一起站內軌道電路電壓波動隱患的處理思路

唐明輝，易勁松

(中國鐵路廣州局集團公司懷化電務段，湖南懷化 418000)

近年來由于大量和諧系列機車的使用，產生的50 Hz牽引諧波在特定條件下可能在兩根鋼軌出現牽引電流不平衡導致牽引回流通道的扼流變壓器的2個線圈不能抵消牽引電流，使50 Hz強電牽引諧波信號感應至室內，引發25 Hz軌道電路電壓產生瞬間突變，具體情況如圖1所示。此類隱患具有發生時間短、頻次低的特點，因此極難用通常測試手段捕捉時機，給隱患處理帶來相當的難度。近期對石門縣北站一起軌道電路區段電壓波動隱患處理，嘗試一種新的思路和方法，可供探討。

圖1 36-38DG電壓瞬間波動截圖Fig.1 Snapshot of 36-38DG voltage moment fluctuation

1 概況

多年來,石門縣北站站內部分軌道電路區段（42DG、44DG、48DG、36-38DG）存在電壓偶爾大幅同步波動（最大波動幅度達8 V）問題如圖1所示，具有發生時間短（0.5 s內）、頻次低（連續陰雨天氣時偶爾出現）的特點。波動的4個區段分別屬于3個回流通道42DG、46DG、44DG、48DG、36-38DG，且每個回流通道的其他區段均無波動。受端電纜通道42DG、46DG、44DG、48DG為同一根干線電纜，通過G-14方向盒送回室內；36-38DG通過G-10方向盒送回室內，如圖2所示。

圖2 石門縣北站干擾及波動區段示意圖Fig.2 Schematic diagram for interference and fluctuation section of Shimen North Railway Station

2 查找處理

2.1 查找干擾源

對軌道電路日曲線、月曲線、年曲線進行大數據分析，確定了干擾源、干擾時機和干擾的設備。對11月13日36-38DG、48DG電壓同步波動（3～5 V）時發現上行1、3道發車列車壓入46DG，出現分路不良時發生，如圖3所示。同時波動的區段還有42DG、44DG。

分析全站63個站內軌道區段2019年11月軌道電路月曲線電壓調整最小值，如圖4所示。發現42DG、44DG、48DG、36-38DG電壓同步超過3 V電壓波動有4次。均在上行1、3道發車列車壓入46DG，出現分路不良時發生。

對2019年的42DG、44DG、48DG、36-38DG年曲線電壓調整最小值，如圖5所示。分析發現4個區段電壓超3 V波動頻次均在40次左右，頻次基本相同，遠高于其他區段10次左右的頻次。

圖3 46DG壓車出現分路不良時,48DG、36-38DG電壓波動截圖Fig.3 Snapshot of 48DG and 36-38DG voltage fluctuation when 46DG has a bad shunting

用0.06 Ω短路線對46DG進行分路殘壓測試，分路殘壓在4 V左右，符合分路殘壓不大于7.4 V標準。出現分路不良時軌面有積沙痕跡。

圖4 2019年11月36-38DG電壓月曲線截圖Fig.4 Snapshot of 36-38DG voltage monthly curve in 2019.11

用軌道電路在線分析儀在室外對46DG受端扼流變2次（室內側）50 Hz信號電流，48DG、42DG受端送室內25 Hz信號進行同步在線采集如圖6所示發現：46DG受端扼流變2次側平時無50 Hz干擾電流，當出現分路不良時，電流最大可達8.5 A，在突升時導致48DG、42DG受端送室內25 Hz信號發生突降。

因此得出如下結論：在連續陰雨天，和諧機車牽引貨車從1、3道發車，運行至46DG因機車撒沙出現分路不良時，50 Hz牽引諧波在兩根鋼軌出現牽引電流不平衡導致牽引回流通道的扼流變2個線圈不能抵消，50 Hz牽引諧波信號感應至室內使25 Hz軌道電路電壓產生瞬間突變，導致42DG、44DG、48DG、36-38DG出現電壓波動。46DG是“干擾源”。

圖6 46DG出現分路不良時50 Hz干擾電流對48DG、42DG、25 Hz電壓影響截圖Fig.6 Snapshot for the influence on 25 Hz voltage of 48DG and 42D of 50 Hz interference current when 46DG has a bad shunting

2.2 查找干擾點

采用排除法（僅查48DG）排除牽引回流通道的相互干擾及干擾電壓對室外電纜、室外器材的沖擊。

第一步：改變48DG回流通道：切斷48DG與36-38DG的回流通道，48DG通過4道向北頭回流后,等待下一次波動。如4區段仍然同步波動，則排除牽引回流通道之間的干擾。

第二步：更換48DG室外器材（送、受扼流變及受端電纜通道）后，等待下一次波動。如4區段仍然波動，排除干擾來自室外器材及電纜（前2步排除室外）。

第三步：更換48DG室內器材（配線、防雷、微監采集）后，仍然波動。故判斷干擾點與軌道測試盤電壓采集有關。

采用替代法確定干擾點。把電壓波動區段48DG與電壓不波動區段50DG集中監測電壓采集線對調，觀察發現48DG電壓（此時采集的是50DG電壓）仍然波動，50DG電壓（此時采集的是48DG電壓）不波動。

故確認46DG在軌道測試盤對42DG、44DG、48DG、36-38DG產生干擾。

2.3 排除干擾源

對46DG 、46DG1室內軌道測試盤電壓采集配線修改后，排除了干擾源。42DG、44DG、48DG、36-38DG電壓無波動，恢復正常。

3 問題分析

1）查明干擾源及干擾時機，明確干擾范圍是隱患處理成功的基礎

此故障隱患已存在多年而未得到有效處理的主要原因是沒有掌握其規律，認為是樞紐站牽引回流不暢導致的。由于此故障隱患具有發生時間短、頻次低的特點，利用監測設備智能化優勢，對軌道電路日曲線、月曲線、年曲線進行大數據分析才能掌握其規律，鎖定干擾源和受干擾設備。

2）隱患發生的時段決定了采用排除、替代手段的查找方法

干擾的途徑主要有兩種方式:一是和諧機車產生的諧波干擾通過牽引回流通道干擾；二是50 Hz牽引電流諧波通過46DG電纜芯線、電纜屏蔽網、室內配線干擾電壓波動的4個區段。由于此故障隱患只在特定環境下機車的特殊運行方式時才能出現，不能在天窗時段或臨時停用設備部分設備進行模擬，只能天窗時段有計劃的更換器材后，在列車正常運行中觀察、分析。在利用“排除法”把范圍基本縮小到軌道測試盤后采用“替代法”，把波動區段48DG與電壓不波動區段50DG集中監測電壓采集線對調，是在不影響聯鎖設備正常使用，同時又能進一步鎖定故障范圍的一次嘗試。

3）查找方向、目標的確定提高了隱患處理效率

查找干擾點有兩個方向，一是從干擾源入手，46DG是一送兩受（46DG、46DG1）區段，在不能確定干擾是來自46DG或者是46DG1時，存在不確定性；二是從干擾設備入手，但在不影響設備正常使用的情況下同時排查4個區段（干擾點），既費時、費力，安全風險也加大，既然已確定4個區段同步波動，僅排查1個區段應該可以達到精簡、安全、高效的目的，于是確定48DG為排除主要目標。

4 結束語

對具有發生時間短、頻次低等特點的50 Hz強電牽引電流干擾的設備隱患，只在特定環境下機車的特殊運行方式時才能出現，無法在天窗時段或臨時停用設備部分設備進行模擬，也難用通常測試手段捕捉時機，利用集中監測大數據分析確定干擾時機和干擾源，采用“排除法”查明干擾途徑，用“替代法”找到干擾點的處理方法為軌道電路電壓瞬間波動故障處理提供了新思路，可供處理類似信號故障、隱患時借鑒。