大秦重載鐵路ZPW-2000A軌道電路低道床現狀分析及建議

王保松

（大秦鐵路股份有限公司大同電務段，山西大同 037005）

ZPW-2000A軌道電路自2005年在大秦重載線路應用以來，運行穩(wěn)定，系統(tǒng)安全性、可靠性高，適應了我國重載鐵路快速發(fā)展的要求。然而，隨著運行時間的推移，線路開始老化，污染逐漸嚴重，常出現道床過低導致的紅光帶故障。本文結合軌道電路現場實際運用情況和調整特性，對重載道床電阻的現狀進行分析，提出有利于我國重載線路穩(wěn)定運行的道床維護建議。

1 道床電阻成因及對軌道電路影響

1.1 道床電阻成因

道床電阻是軌道電路電氣傳輸的重要參數，它是一根鋼軌經過軌枕和道砟分往另一個鋼軌的漏電流的大小確定于鋼軌線路的絕緣電阻，是線路固有的分布參數。由于鋼軌之間以及鋼軌與大地之間的絕緣是不完善的絕緣物，如：道砟、軌枕及扣件系統(tǒng)，從而形成對地的漏泄。鋼軌線路本質就是帶有低絕緣電阻的電氣回路，其絕緣電阻（道床電阻）是不穩(wěn)定的，并且與很多因素有關：氣候條件、道砟的質量和狀態(tài)、道砟層的厚度、軌枕類型、軌枕的數目與狀態(tài)、扣件系統(tǒng)的類型等。因此，道床電阻是一個分布參數。

鋼軌線路通過扣件系統(tǒng)、鋼軌墊板將兩軌條固定于軌枕上，路基上用道砟掩埋軌枕。道床漏泄電阻成因原理如圖1所示。

圖1 道床漏泄電阻構成原理圖Fig.1 Formation cause of ballast leakage resistance

R1和線路間的扣件系統(tǒng)與軌枕間的絕緣電阻有關，R2、R3和鋼軌墊板、軌枕與道砟間及鋼軌與道砟間的絕緣電阻有關。

R1值越低，Rd越低；R2、R3值越低，Rd越低。

1.2 對軌道電路的影響

規(guī)定的軌道電路道床電阻（Rd值）是滿足軌道電路一次調整的重要條件。Rd值越大表征兩軌條間的漏泄越?。籖d值越小表征兩軌條間的漏泄越大。

所謂一次調整是：在最不利條件下，每段軌道電路內，可變環(huán)節(jié)的電氣參數經首次調整后，能滿足調整、分路、機車信號3種狀態(tài)的要求，無需隨外界參數的變化再次進行調整。根據《軌道電路通用技術條件》（TB/T 2852）“4.4 各種制式的軌道電路，在規(guī)定的技術性能范圍內均應實現一次調整”。

因此，軌道的調整既需要道床電阻低的條件下滿足調整要求，需軌出電壓不小于240 mV，又需要在保證在道床最高的條件下滿足分路要求，標準電阻分路殘壓不超過140 mV，如果調整電壓提高，可能導致標準分路電阻分路失去分路，如圖2所示。

2 重載鐵路特點與道床電阻關系

2.1 軌道區(qū)段長

大秦線重載線路區(qū)段普遍較長，多數在1 000 m以上，甚至1 500 m。區(qū)段越長，相當于對地漏泄電阻并聯(lián)越多，同樣環(huán)境條件下道床電阻越小（需強調每公里道床電阻與區(qū)段長短無關），如圖3所示。

圖2 軌道電路調整與道床關系圖Fig.2 Relation between track circuit adjustment and ballast

圖3 長短區(qū)段道床漏泄原理圖Fig.3 Causes of ballast leaking resistance in long and short sections

通過分析計算發(fā)現，滿足軌道電路調整狀態(tài)時，軌道區(qū)段越長所需的最低道床電阻會越大，如圖4所示。

圖4 軌道電路區(qū)段長度與最低道床電阻關系圖Fig.4 Relation between the track circuit length and the minimum ballast resistance

因此，大秦重載鐵路在長大區(qū)段更易發(fā)生因低道床導致的紅光帶故障。

2.2 煤運專線易掩埋軌底

大秦線是我國運煤專線，1992年開通至今已26年，部分線路污染嚴重，線路扣件等絕緣系統(tǒng)老化，已發(fā)生多次因道床下降導致的紅光帶故障，如：煤渣掩埋軌底，直接旁路扣件系統(tǒng)中的所有絕緣，使得原本保證鋼軌對地絕緣的扣件系統(tǒng)失效，失效機理如圖5所示。

圖5 掩埋軌底鋼軌對地絕緣失效原理圖Fig.5 Underground rail bottom fail to be insulation to ground

上述故障經常發(fā)生，如：2014年，沙城站某線路2143BG軌出電壓常年偏低，雨天頻繁出現紅光帶。調查發(fā)現，線上積存了大量的煤粉，嚴重的已經淹沒超過軌腰，如圖6所示，反算當時道床電阻只有0.28 Ω·km，遠低于標準的1 Ω·km。后續(xù)，工務專業(yè)對該范圍進行了人工清篩，得到明顯改善。

圖6 沙城站煤渣掩埋軌底現場圖Fig.6 Rail bottom buried by coal cinders in Chacheng station

2.3 開行重載長大列車長距離遺灑防凍液

在冬季，剛從洗煤廠出來含有水分的煤炭裝車后，如果不在火車皮內側及箱底噴淋防凍液，含有水分的煤炭在運輸過程中就會凍結在車皮上，在卸煤時無法翻籠卸出，導致影響整個生產過程。因此，大秦線煤運列車在冬季作業(yè)時，均會噴灑防凍液，該液體是非絕緣的，會隨著列車運行遺灑在線路絕緣扣件上，在春季第一場雨雪后，防凍液會隨著雨水滲透整個扣件系統(tǒng)使得絕緣失效，引起低道床紅光帶。在大秦線由于開行重載長大列車，防凍液噴灑量大、遺灑距離長，使得該問題暴露的更為明顯。

防凍液與雨雪溶解后的混合液體，填充在軌距擋板與鋼軌間，形成導電途徑。潮濕的軌枕降低了軌枕與螺旋道釘間的絕緣電阻，導致兩軌條間道床漏泄電阻降低。漏泄電流流向示意如圖7所示。

圖7 防凍液導致鋼軌對地絕緣失效原理圖Fig.7 Rails fail to be insulation to ground due to anti-icing fluid

3 小結及建議

大秦線是我國開行的第一條重載煤運專線，開通至今已20多年，為我國重載鐵路積累了大量的建設、維護和運營經驗，也為我國重載鐵路技術奠定了基礎。本文通過現場維護中遇到的案例進行思考和總結，提出對于重載鐵路道床維護建議如下。

1） 重載鐵路隨著運行時間的推移，線路污染不可避免，應在設計階段做好區(qū)段長度合理劃分及線路環(huán)境保障措施，例如：二次絕緣扣件的使用、隧道防漏通風等措施。

2）做好線路維護工作，對于掩埋軌底區(qū)段應按照《鐵路線路修理規(guī)則》（鐵運[2006]146號）第3.2.2條要求：“軌底處道床頂面應低于軌枕頂面20～30 mm。I型混凝土枕中部道床應掏空，頂面低于軌底不得小于20 mm?！边M行專線整治。

3）做好當前線路低道床區(qū)段的應急處理預案，提高低道床原因研判能力，提升處置效率和能力。