城市轨道交通钢轨灼伤故障检测方案及建议措施

王金辉

摘 要：文章通过对城市轨道交通发生的钢轨灼伤现象进行了描述，提出钢轨扣件绝缘低、钢轨回流系统性能不满足设计要求等原因，提出了钢轨绝缘测试方案、回路电阻测试方案和钢轨电导率测试等相关检测方案，最后提出了增强钢轨绝缘、增加排流电缆和补齐测防端子等防止钢轨灼伤的几点建议措施。

关键词：城市轨道交通 钢轨灼伤 绝缘 回路电阻 排流

中图分类号：X913 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）09（b）-0077-02

城市轨道交通某线路分别由高架段、过渡段、地下段组成，为加强轨道减震效果在过渡段采取钢弹簧浮置板道床方式，在此线路开通后一年的时间内在过渡段发生了多次轻微的钢轨灼伤。

1 现象描述及原因分析

1.1 现象描述

车辆通过后钢轨与扣件（铁垫板）间放电现象，导致钢轨灼伤约有5 mm左右的锯齿口，并引发铁垫板上的轨下橡胶垫烧毁。

车辆通过灼伤点的现象如下：车辆未通过该处前，钢轨未出现放电现象；车辆在通过该处时，出现钢轨放电现象；车辆整体通过该处后，仍出现钢轨放电现象；车辆离远后，钢轨未出现放电现象。每列车辆通过故障处均出现以上情况。

1.2 初步分析

（1）高架段与地下段钢轨绝缘采取不同的绝缘方式，且地下段距离短，钢轨往下泄露的杂散电流相对集中，该段下行地下区间列车处于爬坡启动阶段，列车启动电流较大。

（2）出站侧为大坡度，曲线外侧钢轨受压（灼伤侧）钢轨震动幅度相对大，其绝缘下降幅度相对较大。

（3）钢轨扣件绝缘垫性能不满足设计要求。

（4）钢轨回流系统性能不满足设计要求。

2 钢轨绝缘电阻测试方案

根据《地铁设计规范》及《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》中要求地铁系统扣件绝缘电阻应大于108Ω及走行軌相对结构绝缘需达到15Ω·km的要求。采用500V摇表对过渡段钢弹簧浮置板道床扣件对钢轨、扣件对地的绝缘电阻进行测量。

2.1 初步测量方案（如图1、2）

2.2 复测方案

对初测小于0.2mΩ的，采用伏安法进行复测，如图3、4。

3 钢轨回流系统性能测试方案

3.1 回路电阻测试方案

利用上行三轨（接触轨）R1和下行三轨R2测量出钢轨电阻R3，如图5。此方法也同时检测了负极柜至上下行回流箱电缆连接情况和上下行回流箱至回流铜排电缆连接情况。

3.2 测接触电阻测试方案

测量回流电缆接线铜排和钢轨之间的接触电阻，原理如图6，每个接触面测量两次，第一次测量点为1、3点之间，第二次测量点为2、4之间，两次测量的结果取平均值为回流点接触电阻。

根据参考文献，当温度在20℃左右时，60 kg/m的钢轨电阻为34.36 μΩ/m；当温度在20℃左右时，50 kg/m的钢轨电阻为40.76 μΩ/m考虑。

4 整改措施

4.1 加强钢轨绝缘

（1）下层绝缘（隐蔽工程）处理，对于钢轨扣件下存在裸露钢筋的情况，建议需对浮置板此区段的扣件下进行检查，防止钢筋或道床的金属构件与扣件搭接，并检查扣件锚固螺栓的预埋套管是否完好，以保证钢轨扣件的下层绝缘的可靠性，断绝杂散电流的通路。

（2）上层绝缘的处理，上层绝缘处于道床表面，由于长期行驶车辆及其大葆台车站的特殊性（处于高架/地下分界处），不可避免有金属粉尘的堆积。几次钢轨灼伤事件均体现在上层绝缘拉弧（或被击穿），且下层绝缘又失效的情况。因此对于钢轨扣件上层绝缘的处理是最直接且相对容易。

4.2 增加排流电缆

排流网为设置在道床内钢筋网的隐蔽工程，要保证排流回路的顺畅，目前最好的措施只有基于现有排流系统的基础上，在高架/地下分界处前增加排流电缆，把高架处产生的杂散电流引回牵引变电所排流柜，而浮置板侧也增加一处排流回路保证此区段的杂散电流能更加顺畅的返回变电所排流柜，可部分降低排流网与钢轨之间的电流，能缓解电灼伤现象。

4.3 补齐排流端子

现场发现部分排流端子缺失，排流网的畅通与否虽不可能直接影响电灼伤，但畅通的排流网能减少杂散电流外泄到结构钢筋乃至轨道交通系统外，是地铁百年工程的安全保证。

5 结语

该文通过对钢轨灼伤现象的描述和分析，所提出的钢轨绝缘电阻、回路电阻的测试方案和避免钢轨灼伤的几点建议，对以后轨市轨道交通线路的设计具有一定的参考价值。

参考文献

[1] GB 50157-2013.地铁设计规范[S].

[2] CJJ49-92.地铁杂散电流腐蚀防护技术规程[S].

[3] 董文敏，何文继，顾保南.城市轨道交通钢轨电阻测量及电耗研究[J].城市轨道交通研究，2002（2）：47-50.

[4] 王靖满，黄书明.城市轨道交通供电系统技术[M].上海：上海科学普及出版社，2011.