關于滬寧高鐵絕緣節燒熔問題的分析研究

張德權 上海客專維修基地

滬寧高鐵，2010年7月1日開通運營，最高運行速度350 km/h，每天開行動車組列車108對。開通半年多時間后，在無錫、鎮江、蘇州等站，出現了多處絕緣節燒熔問題。本文以無錫站為例，對這一現象及其原因進行分析研究。

1 現場調查

（1）回流切斷點設置情況

滬寧高鐵無錫車站為7股道車站（見圖1），正線IG、IIG回流通道無切斷，全站回流切斷的位置共計5處，均為一端有空扼流，一端無空扼流的方式，切斷位置如下：

5G、6G在股道盡頭上行信號機處切斷回流通道；

4G、7G在連接正線的道岔彎股處切斷回流通道；

3G在股道外方岔區與進入7G的道岔連接處切斷回流通道。

圖1 無錫站回流切斷點設置情況

（2）回流點設置情況

上行方向在上行出站后約300 m處，212號、170號桿塔處，通過上下行設置空扼流構成完全橫向連接后連接至PW線。

下行方向在車站內，IG、IIG間通過橫向連接構成的回流連接。在61號、52號桿塔處，通過已有扼流中心點構成橫向連接（無接地）后連接至PW線。

（3）絕緣節處燒熔情況

無錫站所有扼流中心點有連接的絕緣節處均無放電燒熔的情況，中心板連接良好。在設有回流切斷點的5處絕緣節處均存在放電燒熔情況，均為列車運行時輪對離開的那側鋼軌。

最嚴重的是13號道岔前端連接正線的絕緣切斷處，已經將絕緣片碳化，軌面有燒熔的凸凹，鋼軌切面處也有放電燒熔的痕跡（見圖2）。

圖2 13號道岔前端絕緣燒熔情況

觀察動車組經過13號道岔前端連接正線的絕緣切斷處時，動車組前部和中部的部分輪對經過該絕緣節時會在輪軌接觸位置出現高亮的弧光。

2 測試分析

通過對無錫車站4G的回流情況（測試點設在4G的上行咽喉側）進行反復測試發現，車體進入股道前，無電流流經測試點，列車全部經過了13號岔前的絕緣節位置以后，測試點無電流，一個完整的電流流經波形如圖3所示，記錄了列車駛入和駛出整個過程中流經測試點的電流情況。

圖3 車列駛入/出股道（含經過13號岔前）的完整回流情況

由于動車組的動力是分散的，泄流也是分散的，類似多個順序排列的電流源，因此，在動車組逐節駛出絕緣節的過程中，牽引回流呈階梯狀下降，直至車列完全駛出，動車組從股道啟動至駛出13號岔前絕緣節的過程中4G回歸電流分布如圖4所示。

圖4 4G回歸電流分布圖

從測試情況看，8：39發車的動車組經過約24 s左右時間達到最大電流433 A，此時第一泄流輪對越過絕緣節（燒熔位置），再經過約10 s左右時間，車列全部越過絕緣節，電流從433 A下降為零。

表 1 是 6：30-15：00 時段內，駛入和駛出時最大電流統計情況。

表1 最大電流統計

表2是按次統計電流最大值和平均值情況。

表2 統計電流最大值和平均值

3 結論

根據調查、測試及分析，得出如下結論：

（1）在牽引回流切斷點處出現電流切斷拉弧是在單端"一頭堵"的回流設計原則下的通用問題，未斷開的位置無拉弧燒熔現象。

所有有電流切斷點的位置均有燒熔現象，但位置不同燒熔程度差別較大。未斷開的位置兩處有中心板連接，不存在回流通路的切換，因此該處不會有閃弧情況出現。

（2）有燒熔痕跡處均為列車運行時輪對離開的鋼軌側。

燒熔絕緣是電流切斷拉弧造成。在列車通過該處絕緣節時，電流流向在絕緣節兩側區段切換，在切斷本段已建立回流電流通道時發生切斷拉弧。

（3）出發進路上切斷點的鋼軌燒熔程度要比接車進路上切斷點的鋼軌燒熔程度嚴重。

①主要原因是列車經過上行出站進路上的切斷點時比經過下行進站進路上的切斷點時電流大造成。

列車在下行接車進路上通過牽引回流斷點時為減速階段，通過對4G牽引回流的測試分析，在接車時牽引回流較小，平均電流為55 A，最大電流為91 A。

列車在上行發車進路上通過牽引回流斷點時為提速階段，電流較大，平均電流達到243 A，是接車平均電流的4.4倍，最大電流為433 A，是接車最大電流的4.8倍。

②列車運行頻次（4G+6G）大于(5G+7G）是次要原因。每月分別為（4G+6G）：2039 次，（5G+7G）：965 次。

（4）通過進一步調查分析，滬寧高鐵鎮江、常州等站燒熔絕緣原因與無錫站相同。

4 建議采取措施

絕緣節兩側拉弧燒熔會影響相鄰區段的軌端絕緣，更加不容忽視的是可能使接頭部位鋼軌機械性能受到影響，縮短鋼軌使用壽命，給線路的安全性造成隱患，且隨時間推移對鋼軌的傷害將大大增加。另外，由于廣泛采用膠粘絕緣，更換困難且施工量大、施工時間長，對行車影響很大，為維修帶來了很大的負擔。可以從如下兩個方面入手加以解決：

（1）合理布置該牽引回流切斷點的位置，設置于列車電流較小的區域，能夠有效改善拉弧燒熔程度。

修改牽引回流切斷點設置原則，宜將切斷點設置在接車進路側的股道上，兼顧考慮到反向發車情況，不宜將切斷點設置在進路上的岔前絕緣處。為了確保不會通過車體連通迂回回路，不宜將回流切斷點設置在股道中心的分割點上。

（2）取消牽引回流的切斷點，消除由于大電流轉換切斷造成拉弧的根源。

設置側線彎股牽引回流切斷點的原因，是為了避免由于相鄰股道構成迂回回路造成斷線無法檢查的問題。建議研制采用新型站內軌道電路系統，即使存在迂回回路，也能確保斷線檢查，無需進行牽引回流的切斷，徹底解決該類問題。