接觸網(wǎng)檢修臨時(shí)地線接掛錯(cuò)誤造成軌道電路紅光帶的原因分析

董澤凡　陳偉　李超

摘 要：在進(jìn)行接觸網(wǎng)檢修作業(yè)時(shí)，由于臨時(shí)地線的裝設(shè)錯(cuò)誤造成軌道電路出現(xiàn)紅光帶的問(wèn)題具有典型性和普遍性。軌道電路作為鐵路的重要信號(hào)設(shè)備，出現(xiàn)紅光帶不僅影響接觸網(wǎng)檢修作業(yè)的進(jìn)程和安全，而且還會(huì)影響鐵路的信號(hào)提示和正常行車(chē)運(yùn)輸，形成責(zé)任事故。本文結(jié)合軌道電路的基本工作原理，對(duì)接觸網(wǎng)檢修作業(yè)中因臨時(shí)地線接掛錯(cuò)誤造成軌道電路紅光帶的原因進(jìn)行分析，為相關(guān)技術(shù)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：紅光帶;軌道電路;接觸網(wǎng)

1.引言

在接觸網(wǎng)檢修作業(yè)時(shí)，臨時(shí)地線的裝設(shè)是接觸網(wǎng)檢修人員的作業(yè)安全和質(zhì)量的基本保障，但在站場(chǎng)或者岔區(qū)等地點(diǎn)軌道電路的復(fù)雜性和臨時(shí)地線操作人員缺乏相關(guān)軌道電路知識(shí)的原因，在上述處所接掛臨時(shí)地線經(jīng)常出現(xiàn)接掛位置不當(dāng)引起的軌道電路紅光帶，下面將結(jié)合實(shí)例進(jìn)行分析。

2.軌道電路及其與牽引電流回路關(guān)系

2.1 軌道電路的概念

軌道電路由送電端設(shè)備、軌道線路、受電端設(shè)備、鋼軌絕緣節(jié)和鋼軌接續(xù)線組成。鐵路線路上的兩根鋼軌作為導(dǎo)體，鋼軌間的軌縫用接續(xù)線連接起來(lái)，兩端的軌縫裝上鋼軌絕緣，一端送電，另一端受電，這樣構(gòu)成的電氣閉環(huán)回路就稱(chēng)為軌道電路。

在電氣化鐵路區(qū)段，牽引電流同樣經(jīng)鋼軌進(jìn)行回流，為避免鋼軌絕緣節(jié)對(duì)牽引回流的影響，在絕緣節(jié)處設(shè)置扼流變壓器，同時(shí)可以防止?fàn)恳娏鲗?duì)信號(hào)電流的干擾。軌道電路中信號(hào)與牽引電流分布如圖1所示。

當(dāng)軌道無(wú)車(chē)占用時(shí)，受電端的繼電器可靠地工作，信號(hào)機(jī)的綠燈電路接通，顯示綠燈。當(dāng)軌道有車(chē)通過(guò)時(shí)，軌道被占用，但同時(shí)列車(chē)輪對(duì)的電阻遠(yuǎn)小于于軌道電路線圈電阻，軌道電流大部分流經(jīng)列車(chē)輪對(duì)。此時(shí)軌道繼電器可靠落下，信號(hào)燈紅燈電路接通，顯示紅燈。

圖 1

2.2 扼流變壓器

扼流變壓器的作用是為了連通牽引回流，同時(shí)阻擋信號(hào)電流的通過(guò)，其工作示意圖如圖2所示，其中1、2，端為一次側(cè)，4、5端為二次側(cè)，3為接線端中性點(diǎn)。

圖 2

扼流變壓器在軌道電路的應(yīng)用：兩條鋼軌輸入25Hz的，具有一定電壓差的電壓，進(jìn)入扼流變壓器后，在一次側(cè)產(chǎn)生電位差，經(jīng)過(guò)升壓變化，將升壓后的電壓接到電務(wù)設(shè)備。

扼流變壓器在牽引電流電路的應(yīng)用：在電力機(jī)車(chē)行駛的區(qū)段，機(jī)車(chē)受電弓在接觸線上取流工頻50Hz的牽引電流。由于軌道和大地之間不完全絕緣，牽引電流一部分要流經(jīng)大地，因此兩根鋼軌也存在牽引電流，且兩根鋼軌中的牽引電流在正常情況下大小相等，即圖2中I1=I2。I1經(jīng)過(guò)1線端進(jìn)入扼流變壓器，在3線端流出，在扼流變壓器1、3線端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)E。I2經(jīng)過(guò)2線端進(jìn)入扼流變壓器，在3線端流出，由于I1和I2在扼流變壓器內(nèi)方向相反，所以在扼流變壓器2、3線端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)-E。因此在牽引線圈接線端1、2處產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為零，在信號(hào)線圈4、5接線端不產(chǎn)生電壓或者電流，同時(shí)I1、I2經(jīng)過(guò)中性線3接線端進(jìn)入回流線，達(dá)到扼流變壓器連接牽引回流阻斷信號(hào)電流的目的。

鋼軌中牽引電流不平衡程度用不平衡系數(shù)K表示，K=（I1-I2）/（I1+I2）%。當(dāng)K≥5%時(shí)，會(huì)在扼流變壓器的信號(hào)線圈處產(chǎn)生較大電動(dòng)勢(shì)，引發(fā)軌道電路的防護(hù)設(shè)備啟動(dòng)，造成紅光帶或者燒毀電務(wù)設(shè)備。

3、臨時(shí)地線位置接掛錯(cuò)誤引發(fā)的紅光帶故障

3.1 分段絕緣器臨時(shí)地線與軌道絕緣節(jié)位置不對(duì)應(yīng)造成的紅光帶故障

故障情況描述：2015年，在京哈線狼窩鋪站進(jìn)行津山線設(shè)備維修垂停作業(yè)時(shí)，錯(cuò)將分段地線接地靴接在未封鎖的京哈線鋼軌上，造成狼窩鋪站連續(xù)發(fā)生兩次紅光帶。發(fā)生事故的150號(hào)接地線位置位于狼窩鋪站6號(hào)道岔至8號(hào)道岔渡線處，如圖3所示，其中6號(hào)道岔為京哈軌道電路區(qū)段，8號(hào)道岔為津山軌道電路區(qū)段，接觸網(wǎng)分段絕緣器位于該渡線上方接觸網(wǎng)150號(hào)-148號(hào)之間。分段絕緣器津山側(cè)與軌道絕緣節(jié)位置不對(duì)應(yīng)，相差15m。

圖 3

故障成因：為保障津山線接觸網(wǎng)檢修人員的人身安全，在8號(hào)道岔和6號(hào)道岔間的接觸網(wǎng)分段絕緣器津山側(cè)裝設(shè)地線。但因分段絕緣器下方鋼軌為京哈線的軌道電路，距絕緣節(jié)相距15m，臨時(shí)地線操作人員錯(cuò)將臨時(shí)地線接地靴接掛到京哈線鋼軌上，如圖4所示，導(dǎo)致京哈上行列車(chē)通過(guò)時(shí)京哈上行的牽引回流經(jīng)臨時(shí)地線被分流，即I1與I2不平衡，不平衡系數(shù)K大于5%，造成京哈上行出現(xiàn)紅光帶。

圖 4

3.2 臨時(shí)地線接掛錯(cuò)誤引發(fā)上下行均出現(xiàn)紅光帶的故障

故障情況描述：2018年，在龍山聯(lián)絡(luò)線龍家營(yíng)站內(nèi)及龍山間上行進(jìn)行接觸網(wǎng)檢修作業(yè)時(shí)，因在龍山聯(lián)絡(luò)線龍家營(yíng)站134#分段，136#分段處的兩架渡線處分段絕緣器接地靴位置錯(cuò)誤，如圖5所示，導(dǎo)致龍家營(yíng)站發(fā)生紅光帶故障。

圖 5

故障成因：因?qū)?34#、136#分段地線接地靴接到岔心鋼軌上（正確接法應(yīng)接到4號(hào)軌上），使與1號(hào)軌連通軌道電路的渡線鋼軌通過(guò)地線-渡線接觸線-電聯(lián)接-龍家營(yíng)站上行接觸線-梯車(chē)短接線-梯車(chē)本體-梯車(chē)金屬輪-4號(hào)軌構(gòu)成了回路，短接了 a、b絕緣節(jié)，造成1號(hào)軌和4號(hào)軌導(dǎo)通，造成龍山聯(lián)下行電力機(jī)車(chē)通過(guò)時(shí)，1號(hào)鋼軌的牽引電流被分流，導(dǎo)致1號(hào)軌的牽引電流小于2號(hào)軌牽引電流，不平衡系數(shù)K大于5%，龍山聯(lián)下行出現(xiàn)紅光帶。同時(shí)，（1）此閉塞分區(qū)內(nèi)2號(hào)軌和3號(hào)軌在設(shè)計(jì)上通過(guò)扼流變壓器中性線連接，上下行道岔閉塞分區(qū)信號(hào)相互影響。（2）4號(hào)軌和1號(hào)軌連通，導(dǎo)致4號(hào)軌存在牽引電流，但3號(hào)軌沒(méi)有牽引電流，使得不平衡系數(shù)k大于5%，因上述兩點(diǎn)原因，下行著紅光帶時(shí)上行也跟著著紅光帶。

4、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)上述案例分析可知，接觸網(wǎng)檢修作業(yè)時(shí)在道岔處接掛臨時(shí)地線容易出現(xiàn)紅光帶故障，在布置和操作臨時(shí)地線時(shí)要注意軌道電路的影響，避免影響作業(yè)和行車(chē)安全。

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