城市軌道交通鋼軌灼傷故障檢測方案及建議措施

王金輝

摘 要：文章通過對城市軌道交通發生的鋼軌灼傷現象進行了描述，提出鋼軌扣件絕緣低、鋼軌回流系統性能不滿足設計要求等原因，提出了鋼軌絕緣測試方案、回路電阻測試方案和鋼軌電導率測試等相關檢測方案，最后提出了增強鋼軌絕緣、增加排流電纜和補齊測防端子等防止鋼軌灼傷的幾點建議措施。

關鍵詞：城市軌道交通 鋼軌灼傷 絕緣 回路電阻 排流

中圖分類號：X913 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）09（b）-0077-02

城市軌道交通某線路分別由高架段、過渡段、地下段組成，為加強軌道減震效果在過渡段采取鋼彈簧浮置板道床方式，在此線路開通后一年的時間內在過渡段發生了多次輕微的鋼軌灼傷。

1 現象描述及原因分析

1.1 現象描述

車輛通過后鋼軌與扣件（鐵墊板）間放電現象，導致鋼軌灼傷約有5 mm左右的鋸齒口，并引發鐵墊板上的軌下橡膠墊燒毀。

車輛通過灼傷點的現象如下：車輛未通過該處前，鋼軌未出現放電現象；車輛在通過該處時，出現鋼軌放電現象；車輛整體通過該處后，仍出現鋼軌放電現象；車輛離遠后，鋼軌未出現放電現象。每列車輛通過故障處均出現以上情況。

1.2 初步分析

（1）高架段與地下段鋼軌絕緣采取不同的絕緣方式，且地下段距離短，鋼軌往下泄露的雜散電流相對集中，該段下行地下區間列車處于爬坡啟動階段，列車啟動電流較大。

（2）出站側為大坡度，曲線外側鋼軌受壓（灼傷側）鋼軌震動幅度相對大，其絕緣下降幅度相對較大。

（3）鋼軌扣件絕緣墊性能不滿足設計要求。

（4）鋼軌回流系統性能不滿足設計要求。

2 鋼軌絕緣電阻測試方案

根據《地鐵設計規范》及《地鐵雜散電流腐蝕防護技術規程》中要求地鐵系統扣件絕緣電阻應大于108Ω及走行軌相對結構絕緣需達到15Ω·km的要求。采用500V搖表對過渡段鋼彈簧浮置板道床扣件對鋼軌、扣件對地的絕緣電阻進行測量。

2.1 初步測量方案（如圖1、2）

2.2 復測方案

對初測小于0.2mΩ的，采用伏安法進行復測，如圖3、4。

3 鋼軌回流系統性能測試方案

3.1 回路電阻測試方案

利用上行三軌（接觸軌）R1和下行三軌R2測量出鋼軌電阻R3，如圖5。此方法也同時檢測了負極柜至上下行回流箱電纜連接情況和上下行回流箱至回流銅排電纜連接情況。

3.2 測接觸電阻測試方案

測量回流電纜接線銅排和鋼軌之間的接觸電阻，原理如圖6，每個接觸面測量兩次，第一次測量點為1、3點之間，第二次測量點為2、4之間，兩次測量的結果取平均值為回流點接觸電阻。

根據參考文獻，當溫度在20℃左右時，60 kg/m的鋼軌電阻為34.36 μΩ/m；當溫度在20℃左右時，50 kg/m的鋼軌電阻為40.76 μΩ/m考慮。

4 整改措施

4.1 加強鋼軌絕緣

（1）下層絕緣（隱蔽工程）處理，對于鋼軌扣件下存在裸露鋼筋的情況，建議需對浮置板此區段的扣件下進行檢查，防止鋼筋或道床的金屬構件與扣件搭接，并檢查扣件錨固螺栓的預埋套管是否完好，以保證鋼軌扣件的下層絕緣的可靠性，斷絕雜散電流的通路。

（2）上層絕緣的處理，上層絕緣處于道床表面，由于長期行駛車輛及其大葆臺車站的特殊性（處于高架/地下分界處），不可避免有金屬粉塵的堆積。幾次鋼軌灼傷事件均體現在上層絕緣拉弧（或被擊穿），且下層絕緣又失效的情況。因此對于鋼軌扣件上層絕緣的處理是最直接且相對容易。

4.2 增加排流電纜

排流網為設置在道床內鋼筋網的隱蔽工程，要保證排流回路的順暢，目前最好的措施只有基于現有排流系統的基礎上，在高架/地下分界處前增加排流電纜，把高架處產生的雜散電流引回牽引變電所排流柜，而浮置板側也增加一處排流回路保證此區段的雜散電流能更加順暢的返回變電所排流柜，可部分降低排流網與鋼軌之間的電流，能緩解電灼傷現象。

4.3 補齊排流端子

現場發現部分排流端子缺失，排流網的暢通與否雖不可能直接影響電灼傷，但暢通的排流網能減少雜散電流外泄到結構鋼筋乃至軌道交通系統外，是地鐵百年工程的安全保證。

5 結語

該文通過對鋼軌灼傷現象的描述和分析，所提出的鋼軌絕緣電阻、回路電阻的測試方案和避免鋼軌灼傷的幾點建議，對以后軌市軌道交通線路的設計具有一定的參考價值。

參考文獻

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[3] 董文敏，何文繼，顧保南.城市軌道交通鋼軌電阻測量及電耗研究[J].城市軌道交通研究，2002（2）：47-50.

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