25Hz轨道电路电压波动原因查找与处理

肖君

一、工程概述

京广线霞凝站货场扩建工程22道、24道已开通启用，新开通的22道、24道采用与既有一致的电化97型25Hz相敏轨道电路并叠加二线制电码化，室内采用的是二元二位继电器(JRJC-70/240型)和HF4-25型防护盒。但开通后便出现电压波动（16V～24V）、占用残压超标的问题，而且轨道电路送端轨道变压器已调整到最大的18.48V档位，已无调整空间，列车占用丢失的风险极大。

故障发生后利用天窗点，首先断开发码电路，以排除区段发码对测试处理造成的误导。接着在分线盘测试，送电端电压220v,受电端甩开电缆线测量,电压一直在16 V～24V间波动，初步判断为室外短路或开路。

二、轨道电路电压波动原因查找及处理

室外故障查找组分为两组，甲组首先检查22G轨道箱盒器材及内部配线，乙组负责倒接22G与相邻既有区段20G轨旁设备。甲组测试室外送电端限流电阻电压2.6V左右跳动（高于正常值），接着测试轨道变压器二次侧电压正常，进一步测试送电端轨面电压0.1V（明显低于正常值）；

乙组XB箱内连线倒接工作完成后，22道轨道设备连接在相邻既有20G上一切正常，相邻既有20G设备连接在22道钢轨则故障依旧；综合以上两组情况判断排除轨旁设备故障。

接下来，分别检查各种绝缘、各种线的电气连接以及轨面电压、轨面电流等情况。

从表1和表2数据可以看出，受端参数在调整状态、受端开路、受端分路状态时，数据变化不正常，说明有短路点或漏泄点。从表4中也可以看出，当受端开路状态下，轨面仍有2.99A的电流，说明有短路或泄漏点。

表1 受端开路测试

表2 受端短路测试

表3 钢轨短路电流测试（受端开路下）

表4 钢轨电流测试（受端开路下）

但是，从表3和表4的数据变化趋势可以看出，轨面电流变化趋势均匀，从而说明没有具体的短路点，判断为道床泄漏。

通过将轨道电路终端开路以测量出轨道电路始端电压Uskl、始端电流Iskl及终端电压Uzkl，然后将终端短路以测量始端电压Usdl、始端电流Isdl，根据戴维南定理此时可忽略道砟阻抗的分布电容而将其作为一个纯电阻，即道砟电阻从而通过计算得出结果。故障区段22G道床电阻为0.5Ω·km，既有区段6G、20G的道床电阻均大于等于20Ω·km。

经测试，电压变化大的2 2 G 道床电阻常态下为0.5Ω·km，低于正常状态。对电压稳定的区段进行测试，道床电阻均大于20Ω·km。

为进一步明确故障点，在现场随机抽查枕木，对其道钉间绝缘进行电压测试。测试前，需拆除轨枕上道钉螺母，分别在干燥、潮湿状态下进行测试。测试电压为30V时,轨枕两侧螺旋道钉间的绝缘电阻值。测试点随机选取，测试数据如表5：

表5 道钉绝缘测试数据

根据测试，22G轨枕道钉间绝缘电阻存在常态下最低为0.5kΩ，低于正常状态。按1667根/km轨枕，道床电阻不低于0.6Ω·km计算，每根轨枕道钉间的绝缘电阻值应不小于1kΩ。其他正常区段道钉间的绝缘电阻均大于100kΩ。

现场通过使用复合材料替代铁质轨距挡板的方法，切断道钉与钢轨的电气连接方式进行道床电阻整治，故障消失。故障原理分析：

图1 道砟电阻（轨道电路漏泄电流图）

由图1可知，一根钢轨经过轨枕、道砟和大地到另一根钢轨的漏泄电阻，叫道砟电阻。它的单位是：欧·公里。因为钢轨敷设在枕木上，而敷设在路基上的枕木又是埋在道砟中，所以通过钢轨电流的一部分要通过枕木、道砟和大地形成漏泄，这种漏泄的情况又很不稳定。

这些漏泄电流是沿着轨道线路均匀分布在各个点上的，因此轨道电路在电能传输上，属于均匀传输线。

由图2可以看出，沿线各点的电压，不是按直线的规律，而是以双曲线函数的规律下降的。这是因为在每一个单位长度中，都有漏泄电流，所以使轨道电流逐渐减小，电压也逐渐下降，只有在没有漏泄的情况下，沿线路各点的电压才按照直线规律传输。

图2 轨道电路泄漏电流分布规律图

三、总结

综上所述，要提高轨道电路工作质量，应该尽可能地提高最小道砟电阻，例如提高道床的排水能力，定期清筛道砟和更换陈腐的轨枕等。

近年来，我国铁路已大量采用混凝土轨枕，试验表明混凝土轨枕的导电率受环境、温度、湿度的影响比木枕要大，采用这种轨枕后，钢轨间的分布静电容也比较显著，因此它的最小道砟电阻会有所降低，分布电容也不容忽视，不过通过改进轨枕上的扣件和轨枕的联接方式和改善绝缘垫板的材质，可以在一定程度上提高它的最小电阻值。