鐵路信號電路虛接故障的分析與處理解析

陳思哲

【摘 要】隨著鐵路列車速度的不斷提升，對鐵路自動控制系統(tǒng)的可靠性要求也越來越高，為了實(shí)現(xiàn)鐵路信號的自動控制運(yùn)用了大量的模擬電路，這些電路雖然形式和用途不同，但都是使用電線（電纜）或者導(dǎo)線連接起來的，所以信號設(shè)備上的電路連接質(zhì)量很重要，經(jīng)常發(fā)生由于連接或使用中發(fā)生的線路間接觸不實(shí)，以下敘述為“虛接”，從而造成行車設(shè)備故障中斷，最后影響行車。

【關(guān)鍵詞】鐵路信號；電路虛接故障；分析；處理

一、提出問題

經(jīng)統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場設(shè)備電路發(fā)生虛接的問題，產(chǎn)生的主要原因有以下方面：

1.設(shè)備配線間連接工藝不良。如電纜接續(xù)壓接或焊接時簡化工藝標(biāo)準(zhǔn)，沒有將接頭處做實(shí)。有時施工條件差，施工環(huán)境潮濕也將造成電路連接工藝質(zhì)量的下降。

2.固定連接線頭的螺絲在運(yùn)用過程中發(fā)生松動。許多電路的線頭連接處都是用螺絲擰緊固定的，這些螺絲要采取必要的防松措施，如：加彈簧墊圈（備帽）緊固措施沒有到位，或運(yùn)用中螺絲反松，因?yàn)榫o固力量不足造成的電路虛接。

3.使用焊接或壓接方式連接的端子，因老化形成的焊接質(zhì)量或壓接力量不足造成的虛接問題。

4.有時電路中通過較大的沖擊電流時，也會造成電路發(fā)生虛接現(xiàn)象。經(jīng)總結(jié)，由于這些虛接問題產(chǎn)生的原因不同，發(fā)生虛接故障后，相當(dāng)于在電路中串入了電阻效應(yīng)，其電阻值也是無法確定的。因而當(dāng)發(fā)生此類故障時，在分析和處理時就顯得非常困難。以下通過對一些鐵路現(xiàn)場發(fā)生電路虛接問題的實(shí)例分析，使現(xiàn)場人員能夠提前預(yù)防虛接故障影響，發(fā)生故障后能夠快速準(zhǔn)確的找到故障點(diǎn)的目的。

二、舉例分析

（一）故障現(xiàn)象

某區(qū)間3208G為ZPW-2000A型軌道電路，一次改變運(yùn)行方向后軌道電路發(fā)生紅光帶，在衰耗盤測試孔測得軌入電壓較低。

（二）處理過程

故障處理人員在軌道電路反向的狀態(tài)下，首先重點(diǎn)測量接收器反向相鄰軌道條件電壓+24V，電壓值正常。之后測量室內(nèi)送受電端通道上QZJ后接點(diǎn)，QFJ前接點(diǎn)間的電路電壓值，送端通道上的功出電壓在QZJ后接點(diǎn)間電壓正常，約為110V（發(fā)送器調(diào)整在4級電平檔位），而在接收通道上QFJ第3、4組接點(diǎn)處測量電壓降低為原理的1/3，在反向接收端電纜模擬網(wǎng)絡(luò)盤上測試設(shè)備側(cè)電壓時，電壓值較正常值稍大，此時才確定為接收通道故障，經(jīng)過進(jìn)一步查找，排除了虛接故障點(diǎn)?？偨Y(jié)整個故障處理過程：不能快速準(zhǔn)確的去反向接收通道電路上測量，而是直接根據(jù)判斷去查找與正向不同部分電路，耽誤了大量的故障處理時間，且逐步找到故障后，也不能準(zhǔn)確斷定故障點(diǎn)。

（三）原因分析

對于ZPW-2000A型軌道電路來說，正方向時QZJ吸起，QFJ落下，通過QZJ前接點(diǎn)、QFJ后接點(diǎn)、電纜模擬網(wǎng)絡(luò)、室外軌道電路形成了電氣回路，軌道正常工作。反向時發(fā)送接收通道電路是靠QZJ落下，QFJ吸起接點(diǎn)條件區(qū)分的，通過QZJ后接點(diǎn)、QFJ前接點(diǎn)、電纜模擬網(wǎng)絡(luò)、室外軌道電路形成的回路。在這個故障查找過程中走了許多彎路，主要原因是：當(dāng)區(qū)間反向后3208G出現(xiàn)的紅光帶，分析認(rèn)為應(yīng)該與正方向時已經(jīng)使用過的通道回路無關(guān)。所以故障查找人員才特別注意QZJ落下，QFJ吸起動作后的差別電路部分，尤其是先考慮排除接收器上小軌道的反向條件電路，還重點(diǎn)查找了通道上區(qū)間反向繼電器動作后的區(qū)分電路，雖然之后發(fā)現(xiàn)了軌道電路接收通道上的電壓較低，但還是果斷確定故障點(diǎn)，由此延長了故障處理時間。從本故障來看，是一個電路虛接性質(zhì)的問題，虛接位置在正方向發(fā)送（反向接收）通道上，應(yīng)該是在虛接點(diǎn)處形成了一個約50～70歐的電阻效應(yīng)，當(dāng)電路在正方向時，由于后續(xù)電路（既向室外直到接收器端）的電阻值約為450歐姆，這兩個電阻在電路中為串聯(lián)關(guān)系。經(jīng)過計(jì)算，功出電壓為110V時，虛接點(diǎn)分得的電壓約10V，而負(fù)載方向上電壓仍可維持在100V左右，此時對整電路電壓來說沒有多少影響，一直到接收端的電壓還能達(dá)到原電路電壓的90%，軌道電路能夠正常工作。當(dāng)電路轉(zhuǎn)向反向時，電路中原來的發(fā)送端變?yōu)榱私邮斩?，正常工作時，接收端電纜模擬網(wǎng)絡(luò)盒后電壓約為2～3V，其虛接點(diǎn)后續(xù)的電路負(fù)載電阻不過30歐，這個負(fù)載電阻與虛接處的電阻也是串聯(lián)關(guān)系，這時負(fù)載電阻上分得的電壓僅0.8V左右，大多數(shù)電壓。被虛接電阻消耗，使接收端得到的電壓僅剩正常值的30%，接收器輸入電壓不能達(dá)到要求的1.33V（根據(jù)查表），接收器不能輸出GJ吸起的執(zhí)行電壓24V，最終使軌道電路產(chǎn)生紅光帶。

三、鐵路信號電路虛接故障案例及處理

（一）軌道電路故障以及處理措施

1.故障原因：

（1）鋼軌折斷很容易使得軌道電路發(fā)生空閑紅光帶，這是一種常見的故障問題，通常在冬天寒冷天氣中發(fā)生幾率大，如果鋼軌折斷，那么軌道電路會一直出現(xiàn)紅光帶，所以很容易被工作人員發(fā)現(xiàn)和檢測出來。而在春天季節(jié)或者是隧道環(huán)境內(nèi)，就算是鋼軌折斷，斷切面之間也會存在小部分的接觸，為故障檢測工作帶來一定的難度，工作人員很難快速的確定故障位置。

（2）絕緣接頭故障，其通常是單側(cè)絕緣接觸不良造成的，并且也很容易使另一側(cè)受到扣件因素影響出現(xiàn)短路故障。不僅如此，極性交叉位置的絕緣接頭也會經(jīng)常出現(xiàn)短路現(xiàn)象，從而造成空閑紅光帶。

（3）其他位置短路、設(shè)備故障、自然災(zāi)害以及其他因素干擾等也會導(dǎo)致空閑紅光帶。

2.處理措施：

（1）加大對鋼軌的管理和維護(hù)。在鐵路運(yùn)輸過程中，工作人員需要對鋼軌情況進(jìn)行定期的檢查和維護(hù)，了解鋼軌易發(fā)生故障的時間和位置，并且在該階段加大檢查頻率，確保鋼軌能夠在冬天易發(fā)故障時間也能正常運(yùn)行。在具體的檢查和維護(hù)工作中，工作人員應(yīng)該對脫落的或者磨損嚴(yán)重的螺栓進(jìn)行及時的調(diào)整和換新，認(rèn)真排查每一個絕緣接頭，避免絕緣接頭出現(xiàn)短路現(xiàn)象。

（2）保證零扣件和相關(guān)設(shè)備的質(zhì)量，加強(qiáng)監(jiān)管工作。在軌道電路的具體施工中，應(yīng)該根據(jù)施工要求選擇合適的、絕緣效果好以及質(zhì)量好的零扣件，確保施工的質(zhì)量。在施工完成之后，還要對其進(jìn)行反復(fù)的檢測和調(diào)試，確保準(zhǔn)確無誤后方可運(yùn)行。endprint

（二）內(nèi)室外故障以及處理措施

從性質(zhì)角度分析，軌道電路主要包括短路和開路兩種故障；而從發(fā)生地點(diǎn)分析，則是能夠分為室內(nèi)故障與室外故障，在故障查找和處理中應(yīng)該遵循先室內(nèi)再室外的順序，結(jié)合故障的具體情況，采取針對性的處理措施。

1.室內(nèi)故障

當(dāng)無法準(zhǔn)確判斷室內(nèi)故障時，我們可以通過萬用表對受電端子和送電端子進(jìn)行測量，當(dāng)測線和正線送電端子的電壓分別為220V和110V時，表明室內(nèi)送電情況良好。相反的，則可以判斷室內(nèi)送電系統(tǒng)出現(xiàn)故障。同時，當(dāng)受電端子比正常電壓高，這就表明室內(nèi)受電系統(tǒng)出現(xiàn)故障；相反的，當(dāng)受電端子明顯低于正常電壓，需要先將受電端子甩開，然后再進(jìn)行測量，當(dāng)電壓出現(xiàn)上升現(xiàn)象，則室內(nèi)存在故障點(diǎn)，當(dāng)電壓還是較低時，則應(yīng)該到室外查找故障點(diǎn)。

2.室外故障

在測量過程中，如果發(fā)現(xiàn)軌條電流低，軌面電壓高時，說明出現(xiàn)開路故障，其中回路電流逐漸下降，送電端電壓逐漸上升。相反的，如回路電流逐漸上升，而送電端電壓逐漸下降，這時就是短路故障。

（三）ZD6道岔控制電路的常見故障及處理

1.表示電路故障及處理

當(dāng)ZD6道岔失去表示時，首先應(yīng)確認(rèn)故障點(diǎn)在室內(nèi)還是室外。第一時間應(yīng)在分線盤用交流220V測量X1，X3，如果有交流110V，說明故障在室外斷路狀態(tài)。這是要查看室外X1，X2，X3軟線是否配錯或是二極管是否擊穿；如果沒有交流110V，可判斷為室外短路或者是室內(nèi)故障。這時室外要查看是否有軟線或電纜封連，室內(nèi)應(yīng)該差看道岔表示電源保險是否跳閘，看BD1-7表示變壓器配線是否按照一次線圈配到接點(diǎn)3，4上，二次線圈配到接點(diǎn)53，63上。施工過程中經(jīng)常會出現(xiàn)線圈1，2和3，4配錯的情況，應(yīng)特別注意。

2.啟動電路故障及處理

當(dāng)?shù)啦聿荒馨鈩踊蚩辙D(zhuǎn)時，應(yīng)反復(fù)的定反位操縱，觀察現(xiàn)象。當(dāng)把道岔從定位往反位搬動時，用直流220V表檔測X2，X4；當(dāng)?shù)啦碛煞次幌蚨ㄎ话釀訒r，測X1，X4。如果表針有有超過一半的浮動，證明故障點(diǎn)在室外，應(yīng)查看電纜及軟線的配線。如果表針不動，說明組合內(nèi)部配線錯誤或組合連接分線盤的配線錯誤，逐一查找。

（四）區(qū)間常遇的電路故障及處理

1.區(qū)間GJ不吸的處理。在區(qū)間模擬實(shí)驗(yàn)中，會遇到區(qū)間軌道繼電器不吸起的情況，一般可通過以下幾個步驟的檢查就會快速找出GJ不吸的原因。

（1）發(fā)送器載頻調(diào)整端子連接對不對。如果端子連接錯誤頻率不對，GJ肯定不吸；

（2）發(fā)送器輸出電平是否符合要求，也就是電壓太小肯定不吸；

（3）模擬盤鈕子開關(guān)是否接通或者扳閘是否損壞，吸起落下尖頭必須標(biāo)注清楚；

（4）接收器載頻調(diào)整是否正確，如果發(fā)送接收頻率不對應(yīng)GJ也不西；

（5）收器電平調(diào)整主軌道連接是否正確；

（6）檢查區(qū)段模擬小軌道檢查條件有沒有24V電源，它是GJ吸起的必要條件。

2.接受器小軌道選型錯誤、XGJ不工作的處理。在區(qū)間模擬試驗(yàn)過程中會經(jīng)常遇到小軌道繼電器不吸的問題，從而導(dǎo)致主軌道也不吸影響到整體試驗(yàn)進(jìn)程，快速查找小軌的具體的方法如下：

（1）要確認(rèn)把發(fā)送器調(diào)成9級功出電平，在區(qū)間綜合柜上，將區(qū)間每個信號點(diǎn)處相鄰兩個區(qū)段的FS和JS用封線連接。

（2）在該信號點(diǎn)所在區(qū)段的衰耗盤上測得XG、XGH電壓為30-40V左右，同時在該信號點(diǎn)后方相鄰區(qū)段衰耗盤上測得XGJ、XGJH電壓也為30-40V。如果XG、XGH無電壓，可調(diào)整小軌道選型Z、F端子配線，依次快速測量檢查，沒有電壓的信號點(diǎn)則為故障點(diǎn)。

四、采取措施

總結(jié)類似電路虛接故障，結(jié)合發(fā)送接收通道上電壓值和負(fù)載不同的電路特點(diǎn)，抓住虛接故障的規(guī)律，找到判斷此類故障的捷徑，學(xué)會處理故障方法。（2）加強(qiáng)微機(jī)監(jiān)測分析和測試，在舉例中正向時發(fā)生虛接，會使負(fù)載電壓降低10%，在微機(jī)監(jiān)測中會記錄輸入電壓明顯波動，如果及時細(xì)心查找波動原因，能夠提前發(fā)現(xiàn)這個虛接隱患。（3）由于QZJ和QFJ長期只處在一個位置，斷開接點(diǎn)使用時容易發(fā)生虛接問題，這就要電務(wù)人員要增加改方試驗(yàn)，當(dāng)發(fā)生故障后多動作幾次QZJ和QFJ，使接點(diǎn)的自由行程發(fā)揮作用，消除虛接點(diǎn)。也可采用并聯(lián)冗余接點(diǎn)的辦法減少接點(diǎn)虛接問題的發(fā)生。（4）加強(qiáng)電路施工時的焊接工藝和日常維護(hù)水平，增加使用熱敏成像對端子或配線的檢查，通過電路虛接時的熱效應(yīng)提前發(fā)現(xiàn)問題。

五、結(jié)束語

綜上所述，鐵路信號電路虛接常見故障及處理，均為鐵路信號施工及維護(hù)工作實(shí)際總結(jié)。通過分析總結(jié)，以期對其他相關(guān)工作提供借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]高繼項(xiàng).鐵路信號基礎(chǔ)知識[M].中國鐵道出版社，2008.

[2]北京全路通信信號研究設(shè)計(jì)院編制.ZPW-2000A無絕緣移頻自動閉塞系統(tǒng)技術(shù)培訓(xùn)教材[M].中國鐵道出版社，2010.

[3] 王 嵐.關(guān)于鐵路信號 25Hz 相敏軌道電路施工問題的研究[J].技術(shù)與市場，2016，05：181+183.

[4]陳 娟，鐘竟瑜，顏 俠，等.高速化鐵路 25Hz 相敏軌道電路的故障分析與處理[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，14：56～57.endprint