陳建譯

陳建譯:廣州鐵路集團(tuán)公司電務(wù)處 教授級(jí)高工 510088 廣州

武漢至廣州高速鐵路自2009年12月26日開通運(yùn)營(yíng)以來，信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備總體運(yùn)行比較穩(wěn)定。大部分中間站和所有正線車站采用了區(qū)間ZPW-2000型一體化的軌道電路，大站側(cè)線采用了25Hz相敏軌道電路。在室外軌道電路設(shè)備方面，個(gè)別車站因回流不暢，嚴(yán)重時(shí)引起軌道電路鋼軌絕緣燒損，導(dǎo)致軌道電路紅光帶故障時(shí)有發(fā)生。以下針對(duì)幾起典型故障案例進(jìn)行原因分析，并提出優(yōu)化方案和解決措施。

1 故障概況

1．2010年10月29日12:11，株洲西站(見圖1)5道下行接車，接車進(jìn)路正常出清并解鎖后，11DG、13DG發(fā)生紅光帶。檢查發(fā)現(xiàn)11DG、13DG接收端站內(nèi)匹配單元10A斷路器跳斷，11DG、13DG間公共絕緣(13#道岔岔前)外側(cè)魚尾板上有4個(gè)燒黑痕跡。2011年5月3日9:20－9:47，該站10DG發(fā)生紅光帶;10:07－10:22，10:30－10:47，10DG、12-14DG紅光帶又多次重復(fù)發(fā)生?，F(xiàn)場(chǎng)檢查更換10/12#道岔渡線邊膠接絕緣，軌端工字絕緣片底部燒損碳化1/2。

2．2011年11月2日17:55，岳陽東站5道下行開車后，12DG紅光帶不消失。上線檢查發(fā)現(xiàn)12DG發(fā)送、接收端站內(nèi)匹配單元10A斷路器跳斷，12#岔前軌道絕緣東邊外側(cè)魚尾板南端與鋼軌擊穿短路，軌頭工字絕緣片燒黑，送端雙邊絕緣軌頭拉弧燒黑。軌道電路故障時(shí)，5道發(fā)車的動(dòng)車組受電弓也發(fā)生故障，刮壞接觸網(wǎng)造成牽引供電系統(tǒng)跳閘。

2 故障分析

2.1 全站回流線、吸上線、扼流變壓器設(shè)置分析

株洲西站全站及進(jìn)站信號(hào)機(jī)外方區(qū)間回流線、吸上線的設(shè)置情況見圖2。圖中粗實(shí)線為信號(hào)專業(yè)設(shè)置的完全橫向連接線、貫通地線連接線，均符合設(shè)計(jì)圖紙。虛線為供電專業(yè)設(shè)置的PW線并聯(lián)線、吸上線和回分區(qū)所回流線。點(diǎn)連線為供電專業(yè)多余設(shè)置的吸上線，不符合信號(hào)設(shè)計(jì)要求，該設(shè)置使軌道電路發(fā)送、接收端均連接了吸上線，可能出現(xiàn)以下2個(gè)問題:一是造成牽引回流在站場(chǎng)內(nèi)形成迷流，在大電流沖擊的情況下出現(xiàn)回流不暢的問題;二是造成軌道電路出現(xiàn)第3軌現(xiàn)象，不能有效檢查鋼軌的完整性，存在安全隱患，需要在整治過程中拆除多余的吸上線。

扼流變壓器設(shè)置和回流分析參見圖1。圖1中可以看出，13#道岔岔前和11#、7#道岔岔前軌道絕緣處均只有一側(cè)設(shè)置了單扼流變壓器，因此，切斷了側(cè)線牽引電流流向正線的通路，側(cè)線發(fā)車時(shí)可能造成回流不暢，并產(chǎn)生不平衡牽引電流，絕緣節(jié)兩端可能產(chǎn)生電壓差，拉狐產(chǎn)生高溫使絕緣燒損。另外，動(dòng)車組司機(jī)采用的加速方式和牽引的等級(jí)不同，也都會(huì)影響牽引電流的大小;還有動(dòng)車的結(jié)構(gòu)，如CRH3-380BL的車型采用的是集中回流方式，整列車輪之間沒有完全電氣連接，也會(huì)影響回流。不同于既有線采用的傳統(tǒng)車型均為分散回流方式，且所有輪對(duì)均為電氣連接，車體回流通道較好。

2.2 軌道電路鋼軌絕緣設(shè)置分析

株洲西11DG、13DG間公共絕緣情況:西邊為MT型軌道絕緣，魚尾板與鋼軌間為絕緣膠固化后隔離，魚尾板與鋼軌下沿相距約3～5 mm，存有一定間隙，魚尾板下沿有少量殘余絕緣膠和銹痕;東邊為新更換的MK型軌道絕緣，魚尾板與鋼軌間為槽型絕緣板，基本無間隙。因此，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)分析，MT型軌道絕緣與鋼軌存在縫隙，有明顯的不達(dá)標(biāo)。

2.3 微機(jī)監(jiān)測(cè)分析

回放株洲西集中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，該組絕緣是在動(dòng)車組經(jīng)過11DG、13DG全部進(jìn)入了5道停車，進(jìn)路解鎖并開放了下行5道發(fā)車信號(hào)后才被燒壞的，也就是說，燒壞時(shí)這2個(gè)區(qū)段并沒有動(dòng)車壓入。進(jìn)一步查看牽引變電所相關(guān)監(jiān)測(cè)記錄:12:12監(jiān)測(cè)到入所的回流電流瞬間增大到2700A左右，37 ms后恢復(fù)正常(正常值在600～800A左右)，監(jiān)測(cè)網(wǎng)壓正常(約28 kV)。因異常只有37 ms便恢復(fù)正常，牽引變電所自保裝置未啟動(dòng)，接觸網(wǎng)供電一直正常。經(jīng)了解車輛部門和車站，29日12:11，株洲西站5道開車時(shí)，動(dòng)車組MMI(車載車輛系統(tǒng)人機(jī)界面)顯示無網(wǎng)壓及7號(hào)車車頂隔離開關(guān)鎖閉，經(jīng)隨車機(jī)械師處理，于12:39后弓改前弓后開車。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)檢查、測(cè)試分解絕緣節(jié)，判斷是因鋼軌上牽引電流瞬間過大且5道徑路牽引回流不暢，造成該絕緣節(jié)兩端壓差過大，強(qiáng)電流拉弧將絕緣節(jié)擊穿。

3 故障原因

1．綜合多種因素，引起牽引電流不暢是造成絕緣燒損的主要原因。

2．空扼流的設(shè)置不盡合理是造成牽引電流不暢的主要因素。

3．站場(chǎng)內(nèi)吸上線連接過多也造成了牽引電流的在閉環(huán)回路中迂回。

4．其他專業(yè)原因，如工務(wù)MT軌道絕緣，隔離效果沒有MK軌道絕緣明顯，動(dòng)車車輪沒有完全電氣連接等。

4 措施和建議

1．優(yōu)化空扼流變壓器的設(shè)置，疏導(dǎo)牽引回流，可以按以下方案采取措施:如圖1所示，在圖中的1、2、3、4、5處增加1臺(tái)空扼流變壓器，且與相應(yīng)絕緣節(jié)另一扼流變壓器中點(diǎn)相連，使?fàn)恳娏髁飨蛘€。但為防止閉環(huán)回路，應(yīng)在側(cè)線適當(dāng)處切斷此閉環(huán)回路。另外，將上行方向進(jìn)站口的上、下行扼流變壓器中點(diǎn)相連(但注意迂回長(zhǎng)度不能小于規(guī)定值)，該方案能徹底解決問題。

2．優(yōu)化吸上線的設(shè)置，拆除多余的吸上線。將連接到扼流變壓器中點(diǎn)的吸上線，改為連接到中心連接板中點(diǎn)上。

3．鑒于MT型軌道絕緣?mèng)~尾板與鋼軌距離太近，工務(wù)部門可將未設(shè)置扼流變壓器連接牽引回流的軌道絕緣，逐步改為魚尾板與鋼軌隔離明顯的MK型軌道絕緣。

高速鐵路站場(chǎng)內(nèi)，如果按區(qū)間一體化設(shè)置ZPW-2000系列軌道電路，由于站內(nèi)道岔區(qū)段軌道電路采用“分支并聯(lián)”一送一受的方式，一般每個(gè)區(qū)段內(nèi)道岔為1組，最多不超過2組，所以軌道電路分割比普速鐵路的站內(nèi)要多，往往在梯形道岔上需要設(shè)置絕緣，但一定要以牽引電流回流正線為原則，在梯形道岔的絕緣節(jié)上適當(dāng)增設(shè)扼流變壓器，疏導(dǎo)牽引電流，且必須按一頭堵的原則不能形成閉環(huán)回路。