对高速铁路左右股轨道电路电阻不平衡的探析

2022-09-10

正文:

1 引言

近年来京沪高速铁路的运输压力逐年加大, 铁路设备也逐步老化, 再加上京沪高速铁路建设初期施工质量把控不严格, 高速铁路出现的病害也逐年增加, 同时高速铁路轨道电路故障发生率也不断的提升。左右股轨道电路电阻不平衡也是高速铁路病害的主要因素之一, 为了查清左右股轨道电路电阻不平衡导致轨道电路故障的原因, 制定相应的处理方法, 降低高速铁路轨道电路的故障率, 确保高速路安全可靠运营完全是有必要的。

2 左右股轨道电路电阻不平衡导致轨道电路故障与分析

2.1 典型案例

2013年12月4日15:27-15:52、16:00-16:30、17:03-17:15, 京沪高铁曲阜东站5号道岔5DG轨道电路红出现光带, 检查人员上线进行了检查及测试, 检查发现5号道岔22号枕曲股螺栓有灼伤痕迹, 螺丝接地电阻为5Ω, 预压盖歪斜与钢轨扣件封连, 由于5DG轨道电路单侧漏泄较大, 从而造成红光带。

2.2 左右股钢轨对地电阻不平衡的原因分析

2.2.1 轨道电路设备状况及测试方法

曲阜东站5#道岔为P60-18#单开道岔, 左开, 道岔全长69米, 铺设日期为2010年10月25日, 锁定轨温24℃, 德国进口的高速道岔 (无砟) , 图号CN-6118AS, 生产厂家为新铁德奥道岔有限公司, 无碴道床的道岔板为房山桥梁厂生产。为了验证左右股轨道电路电阻不平衡是造成轨道电红光带的主要原因, 于是选取曲阜东站5号道岔模拟12月4日曲阜东站5DG发生红光带时的情况, 并利用8节CRH2型确认车作为试验列车, 测试列车通过时是否出现红光带故障, 并测试设备技术状况。试验期间拆除5DG送、受电端电务引接线, 使该区段处于裸钢轨状态;试验螺栓选定5#道岔第16、22、26位岔枕的外侧螺栓, 共计测试螺栓12个。

2.2.2 静态测试情况

(1) 拆除送、受电端电务引接线的情况下, 进行测试螺栓对地电阻。

(2) 拆除送、受电端电务引接线后, 进行测试螺栓对地电阻。

(3) 拆除送、受电端电务引接线后, 将测试螺栓松开后测试螺栓对地电阻。

拆除送、受电端电务引接线后, 单独对16号岔枕曲股螺栓进行反复松紧试验, 没有松开时测得螺栓对地电阻2Ω, 松开两丝后测得螺栓对地电阻为0Ω, 螺栓完全松开后测得螺栓对地电阻为2KΩ。取出螺栓检查发现螺栓弯曲, 并在距螺栓顶部17cm处有摩擦的痕迹。

(4) 拆除送、受电端电务引接线后, 将测试螺栓松紧固后测试螺栓对地电阻。

(5) 在钢轨对地电阻极小的地点模拟恢复故障发生前的设备状况。

选择了占螺栓对地电阻接近零的16#岔枕处进行模拟试验。将曲股外侧预压盖板倾斜, 并与弹条底座铁块相靠贴。为了使得钢轨对地电阻最小, 将弹条、预压扣板、弹条底座铁块相靠贴部位用锉子打磨去铁锈, 测得钢轨对地电阻值为16Ω。

从静态检测结果来看, 曲阜东站5#道岔22号枕曲股外侧螺栓存在接地的可能。螺栓与道岔板有摩擦, 且道岔板螺栓孔没有针对绝缘问题作专门的设计, 若道岔板内接地钢筋与之接触, 就存在接地的可能。但4日故障时所怀疑的22#岔枕处没有发现螺栓与道岔板有摩擦痕迹, 反复测试各项参数均正常。

2.2.3 动态测试情况

线路动态电流差测试时道岔后未出现红光带, 流两钢轨牵引回流差为5.82A, 不平衡率为19.5%。

从动态态检测结果来看未出现红光带是由于试验设置的接地电阻是16Ω, 没有达到故障时的5Ω;动检车是8节CRH2型, 而故障时分别是16节380BL、380AL、380BL车型, 牵引回流达不到故障回流值;流两钢轨牵引回流差为5.82A, 不平衡率为19.5%, 而不平衡率标准应不大于5%, 说明在两股钢轨电位差方面是有标准和要求的, 左右股电路电阻不平衡不是故障产生的充分条件。

2.2.4 预压盖板与扣件相碰产生的灼伤。

电弧属于气体放电的一种形式。气体放电分为自持放电与非自持放电两类, 电弧属于气体自持放电中的弧光放电。当在大气中开断或闭合电压超过10V、电流超过100MA的电路时, 在触头间隙 (或称弧隙) 中会产生一团温度极高、亮度极强并能导电的气体, 称为电弧。借助一定的仪器仔细观察灼伤痕迹, 可以发现, 除两个极 (触头) 外, 明显的分为3个区域, 即近阴极区、近阳极区及弧柱区。

曲阜东5号道岔22号岔枕曲股螺栓产生的灼伤痕迹, 说明在预压盖板和扣件之间是有一定的距离及弧柱区, 弧柱区的距离等于电弧的长度, 也就是垫板灼伤的长度, 因此可以证明扣件与预压盖板之间是有一定的距离, 而并非相互接触。