25Hz軌道電路電壓波動原因查找與處理

肖君

一、工程概述

京廣線霞凝站貨場擴建工程22道、24道已開通啟用，新開通的22道、24道采用與既有一致的電化97型25Hz相敏軌道電路并疊加二線制電碼化，室內采用的是二元二位繼電器(JRJC-70/240型)和HF4-25型防護盒。但開通后便出現電壓波動（16V～24V）、占用殘壓超標的問題，而且軌道電路送端軌道變壓器已調整到最大的18.48V檔位，已無調整空間，列車占用丟失的風險極大。

故障發生后利用天窗點，首先斷開發碼電路，以排除區段發碼對測試處理造成的誤導。接著在分線盤測試，送電端電壓220v,受電端甩開電纜線測量,電壓一直在16 V～24V間波動，初步判斷為室外短路或開路。

二、軌道電路電壓波動原因查找及處理

室外故障查找組分為兩組，甲組首先檢查22G軌道箱盒器材及內部配線，乙組負責倒接22G與相鄰既有區段20G軌旁設備。甲組測試室外送電端限流電阻電壓2.6V左右跳動（高于正常值），接著測試軌道變壓器二次側電壓正常，進一步測試送電端軌面電壓0.1V（明顯低于正常值）；

乙組XB箱內連線倒接工作完成后，22道軌道設備連接在相鄰既有20G上一切正常，相鄰既有20G設備連接在22道鋼軌則故障依舊；綜合以上兩組情況判斷排除軌旁設備故障。

接下來，分別檢查各種絕緣、各種線的電氣連接以及軌面電壓、軌面電流等情況。

從表1和表2數據可以看出，受端參數在調整狀態、受端開路、受端分路狀態時，數據變化不正常，說明有短路點或漏泄點。從表4中也可以看出，當受端開路狀態下，軌面仍有2.99A的電流，說明有短路或泄漏點。

表1 受端開路測試

表2 受端短路測試

表3 鋼軌短路電流測試（受端開路下）

表4 鋼軌電流測試（受端開路下）

但是，從表3和表4的數據變化趨勢可以看出，軌面電流變化趨勢均勻，從而說明沒有具體的短路點，判斷為道床泄漏。

通過將軌道電路終端開路以測量出軌道電路始端電壓Uskl、始端電流Iskl及終端電壓Uzkl，然后將終端短路以測量始端電壓Usdl、始端電流Isdl，根據戴維南定理此時可忽略道砟阻抗的分布電容而將其作為一個純電阻，即道砟電阻從而通過計算得出結果。故障區段22G道床電阻為0.5Ω·km，既有區段6G、20G的道床電阻均大于等于20Ω·km。

經測試，電壓變化大的2 2 G 道床電阻常態下為0.5Ω·km，低于正常狀態。對電壓穩定的區段進行測試，道床電阻均大于20Ω·km。

為進一步明確故障點，在現場隨機抽查枕木，對其道釘間絕緣進行電壓測試。測試前，需拆除軌枕上道釘螺母，分別在干燥、潮濕狀態下進行測試。測試電壓為30V時,軌枕兩側螺旋道釘間的絕緣電阻值。測試點隨機選取，測試數據如表5：

表5 道釘絕緣測試數據

根據測試，22G軌枕道釘間絕緣電阻存在常態下最低為0.5kΩ，低于正常狀態。按1667根/km軌枕，道床電阻不低于0.6Ω·km計算，每根軌枕道釘間的絕緣電阻值應不小于1kΩ。其他正常區段道釘間的絕緣電阻均大于100kΩ。

現場通過使用復合材料替代鐵質軌距擋板的方法，切斷道釘與鋼軌的電氣連接方式進行道床電阻整治，故障消失。故障原理分析：

圖1 道砟電阻（軌道電路漏泄電流圖）

由圖1可知，一根鋼軌經過軌枕、道砟和大地到另一根鋼軌的漏泄電阻，叫道砟電阻。它的單位是：歐·公里。因為鋼軌敷設在枕木上，而敷設在路基上的枕木又是埋在道砟中，所以通過鋼軌電流的一部分要通過枕木、道砟和大地形成漏泄，這種漏泄的情況又很不穩定。

這些漏泄電流是沿著軌道線路均勻分布在各個點上的，因此軌道電路在電能傳輸上，屬于均勻傳輸線。

由圖2可以看出，沿線各點的電壓，不是按直線的規律，而是以雙曲線函數的規律下降的。這是因為在每一個單位長度中，都有漏泄電流，所以使軌道電流逐漸減小，電壓也逐漸下降，只有在沒有漏泄的情況下，沿線路各點的電壓才按照直線規律傳輸。

圖2 軌道電路泄漏電流分布規律圖

三、總結

綜上所述，要提高軌道電路工作質量，應該盡可能地提高最小道砟電阻，例如提高道床的排水能力，定期清篩道砟和更換陳腐的軌枕等。

近年來，我國鐵路已大量采用混凝土軌枕，試驗表明混凝土軌枕的導電率受環境、溫度、濕度的影響比木枕要大，采用這種軌枕后，鋼軌間的分布靜電容也比較顯著，因此它的最小道砟電阻會有所降低，分布電容也不容忽視，不過通過改進軌枕上的扣件和軌枕的聯接方式和改善絕緣墊板的材質，可以在一定程度上提高它的最小電阻值。