電氣化鐵路信號設備保護措施與故障分析

萬樹勛

【摘 要】隨著社會經濟的快速發展，科學技術為促進我國各項事業的發展逐步奠定基礎，電氣化鐵路工程建設就是為適應時代發展要求而實施運用的。電氣化鐵路的投入使用有利于列車高速、重載，也更加有利于提高列車大密度的行車組織運行。列車的快速運行，在方便了人們生活、推動經濟發展的同時，也給鐵路信號設備帶來了極大的壓力。如果沒有世界一流的有效的抗干擾能力和相應的現代化的防護措施，隨著列車的高速運行，機車牽引電流會迅速增大，導致電氣化鐵路信號設備受干擾程度加大，信號設備被損壞的情況越來越嚴重。本文以神朔線為例，經過多次現場的調研與測試，收集了相應數量的有效數據與一線資料，對有關信號設備的各種故障，有目標有針對地進行了對比分析與和反復論證，找出了產生故障的各種原因，這里提出一些相應措施，期望與同行共勉。

【關鍵詞】電氣化鐵路；信號設備；保護措施；故障分析

中圖分類號： U228 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）26-0057-003

Protection Measures and Fault Analysis of Electrified Railway Signal Equipment

WAN Shu-xun

（Shenhua， China Shenhua Railway Branch， Yulin， Shaanxi Province 719316，China）

【Abstract】With the rapid social and economic development， science and technology have gradually laid the foundation for the development of various undertakings in our country. The construction of electrified railway projects is implemented to meet the requirements of the development of the times. The electrified railway put into use is conducive to high-speed train， heavy load， but also more conducive to the train to increase the density of the driving organization. The rapid operation of trains， in the convenience of people's lives， promote economic development， but also to rail signaling equipment has brought tremendous pressure. Without world-class and effective anti-interference ability and corresponding modern protection measures， as the train runs at high speed， locomotive traction current will rapidly increase， resulting in increased interference with the electrified railway signal equipment and signal equipment being damaged getting more serious. Taking the Shen-shuo line as an example， after a number of field investigations and tests， we collected a corresponding amount of valid data and first-line data， and conducted contrastive analyzes and repeated demonstrations on various faults related to signal equipment ， To find out the causes of failure， put forward some measures here， I hope counterparts encourage each other.

【Key words】Electrified railway； Signal equipment； Protection measures； Failure analysis

0 前言

隨著我國社會經濟等各項指標的快速發展，與國際接軌的現代化程度越來越明顯，建設社會主義強國的民族偉大復興的理想正在逐步實現。電氣化鐵路作為運載量最大的交通工具，其安全運行質量必須保障，安全是快速的基礎和前提，鐵路是國民經濟的大動脈、全國溝通聯系的紐帶、國民經濟建設的先行行業。與其它運輸方式相比，鐵路運輸具有運量大、成本低、速度快、安全可靠、能全天候運輸等眾多優勢。鐵路信號是鐵路運輸的耳目，是保證行車安全和提高運輸效率的有力工具。如果出現問題，鐵路運輸將陷于癱瘓，整個國民經濟將遭受嚴重損失。在認真分析研究和對各種數據做精細化處理的過程中，嚴格按照鐵道部的相關安全管理規定一一對照，在技術比對研討的基礎上，找到保護信號設備安全的科學有效的決策依據，所以，加強鐵路系統信號設備的保護，運用有效措施排除一切故障和安全隱患，將風險降為零是當務之急，也是最終目標。

1 出現故障的基本情況綜述endprint

神朔線自陜西的大柳塔止于山西的朔州西，與神延鐵路、包神鐵路、同蒲鐵路、朔黃鐵路五大鐵路網連線貫通，是西煤東運復線的重點工程建設項目之一。本次調查自神朔線2002年開通以來，重點了解從我段每一次發生軌道電路故障的具體情況及統計結果分析來看，基本存在的主要問題如下：

1.1 沿線站點軌道的電壓變化內因

通過對神朔鐵路沿線幾個重點車站軌道的多次巡查檢驗，我們發現由于站點內電壓的變化，繼而產生的軌道信號電路故障隨時可能發生，這也是導致站點軌道電路不明原因的關鍵所在。筆者在掌握基本情況的基礎上對此進行了深入研究和分析，覺得沿途站點應該在保障信號設備質量的前提下，一定要隨時關注電壓變化情況，并且定期對站點內外電氣特性進行測試。在對沿線站點的多次檢查中發現，站點電壓突然升高，不明原因而且難以一下控制住，有時甚至超過60V，經查看很難一下找到故障發生的主要原因，這必然對信號設備的正常使用照成極大影響，給列車的正常運行帶來不可忽視的安全隱患。筆者經過多次現場勘察，在細致了解情況和認真對比分析后，發現了主要原因是由于牽引電流非正常串入軌道電路造成的，在初步確定原因的基礎上，查找了產生這種故障現象的相關歷史資料。經過和沿線相關供電部門的協商，決定在上一站的送電端解決這一問題，辦法是將扼流變壓器中心連接端子增加一組吸上線，這時再對發生故障的站點軌道設備進行測試，所有數據都顯示正常，信號設備運行情況屬于良好常態。

1.2 自然及外力因素引發的電路故障

筆者對神朔線電氣化鐵路開通以來發生的信號設備電路故障進行調查，對一些來源于自然天氣變化、雷電干擾等外力破壞因素特別作了詳細了解。對于我段發生的一些因為雷電襲擊造成鐵路信號設備損害的故障進行比對分析，發現其主要原因是當年施工安裝設備時，由于種種原因誤將吸上線和扼流變壓器箱中心連接板以及繼電器箱外皮、引入電纜鋼帶、防雷地線與人身防護地線連成了一體，導致嚴重起火事故，直接燒毀軌道信號設備，影響列車正常運行。對于類似這樣的因為人為因素，操作錯誤導致的惡果，應該加強整治。因為來源于大自然的雷電災害我們無法準確及時防止，為消除和防止直擊雷襲擊對信號設備及電路的破壞，主要應加強管理，嚴格按照正規安裝程序進行施工，避免一切來源于雷電及其它自然因素的損壞。但仔細分析產生這類故障的原因，筆者認為對這些區段的信號設備影響不算太大，往往給人們形成無破壞可能的假象，但在實施電氣化運行的鐵路區段就極其鮮明地會產生因雷電外因引發的嚴重起火及其它并發故障。所以，針對電氣化鐵路信號施工及安全保障的各種《維修規則》要求地線一定要單設，線與線之間應最少保持20M以上的距離，并且一定要使用性能良好的有效絕緣物資，一次性完善加固防護隔離措施，避免今后由于自然或人為的因素導致絕緣失效，應引起高度重視。

1.3 牽引電流造成的軌道電路故障

在這次的調查處理實踐過程中，主要針對沿線各站點軌道電路的幾大重點環節設施部分進行了檢驗，首先對保險管、硒堆與防雷元件的性能與安裝程序進行了檢查，特別對電壓提升器和電纜燒毀的故障進行了徹底處理，以及對這一系列事故現象的分析，我們發現，其主要原因是牽引電流在兩條鋼軌中運行失衡，同時有可能因為對雷電等自然因素的防護措施不當，這兩方面因素共同導致的。仔細研究分析，筆者認為發生這類故障的根本原因是對電氣化鐵路安全運行的基本原理認識不清導致的。從鐵路設備信號維修的角度分析，導致沿線站點鋼軌間牽引電流失衡的主要原因有兩條，一是信號設備質量不過關；二是由人為原因導致的。在當初施工時為了方便，供電部門的工作人員直接把鐵路沿線站點的桿塔地線與軌道電路一側的鋼軌連接，這樣勢必導致與吸上線設置的位置不當，造成電氣化鐵路沿線軌道電流的不平衡，從而產生軌道電路故障。

2 影響鐵路信號設備的主要因素分析

通過這次調查與分析，筆者認為導致鐵路信號設備故障的最關鍵因素是由于牽引電流不平衡造成的。如果沿線站點的牽引電流出現不平衡現象時，軌道附件的變壓器鐵芯中的磁通就完全不能抵消，信號線圈上自然出現高電壓，這極容易導致鐵路信號設備的燒毀。 另外，因為大部分軌道電路鋼軌接頭采用的是雙接續線，由于在室外布置，丟失或因為種種原因被破損的可能性極大。其次，由于沿線站點的扼流變壓器引接線產生斷線或其它自然損壞因素，使引接線端子松動，電壓出現非正常故障，影響信號設備的正常使用。有時因為扼流變壓器兩個牽引線圈之間的距離不恰當，或者是引接線之間距離太近，出現阻抗差異很大的現象，這對信號設備的功能是一種嚴重破壞。特別是在急需要工務換軌的時候，因為人力及其它因素，來不及細致做好防護工作，在列車通過時只有一根鋼軌有牽引電流流過，嚴重造成電流的不平衡，這種情況下最容易燒毀信號設備。有時候因為兩條鋼軌之間的絕緣材料出現自然破壞，從而導致電路短路，使兩根鋼軌的牽引電流嚴重失衡，最終引發信號設備損害的不良后果。在鐵路信號設備工作使用過程中，要特別注意檢查沿線站點塔桿與地面鐵軌連接線的安全，避免出現因天氣等自然因素引發的兩軌接地電阻不等，造成牽引回流分配不平衡現象，從而導致信號設備的燒毀。

3 采取的相關應對措施

筆者通過這次調查，在總結相關信息和數據的基礎上，認真分析了電氣化鐵路信號設備產生故障的各種因素，在研究比對，與同行反復論證后，堅持理論聯系實際的原則，經過對工務及供電等相關部門的詳細調查了解，多次反復研討后，制定了一些有利于保護鐵路信號設備安全的防護措施。這一系列應對措施是在理論學習與實踐調研的基礎上形成的比較符合實際的安全防護方案，并在實踐運行過程中結合問題實時進行了檢驗。

（1）首先對原設計的吸上線設置方案進行驗校，使用固定的專用線路對桿塔的地線進行連接，同時一定要與相關供電部門進行協商，在回流線上找出最恰當的位置將其統一接；

（2）根據施工現場情況，對于路徑在橋上或其它比較潮濕的地方，以及地面存放大量金屬物的處所，必須采用架空地線的方法將桿塔地線連接，并且采取有效絕緣防護措施進行保護；endprint

（3）形成嚴格的規章制度，提高工作人員的技術水平。必須對信號設備隨時查看，并且形成定期檢查的規章制度。在鐵路沿線各站點加強信號設備的保護和安全檢查，確保沿線鋼軌間接續線的正常布置和無破損；一定要把軌道附件扼流適配器箱的連接線換成帶裸扣的等阻引接線；有的站點吸上線主要采用裸露的扁鋼，這樣泄露很大。應該把裸露的扁鋼換成電力電纜，最好使用高性能防松緊固件來將其固定好。

（4）重點加強軌道電路的安全防護工作。按照鐵路部門的相關規定，根據當地實際情況，認真做好鐵路區段軌道電路的定期和實時巡視工作，確保任何區段的鋼軌接續線、抗流引接線和跳線的完好無損，加強高質量的絕緣防護工作，一定要把區段鋼軌的底部與地面金屬物隔離并且采取有效絕緣措施。神朔線的各個區段站點，在設備電路正線回流比較集中的地方，增加了扼流適配器裝置，通過扼流適配器的有效功能確保不會受到來自牽引電流、雷電流的干擾。

（5）在注重技術保障的同時一定要加強內部管理。在各行各業都注重管理實效的今天，內部控制理論正逐步深入人心。一個單位的管理階層為確保能夠在最短時間有效實施工作目標，在此過程中為了實現目標而制定的各種政策、措施和管理程序，稱之為內部管理。而對于鐵路信號安全工作實施內部管理，主要在工作過程中采取的一系列自我約束、調整、規劃等的具體措施、操作方法和有效策略。我們為了在規定時間內完成既定目標，有效保障信號設備的安全運行，必須制定一系列相應的符合實際的運營規則和各種規章制度，以此來規范自己的操作行為，確保使鐵路安全工作進入良性循環的運行軌道。內部控制活動一定要在結合實踐的基礎上實施，要從理論方面做到有章可循。大量事實證明，這種源于實踐的內部管理規則當初制定的越嚴密細致，日后在管理實踐中發生的錯誤就越來越少，承擔的風險就越來越小，管理工作在有序的約束中更能體現出高效。

4 加強鐵路信號系統的信息化建設

我國鐵路運行逐漸在從傳統方式轉變為現代科技化、信息化、智能化的發展方向，互聯網信息化技術正處于主導地位，現代鐵路信息化也在趨于安全保障的重要地位。隨著計算機技術的發展，特別是對可靠性和冗余容錯技術的深入研究，車站信號聯鎖安全技術也正在不斷的更新和發展。信息化技術對于交通運輸安全保障發展轉變起到了積極地促進作用，有效的將鐵路信號設備通過信息化建設納入安全保障范圍，使先進科學技術與信息技術相結合，提高鐵路信號系統的安全穩定運行質量。加強鐵路系統信號設備的信息化建設，不僅能夠有效提升我國交通運輸安全和經濟繁榮與社會穩定，還可以促進其它各行各業的現代化發展步伐。習總書記在十九大報告中明確要求黨員干部要，“善于運用互聯網技術和信息化手段開展工作”。為了進一步做好鐵路沿線各站點信號設備的安全保障工作，為現代化鐵路和列車的高速運行營造安全環境，必須增強運用科學技術和現代信息技術發展的本領，要放眼世界、緊跟時代發展步伐，以創新精神促進安全保障工作。為了保證行車安全和必要的通過能力，信號、道岔與進路之間必須以必要的技術手段保持一定的制約關系和操作順序，稱這種制約關系和操作順序為聯鎖，用計算機技術來實現的系統成為計算機聯鎖系統。縱觀國內外的發展形勢，將互聯網信息化技術應用在鐵路系統的信息化建設中是新的發展趨勢，而且對于優化資源配置、提供及時有效的安全保障信息特別有利。實施信息化建設有利于使傳統鐵路運行方式轉變為現代化高鐵運行的發展方向，促進安全與效率的提升。對于近年來鐵路運行過程中信息化的逐漸滲透與轉型，已經為我們帶來了很大社會效益和經濟效益。

5 結語

加強電氣化鐵路信號設備的實時保護，針對實際情況，采取有效措施進行合理布置相關線路，以精細化的原則消除一切安全隱患，把由于信號設備故障導致的事故和風險排除在外。通過在實踐過程中的檢驗，一切排除信號系統弱電干擾的最佳方法，還應該從強電入手解決，這是治本的有效措施。在充分保障鐵路信號設備安全的狀況下，才能確保現代高速電氣化鐵路的安全運行。

【參考文獻】

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