轨道区段占用丢失故障分析

田泽方

（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京，102600）

1 轨道区段占用丢失概况

2019年10月，多次列车运行至秦沈线辽中站附近时，发生轨道区段占用丢失情况，涉及区域包括中继17站至中继21站，如图1所示。该现象为偶发现象，并不是每一趟列车通过都会发生分路不良（占用丢失）。

图1 占用丢失区域示图

2 故障分析

引起轨道电路分路不良（占用丢失）情况出现的原因有很多，最常见的原因是轨道电路分路电阻（主要指轮缘与钢轨的接触电阻）异常。本文针对轨道电路分路电阻异常这一特定原因引起的轨道电路分路不良进行详细分析，根据其特征来逐个进行排查确认。现场因素导致列车占用丢失，通常表现为轨道电路分路电阻增大[3]。当列车占用该区段时，轨道电路接收设备本应因列车轮对分路而可靠停止工作，但分路电阻增大，引起接收设备中电流增大，进而转为工作状态，导致轨道电路无法正常反映占用状态信息。

是否发生了分路不良可以通过轨道电路系统参数特征来确定。轨道电路处于分路状态时，若存在分路不良情况，分路残压（即接收端电压）、功出电流和小轨出电压均会有异于常值的变化。分析这些参数的变化趋势，即可做出研判。

针对出现分路不良（占用丢失）现象的轨道电路调整状态下参数进行测试，各参数均正常，可以排除轨道电路设备本身故障原因，可以初步判断该区段为正常调整，但分路状态时出现分路不良（占用丢失）情况。

由于本区段的轨道区段的分路不良（占用丢失）现象为偶发情况，初步可以判断为因外界原因导致轨道电路分路电阻出现间歇性或偶发性异常增大。

2.1 轨道电路监测数据分析

微机监测对区间轨道电路采集点较多，发送端、模拟电缆侧、衰耗器轨入、轨出等处均有采集。同时，微机监测的监测项目不仅限于电压值，同时对电流、载频、低频等信息均有监测，这些都有利于在设备出现异常现象时详细分析，判定问题范围。

轨道电路监测曲线可以直观反映系统参数的连续变化，通过分析对比，即可判断是否存在异常。以上述方法为指导，调取占用丢失区段的轨道电路监测数据进行分析。

2.1.1 分路电压曲线

正常情况下，分路电阻足够小，可近似看作接收端设备被短路，轨道电路的分路残压会很低。而分路不良时，分路电阻增大，短路效应降低，分路残压较正常值会有明显升高的现象。根据此项验证原则，以下行列车轨道电路分路曲线为例进行分析。图2所示为下行线出现分路不良（占用丢失）情况轨道电路特定时间段内的分路电压曲线（纵轴为电压（mV），横轴为时间），虚线框中为出现分路不良（占用丢失）情况时的分路残压，其他为正常情况时的分路残压。根据观察得出，正常情况时分路残压值很小，趋向于零，而出现分路不良（占用丢失）时的分路残压明显高于正常情况，最大存在约200mV的残压。

图2 轨道电路分路电压曲线

2.1.2 功出电流曲线

列车占用轨道电路，等效并接分路电阻，会引起发送器功出电流发生变化。分路电阻阻值越小，等效电阻越小，电流变化幅度就越大；分路电阻阻值越大，等效电阻越大，电流变化幅度就越小。轨道电路分路不良时，由于分路电阻偏大，发送器功出电流变化幅度会明显低于正常占用时的功出电流变化幅度。所以发送器功出电流的变化情况也可以反映区段是否存在分路不良的问题。图3为出现分路不良（占用丢失）情况的轨道区段在特定时间段内的功出电流曲线（纵轴为电流（mA），横轴为时间），左边虚线框内为列车占用轨道电路正常分路状态下的功出电流变化，右边虚线框内为分路不良（占用丢失）情况下的功出电流变化，根据观察得出，分路不良（占用丢失）时的电流变化幅度明显低于正常情况，亦即分路电阻阻值较大。

图3 轨道电路发送器功出电流曲线

为了进一步验证现场调查结果，确定分路电阻对分路残压和功出电流的影响，特选用不同阻值的分路电阻对出现分路不良（占用丢失）情况的轨道电路区段进行分路测试。首先对调整状态下的钢轨轨面电压进行测试，送电端钢轨轨面电压2.65 V，受电端钢轨轨面电压1.59 V，符合正常调整情况，可以排除其影响。随后，选取不同阻值分路电阻在距离送电端70m处分别进行分路，测试分路状态下的分路残压和功出电流，测试结果如表1所示。分析测试结果可以得出，随着分路电阻阻值的增大，分路残压增大，功出电流也会增大。而功出电流的增大，会导致功出电流变化幅度偏小。试验结果对上述2.1.1和2.1.2中的分析起到了支持作用。

表1 不同阻值分路电阻下的分路结果

2.1.3 小轨出电压曲线

正常情况下，列车跨压送电端时，由于分路电阻的分路作用，小轨出电压将会降低。分路电阻越小，小轨出电压降低越明显，甚至趋向于零；分路电阻越大，小轨出电压降低幅度越不明显。轨道电路出现分路不良（占用丢失）时，由于分路电阻偏大，小轨出电压降低幅度很小，与正常情况下变化不大。图4所示为出现分路不良（占用丢失）情况的轨道区段在特定时间段内的小轨出电压曲线（纵轴为电压（mV），横轴为时间）。可以看出当发生分路不良（占用丢失）情况时，送电端被分路，前方区段接收到的小轨电压与正常分路状态相比较明显偏高，表明此时小轨出电压降低幅度不明显，即轨道电路分路电阻偏大。

图4 小轨电压曲线

通过上述对出现分路不良（占用丢失）区段的轨道电路分路残压、功出电流及小轨出电压曲线的分析，可以得出分路不良（占用丢失）情况出现时列车分路电阻明显偏大，基本可以确定分路不良（占用丢失）的原因是轨道电路分路电阻（主要指轮缘与钢轨的接触电阻）异常。造成轨道电路分路电阻异常的因素很多，最常见的是轮轨接触异常。由于分路不良（占用丢失）情况仅发生在特定区段，涉及的车次在后续运行中也未再次发生分路不良（占用丢失）情况，故可推测故障原因极可能为钢轨轨面短时出现异常。

2.2 现场调查

2.2.1 钢轨轨面情况

在调查现场钢轨轨面情况时，了解到分路不良（占用丢失）故障发生前，辽中站管辖范围内曾有短时大风降雨天气，同时发现现场道床有落叶堆积，钢轨表面有异物留存。

2.2.2 调取列车行车视频

为了进一步验证现场调查与测试结果，调取列车行车记录视频，发现在占用丢失区段的钢轨表面有异物存在。通过进一步调查当晚天窗时间的记录，确认钢轨上间隔性的可疑物是落叶残骸等异物。这些残留异物经多次碾压后紧密附着在钢轨表面，形成了不良导电层。