轨道区段占用丢失故障分析_田泽方.pdf

测试工具2022.241161 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）。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）摘要：本文介绍了秦沈线轨道电路部分区段占用丢失的概况。通过测试轨道电路调整情况、分析轨道电路监测数据、调查现场情况、调取分析行车记录视频等方法对占用丢失的原因进行分析，并提出处理措施及后续工作改进计划。关键词：轨道电路；占用丢失；分路不良中图分类号：U284 文献标识码：B AnalysisoftrackcircuitoccupancylossTian Zefang（China Railway Fifth Survey and Design Institute Group Co.Ltd.,Beijing,102600）Abstract:This article introduces an overview of missing occupancy sections problem on the track circuit on the Qin-Shen Line.The cause of the problem was analyzed by taking measurement during the track circuits adjustment-stage,analyzing track circuit monitoring data,performing field investigation,and reviewing video-recorded driving history.The actions and future improvement plans are also pointed out in this article.Keywords:Track circuit;Occupancy missing;Bad shunting北京方向沈阳方向XS辽中站中继18中继17中继19中继20中继21锦州电务段沈阳电务段G1291（通过）G2651（进站）G4727（通过）G1211（通过）分路不良区域中继17最后区段图 1 占用丢失区域示图DOI:10.16520/ki.1000-8519.2022.24.032测试工具2022.24117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。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。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序号 分路电阻（）分路残压（mV）分路时功出电流（mA）10.064319020.1511120030.33402102.1.3 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，由于分路图 2 轨道电路分路电压曲线图 3 轨道电路发送器功出电流曲线图 4 小轨电压曲线（下转第 120 页）测试工具2022.24120进行对比，明确在不同场景和工况中进行系统不同谐波和故障问题区分的方法，例如：在整体的继电保护电力电子设备中，设置正常运作和故障状态下的基波电流，安装信号开关，有效进行信号的控制，这样在电力电子设备应用期间，就能全面进行电流检测，为有效完成电流保护提供保障。值得一提的是，次谐波的谐波数据值过高或是失效，可能会触发相应的检查保护功能，所以需要根据实际情况，科学合理进行调整和控制；其三，在电力电子设备实际管控的过程中，采用基波电流信号开关的形式进行电流保护，能够代替继电气设备的电流检测工作，使电力电子设备对配电系统所产生的谐波影响问题消除，以免因为接线过于复杂，使系统出现阻抗过高的问题，有效完成核心馈线电流保护的操作，并且在之后的设备管理过程中，还能准确进行正常设备和故障设备的区分，对系统参数采集、收集、分析，完善其中的数据源，为继电保护的分析和验证提供基础依据。在采用电力电子设备故障和谐波电流区分方式以后，还能够提升电流保护的速动性和灵敏度，通过采集电力电子设备的信号，可以有效消除继电保护谐波误差，与此同时，还能强化对故障设备的诊断和判断力度，利用改进算法进行原本系统阻抗分布的调整，将故障电流作为依据进行故障特征量的判断，从而精准分析电力电子设备在应用过程中的实际情况，使配电系统继电保护处于最佳的状态，整体配电系统的负荷水平、出力配置等都能符合继电保护整定值的标准，因此，在电力电子设备管理期间，应重点采用故障和谐波电流区分的技术方式，促使配电系统继电保护功能的提升。（4）提升设备的质量配电系统继电保护中电力电子设备的质量，对整体系统的继电保护水平也会产生影响，如果不能确保设备的质量符合标准，将会导致配电系统的继电保护水平降低，一旦电力电子设备长时间存在故障问题，会使电网运行受到损害，因此，相关部门在使用电力电子设备的过程中，需按照配电系统继电保护的需求和特点，制定完善的设备质量控制方案和计划。如图 1 所示，首先，在安装电力电子设备之前，安排专业的技术人员和管理人员对所有电力电子设备的质量和性能进行检测检验，一旦发现设备存在性能的问题或是质量的缺陷，就要快速及时进行处理，将其更换成为质量与性能符合标准规范的设备，以免应用质量不合格的电力电子设备导致配电系统继电保护的性能受到影响。参考文献1 夏宏旭,赵凡.分布式发电对配电网继电保护的影响分析J.百科论坛电子杂志,2018,23(10):42-78.2 贾占磊.含规模化充放电站配电网不对称故障分析与继电保护 D.华北电力大学,2019.3 李桓,彭克,张新慧,等.基于 IIDG 电流相位控制的配电网故障电流抑制方法J.电力自动化设备,2019,39(9):180-186.图 1 设备质量的控制流程电阻偏大，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。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。参考文献1 郭进.铁路信号基础 M.北京：中国铁道出版社,2010.2 谢文磊,李言.ZPW-2000A 轨道电路占用丢失问题的分析与探讨J.铁路通信信号工程技术,2021,18(9)：104-106.（上接第 117 页）