを対として出力し、前記設定時間間隔内の一つの時間間隔で前記プローブ電流の計測データの抽出を行い、前記設定時間間隔を連続的に繰り返すことによって計測結果を出力することを特徴とする請求項３に記載された埋設構造物の電食対策システム。
5. 前記プローブ電流の計測結果は、直流成分と交流成分に分離された値として出力され、前記演算処理手段では直流成分と交流成分とからなる基準合格領域との比較で判定処理がなされることを特徴とする請求項３又は４に記載された埋設構造物の電食対策システム。
6. 前記設定時間間隔内に抽出計測データの演算処理時間が含まれることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載された埋設構造物の電食対策システム。
7. 前記第２の導線に該導線を開閉するスイッチ手段を設けると共に該スイッチ手段を開閉する開閉手段を設け、前記設定時間間隔を設定回数繰り返したオン時間の後に、設定されたオフ時間だけ前記第２の導線を開き、前記計測手段は当該オフ時間におけるプローブオフ電位を計測し、該計測結果が入力される前記演算処理手段では、前記プローブオフ電位を判定基準と比較する判定処理がなされることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載された埋設構造物の電食対策システム。
8. 埋設構造物に近接して設けられるプローブと、その周辺の地表面に設けられる照合電極と、前記プローブと前記照合電極とを電気的に接続する第１の導線と、前記プローブと前記埋設構造物とを電気的に接続する第２の導線とを備え、少なくとも前記プローブを流れるプローブ電流と前記埋設構造物の対地電位に基づいて、前記埋設構造物の電食評価を行う埋設構造物の電食対策システムであって、
   少なくとも、前記プローブ電流と前記対地電位とを計測する計測手段と、
   該計測手段による計測結果が入力され、前記埋設構造物の電食原因となる可能性のある電気設備のオンオフ状態に基づいて、前記計測結果を演算処理する演算処理手段とを備え、
   該演算処理手段は、前記電気設備のオン時とオフ時における前記計測結果の比較を行うと共に、前記プローブ電流を判定基準と比較する判定処理を行うことを特徴とする埋設構造物の電食対策システム。
9. 埋設構造物の周辺の地表面に照合電極を設け、該照合電極と前記埋設構造物を導線によって電気的に接続し、少なくとも前記埋設構造物の対地電位に基づいて、前記埋設構造物の電食評価を行う埋設構造物の電食対策方法であって、
   少なくとも、前記対地電位と同時に、前記埋設構造物の電食原因となる可能性のある対象物の対地電位を計測する計測工程と、
   前記埋設構造物の対地電位を判定基準と比較する電食状態判定工程と、
   前記各対地電位の計測結果を演算処理して、各対地電位の時系列変化に対する相関を求める電食原因特定工程とを有することを特徴とする埋設構造物の電食対策方法。
10. 埋設構造物の周辺の地表面に照合電極を設け、該照合電極と前記埋設構造物を導線によって電気的に接続し、少なくとも前記埋設構造物の対地電位に基づいて、前記埋設構造物の電食評価を行う埋設構造物の電食対策方法であって、
    前記埋設構造物の電食原因となる可能性のある電気設備をオンオフさせながら、少なくとも前記対地電位を計測する計測工程と、
    前記埋設構造物の対地電位を判定基準と比較する電食状態判定工程と、
    前記電気設備のオン時とオフ時における前記計測工程の結果を比較する電食原因特定工程とを有することを特徴とする埋設構造物の電食対策方法。
11. 埋設構造物に近接してプローブを設け、その周辺の地表面に照合電極を設け、前記プローブと前記照合電極とを第１の導線によって電気的に接続し、前記プローブと前記埋設構造物とを第２の導線によって電気的に接続し、少なくとも前記プローブを流れるプローブ電流と前記埋設構造物の対地電位に基づいて、前記埋設構造物の電食評価を行う埋設構造物の電食対策方法であって、
    少なくとも、前記プローブ電流と前記対地電位とを計測すると同時に、前記埋設構造物の電食原因となる可能性のある対象物の対地電位を計測する計測工程と、
    前記プローブ電流を判定基準と比較する電食状態判定工程と、
    前記各対地電位の計測結果を演算処理して、各対地電位の時系列変化に対する相関を求める電食原因特定工程とを有することを特徴とする埋設構造物の電食対策方法。
12. 前記計測工程では、設定時間間隔内で、前記各対地電位計測データを単位時間毎に交互に抽出し、隣接単位時間の抽出計測データを対として出力し、前記設定時間間隔内の一つの時間間隔で前記プローブ電流の計測データの抽出を行い、前記設定時間間隔を連続的に繰り返すことによって計測結果を得ることを特徴とする請求項１１に記載された埋設構造物の電食対策方法。
13. 前記プローブ電流の計測結果は、直流成分と交流成分に分離された値として求められ、前記電食状態判定工程では直流成分と交流成分とからなる基準合格領域との比較で判定処理がなされることを特徴とする請求項１１又は１２に記載された埋設構造物の電食対策方法。
14. 前記設定時間間隔内に抽出計測データの演算処理時間が含まれることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載された埋設構造物の電食対策方法。
15. 前記計測工程は、前記第２の導線を開閉することで、前記設定時間間隔を設定回数繰り返したオン時間の後に、設定されたオフ時間だけ前記第２の導線を開き、当該オフ時間におけるプローブオフ電位を計測する工程を更に有し、前記電食状態判定工程は、前記プローブオフ電位を判定基準と比較する判定処理工程を更に有することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載された埋設構造物の電食対策方法。
16. 前記単位時間を商用交流周波数の１サイクル時間とすることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれかに記載された埋設構造物の電食対策方法。
17. 埋設構造物に近接してプローブを設け、その周辺の地表面に照合電極を設け、前記プローブと前記照合電極とを第１の導線で電気的に接続し、前記プローブと前記埋設構造物とを第２の導線で電気的に接続して、少なくとも前記プローブを流れるプローブ電流と前記埋設構造物の対地電位に基づいて、前記埋設構造物の電食評価を行う埋設構造物の電食対策方法であって、
    前記埋設構造物の電食原因となる可能性のある電気設備をオンオフさせながら、少なくとも前記プローブ電流と前記対地電位とを計測する計測工程と、
    前記プローブ電流を判定基準と比較する電食状態判定工程と、
    前記電気設備のオン時とオフ時における前記計測工程の結果を比較する電食原因特定工程とを有することを特徴とする埋設構造物の電食対策方法。
18. 請求項９〜１７のいずれかに記載された埋設構造物の電食対策方法において、
    前記計測工程を実行する第１段階と、その後、前記電食状態判定工程を実行する第２段階と、前記電食状態判定工程で電食状態が不良と判定された場合に前記電食原因特定工程を実行する第３段階と、前記電食原因特定工程によって特定された電食原因に適応する防食施工を前記埋設構造物に施す第４段階と、その後前記電食状態判定工程によって前記防食施工の効果確認を行う第５段階とからなり、
    前記第５段階の電食状態判定工程によって電食状態が不良と判定された場合に、電食原因の対象を変えて前記第３段階に戻ることを特徴とする埋設構造物の電食対策方法。

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