高铁轨道电路绝缘烧损案例分析与对策

陈建译

陈建译:广州铁路集团公司电务处 教授级高工 510088 广州

武汉至广州高速铁路自2009年12月26日开通运营以来，信号系统设备总体运行比较稳定。大部分中间站和所有正线车站采用了区间ZPW-2000型一体化的轨道电路，大站侧线采用了25Hz相敏轨道电路。在室外轨道电路设备方面，个别车站因回流不畅，严重时引起轨道电路钢轨绝缘烧损，导致轨道电路红光带故障时有发生。以下针对几起典型故障案例进行原因分析，并提出优化方案和解决措施。

1 故障概况

1．2010年10月29日12:11，株洲西站(见图1)5道下行接车，接车进路正常出清并解锁后，11DG、13DG发生红光带。检查发现11DG、13DG接收端站内匹配单元10A断路器跳断，11DG、13DG间公共绝缘(13#道岔岔前)外侧鱼尾板上有4个烧黑痕迹。2011年5月3日9:20－9:47，该站10DG发生红光带;10:07－10:22，10:30－10:47，10DG、12-14DG红光带又多次重复发生。现场检查更换10/12#道岔渡线边胶接绝缘，轨端工字绝缘片底部烧损碳化1/2。

2．2011年11月2日17:55，岳阳东站5道下行开车后，12DG红光带不消失。上线检查发现12DG发送、接收端站内匹配单元10A断路器跳断，12#岔前轨道绝缘东边外侧鱼尾板南端与钢轨击穿短路，轨头工字绝缘片烧黑，送端双边绝缘轨头拉弧烧黑。轨道电路故障时，5道发车的动车组受电弓也发生故障，刮坏接触网造成牵引供电系统跳闸。

2 故障分析

2.1 全站回流线、吸上线、扼流变压器设置分析

株洲西站全站及进站信号机外方区间回流线、吸上线的设置情况见图2。图中粗实线为信号专业设置的完全横向连接线、贯通地线连接线，均符合设计图纸。虚线为供电专业设置的PW线并联线、吸上线和回分区所回流线。点连线为供电专业多余设置的吸上线，不符合信号设计要求，该设置使轨道电路发送、接收端均连接了吸上线，可能出现以下2个问题:一是造成牵引回流在站场内形成迷流，在大电流冲击的情况下出现回流不畅的问题;二是造成轨道电路出现第3轨现象，不能有效检查钢轨的完整性，存在安全隐患，需要在整治过程中拆除多余的吸上线。

扼流变压器设置和回流分析参见图1。图1中可以看出，13#道岔岔前和11#、7#道岔岔前轨道绝缘处均只有一侧设置了单扼流变压器，因此，切断了侧线牵引电流流向正线的通路，侧线发车时可能造成回流不畅，并产生不平衡牵引电流，绝缘节两端可能产生电压差，拉狐产生高温使绝缘烧损。另外，动车组司机采用的加速方式和牵引的等级不同，也都会影响牵引电流的大小;还有动车的结构，如CRH3-380BL的车型采用的是集中回流方式，整列车轮之间没有完全电气连接，也会影响回流。不同于既有线采用的传统车型均为分散回流方式，且所有轮对均为电气连接，车体回流通道较好。

2.2 轨道电路钢轨绝缘设置分析

株洲西11DG、13DG间公共绝缘情况:西边为MT型轨道绝缘，鱼尾板与钢轨间为绝缘胶固化后隔离，鱼尾板与钢轨下沿相距约3～5 mm，存有一定间隙，鱼尾板下沿有少量残余绝缘胶和锈痕;东边为新更换的MK型轨道绝缘，鱼尾板与钢轨间为槽型绝缘板，基本无间隙。因此，经现场分析，MT型轨道绝缘与钢轨存在缝隙，有明显的不达标。

2.3 微机监测分析

回放株洲西集中监测数据，该组绝缘是在动车组经过11DG、13DG全部进入了5道停车，进路解锁并开放了下行5道发车信号后才被烧坏的，也就是说，烧坏时这2个区段并没有动车压入。进一步查看牵引变电所相关监测记录:12:12监测到入所的回流电流瞬间增大到2700A左右，37 ms后恢复正常(正常值在600～800A左右)，监测网压正常(约28 kV)。因异常只有37 ms便恢复正常，牵引变电所自保装置未启动，接触网供电一直正常。经了解车辆部门和车站，29日12:11，株洲西站5道开车时，动车组MMI(车载车辆系统人机界面)显示无网压及7号车车顶隔离开关锁闭，经随车机械师处理，于12:39后弓改前弓后开车。结合现场检查、测试分解绝缘节，判断是因钢轨上牵引电流瞬间过大且5道径路牵引回流不畅，造成该绝缘节两端压差过大，强电流拉弧将绝缘节击穿。

3 故障原因

1．综合多种因素，引起牵引电流不畅是造成绝缘烧损的主要原因。

2．空扼流的设置不尽合理是造成牵引电流不畅的主要因素。

3．站场内吸上线连接过多也造成了牵引电流的在闭环回路中迂回。

4．其他专业原因，如工务MT轨道绝缘，隔离效果没有MK轨道绝缘明显，动车车轮没有完全电气连接等。

4 措施和建议

1．优化空扼流变压器的设置，疏导牵引回流，可以按以下方案采取措施:如图1所示，在图中的1、2、3、4、5处增加1台空扼流变压器，且与相应绝缘节另一扼流变压器中点相连，使牵引电流流向正线。但为防止闭环回路，应在侧线适当处切断此闭环回路。另外，将上行方向进站口的上、下行扼流变压器中点相连(但注意迂回长度不能小于规定值)，该方案能彻底解决问题。

2．优化吸上线的设置，拆除多余的吸上线。将连接到扼流变压器中点的吸上线，改为连接到中心连接板中点上。

3．鉴于MT型轨道绝缘鱼尾板与钢轨距离太近，工务部门可将未设置扼流变压器连接牵引回流的轨道绝缘，逐步改为鱼尾板与钢轨隔离明显的MK型轨道绝缘。

高速铁路站场内，如果按区间一体化设置ZPW-2000系列轨道电路，由于站内道岔区段轨道电路采用“分支并联”一送一受的方式，一般每个区段内道岔为1组，最多不超过2组，所以轨道电路分割比普速铁路的站内要多，往往在梯形道岔上需要设置绝缘，但一定要以牵引电流回流正线为原则，在梯形道岔的绝缘节上适当增设扼流变压器，疏导牵引电流，且必须按一头堵的原则不能形成闭环回路。