軌道區(qū)段占用丟失故障分析

田澤方

（中鐵第五勘察設(shè)計院集團有限公司，北京，102600）

1 軌道區(qū)段占用丟失概況

2019年10月，多次列車運行至秦沈線遼中站附近時，發(fā)生軌道區(qū)段占用丟失情況，涉及區(qū)域包括中繼17站至中繼21站，如圖1所示。該現(xiàn)象為偶發(fā)現(xiàn)象，并不是每一趟列車通過都會發(fā)生分路不良（占用丟失）。

圖1 占用丟失區(qū)域示圖

2 故障分析

引起軌道電路分路不良（占用丟失）情況出現(xiàn)的原因有很多，最常見的原因是軌道電路分路電阻（主要指輪緣與鋼軌的接觸電阻）異常。本文針對軌道電路分路電阻異常這一特定原因引起的軌道電路分路不良進行詳細分析，根據(jù)其特征來逐個進行排查確認。現(xiàn)場因素導(dǎo)致列車占用丟失，通常表現(xiàn)為軌道電路分路電阻增大[3]。當列車占用該區(qū)段時，軌道電路接收設(shè)備本應(yīng)因列車輪對分路而可靠停止工作，但分路電阻增大，引起接收設(shè)備中電流增大，進而轉(zhuǎn)為工作狀態(tài)，導(dǎo)致軌道電路無法正常反映占用狀態(tài)信息。

是否發(fā)生了分路不良可以通過軌道電路系統(tǒng)參數(shù)特征來確定。軌道電路處于分路狀態(tài)時，若存在分路不良情況，分路殘壓（即接收端電壓）、功出電流和小軌出電壓均會有異于常值的變化。分析這些參數(shù)的變化趨勢，即可做出研判。

針對出現(xiàn)分路不良（占用丟失）現(xiàn)象的軌道電路調(diào)整狀態(tài)下參數(shù)進行測試，各參數(shù)均正常，可以排除軌道電路設(shè)備本身故障原因，可以初步判斷該區(qū)段為正常調(diào)整，但分路狀態(tài)時出現(xiàn)分路不良（占用丟失）情況。

由于本區(qū)段的軌道區(qū)段的分路不良（占用丟失）現(xiàn)象為偶發(fā)情況，初步可以判斷為因外界原因?qū)е萝壍离娐贩致冯娮璩霈F(xiàn)間歇性或偶發(fā)性異常增大。

2.1 軌道電路監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

微機監(jiān)測對區(qū)間軌道電路采集點較多，發(fā)送端、模擬電纜側(cè)、衰耗器軌入、軌出等處均有采集。同時，微機監(jiān)測的監(jiān)測項目不僅限于電壓值，同時對電流、載頻、低頻等信息均有監(jiān)測，這些都有利于在設(shè)備出現(xiàn)異常現(xiàn)象時詳細分析，判定問題范圍。

軌道電路監(jiān)測曲線可以直觀反映系統(tǒng)參數(shù)的連續(xù)變化，通過分析對比，即可判斷是否存在異常。以上述方法為指導(dǎo)，調(diào)取占用丟失區(qū)段的軌道電路監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析。

2.1.1 分路電壓曲線

正常情況下，分路電阻足夠小，可近似看作接收端設(shè)備被短路，軌道電路的分路殘壓會很低。而分路不良時，分路電阻增大，短路效應(yīng)降低，分路殘壓較正常值會有明顯升高的現(xiàn)象。根據(jù)此項驗證原則，以下行列車軌道電路分路曲線為例進行分析。圖2所示為下行線出現(xiàn)分路不良（占用丟失）情況軌道電路特定時間段內(nèi)的分路電壓曲線（縱軸為電壓（mV），橫軸為時間），虛線框中為出現(xiàn)分路不良（占用丟失）情況時的分路殘壓，其他為正常情況時的分路殘壓。根據(jù)觀察得出，正常情況時分路殘壓值很小，趨向于零，而出現(xiàn)分路不良（占用丟失）時的分路殘壓明顯高于正常情況，最大存在約200mV的殘壓。

圖2 軌道電路分路電壓曲線

2.1.2 功出電流曲線

列車占用軌道電路，等效并接分路電阻，會引起發(fā)送器功出電流發(fā)生變化。分路電阻阻值越小，等效電阻越小，電流變化幅度就越大；分路電阻阻值越大，等效電阻越大，電流變化幅度就越小。軌道電路分路不良時，由于分路電阻偏大，發(fā)送器功出電流變化幅度會明顯低于正常占用時的功出電流變化幅度。所以發(fā)送器功出電流的變化情況也可以反映區(qū)段是否存在分路不良的問題。圖3為出現(xiàn)分路不良（占用丟失）情況的軌道區(qū)段在特定時間段內(nèi)的功出電流曲線（縱軸為電流（mA），橫軸為時間），左邊虛線框內(nèi)為列車占用軌道電路正常分路狀態(tài)下的功出電流變化，右邊虛線框內(nèi)為分路不良（占用丟失）情況下的功出電流變化，根據(jù)觀察得出，分路不良（占用丟失）時的電流變化幅度明顯低于正常情況，亦即分路電阻阻值較大。

圖3 軌道電路發(fā)送器功出電流曲線

為了進一步驗證現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，確定分路電阻對分路殘壓和功出電流的影響，特選用不同阻值的分路電阻對出現(xiàn)分路不良（占用丟失）情況的軌道電路區(qū)段進行分路測試。首先對調(diào)整狀態(tài)下的鋼軌軌面電壓進行測試，送電端鋼軌軌面電壓2.65 V，受電端鋼軌軌面電壓1.59 V，符合正常調(diào)整情況，可以排除其影響。隨后，選取不同阻值分路電阻在距離送電端70m處分別進行分路，測試分路狀態(tài)下的分路殘壓和功出電流，測試結(jié)果如表1所示。分析測試結(jié)果可以得出，隨著分路電阻阻值的增大，分路殘壓增大，功出電流也會增大。而功出電流的增大，會導(dǎo)致功出電流變化幅度偏小。試驗結(jié)果對上述2.1.1和2.1.2中的分析起到了支持作用。

表1 不同阻值分路電阻下的分路結(jié)果

2.1.3 小軌出電壓曲線

正常情況下，列車跨壓送電端時，由于分路電阻的分路作用，小軌出電壓將會降低。分路電阻越小，小軌出電壓降低越明顯，甚至趨向于零；分路電阻越大，小軌出電壓降低幅度越不明顯。軌道電路出現(xiàn)分路不良（占用丟失）時，由于分路電阻偏大，小軌出電壓降低幅度很小，與正常情況下變化不大。圖4所示為出現(xiàn)分路不良（占用丟失）情況的軌道區(qū)段在特定時間段內(nèi)的小軌出電壓曲線（縱軸為電壓（mV），橫軸為時間）。可以看出當發(fā)生分路不良（占用丟失）情況時，送電端被分路，前方區(qū)段接收到的小軌電壓與正常分路狀態(tài)相比較明顯偏高，表明此時小軌出電壓降低幅度不明顯，即軌道電路分路電阻偏大。

圖4 小軌電壓曲線

通過上述對出現(xiàn)分路不良（占用丟失）區(qū)段的軌道電路分路殘壓、功出電流及小軌出電壓曲線的分析，可以得出分路不良（占用丟失）情況出現(xiàn)時列車分路電阻明顯偏大，基本可以確定分路不良（占用丟失）的原因是軌道電路分路電阻（主要指輪緣與鋼軌的接觸電阻）異常。造成軌道電路分路電阻異常的因素很多，最常見的是輪軌接觸異常。由于分路不良（占用丟失）情況僅發(fā)生在特定區(qū)段，涉及的車次在后續(xù)運行中也未再次發(fā)生分路不良（占用丟失）情況，故可推測故障原因極可能為鋼軌軌面短時出現(xiàn)異常。

2.2 現(xiàn)場調(diào)查

2.2.1 鋼軌軌面情況

在調(diào)查現(xiàn)場鋼軌軌面情況時，了解到分路不良（占用丟失）故障發(fā)生前，遼中站管轄范圍內(nèi)曾有短時大風(fēng)降雨天氣，同時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場道床有落葉堆積，鋼軌表面有異物留存。

2.2.2 調(diào)取列車行車視頻

為了進一步驗證現(xiàn)場調(diào)查與測試結(jié)果，調(diào)取列車行車記錄視頻，發(fā)現(xiàn)在占用丟失區(qū)段的鋼軌表面有異物存在。通過進一步調(diào)查當晚天窗時間的記錄，確認鋼軌上間隔性的可疑物是落葉殘骸等異物。這些殘留異物經(jīng)多次碾壓后緊密附著在鋼軌表面，形成了不良導(dǎo)電層。