電氣化鐵路信號設(shè)備保護措施與故障分析

萬樹勛

【摘 要】隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)為促進我國各項事業(yè)的發(fā)展逐步奠定基礎(chǔ)，電氣化鐵路工程建設(shè)就是為適應(yīng)時代發(fā)展要求而實施運用的。電氣化鐵路的投入使用有利于列車高速、重載，也更加有利于提高列車大密度的行車組織運行。列車的快速運行，在方便了人們生活、推動經(jīng)濟發(fā)展的同時，也給鐵路信號設(shè)備帶來了極大的壓力。如果沒有世界一流的有效的抗干擾能力和相應(yīng)的現(xiàn)代化的防護措施，隨著列車的高速運行，機車牽引電流會迅速增大，導(dǎo)致電氣化鐵路信號設(shè)備受干擾程度加大，信號設(shè)備被損壞的情況越來越嚴(yán)重。本文以神朔線為例，經(jīng)過多次現(xiàn)場的調(diào)研與測試，收集了相應(yīng)數(shù)量的有效數(shù)據(jù)與一線資料，對有關(guān)信號設(shè)備的各種故障，有目標(biāo)有針對地進行了對比分析與和反復(fù)論證，找出了產(chǎn)生故障的各種原因，這里提出一些相應(yīng)措施，期望與同行共勉。

【關(guān)鍵詞】電氣化鐵路；信號設(shè)備；保護措施；故障分析

中圖分類號： U228 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）26-0057-003

Protection Measures and Fault Analysis of Electrified Railway Signal Equipment

WAN Shu-xun

（Shenhua， China Shenhua Railway Branch， Yulin， Shaanxi Province 719316，China）

【Abstract】With the rapid social and economic development， science and technology have gradually laid the foundation for the development of various undertakings in our country. The construction of electrified railway projects is implemented to meet the requirements of the development of the times. The electrified railway put into use is conducive to high-speed train， heavy load， but also more conducive to the train to increase the density of the driving organization. The rapid operation of trains， in the convenience of people's lives， promote economic development， but also to rail signaling equipment has brought tremendous pressure. Without world-class and effective anti-interference ability and corresponding modern protection measures， as the train runs at high speed， locomotive traction current will rapidly increase， resulting in increased interference with the electrified railway signal equipment and signal equipment being damaged getting more serious. Taking the Shen-shuo line as an example， after a number of field investigations and tests， we collected a corresponding amount of valid data and first-line data， and conducted contrastive analyzes and repeated demonstrations on various faults related to signal equipment ， To find out the causes of failure， put forward some measures here， I hope counterparts encourage each other.

【Key words】Electrified railway； Signal equipment； Protection measures； Failure analysis

0 前言

隨著我國社會經(jīng)濟等各項指標(biāo)的快速發(fā)展，與國際接軌的現(xiàn)代化程度越來越明顯，建設(shè)社會主義強國的民族偉大復(fù)興的理想正在逐步實現(xiàn)。電氣化鐵路作為運載量最大的交通工具，其安全運行質(zhì)量必須保障，安全是快速的基礎(chǔ)和前提，鐵路是國民經(jīng)濟的大動脈、全國溝通聯(lián)系的紐帶、國民經(jīng)濟建設(shè)的先行行業(yè)。與其它運輸方式相比，鐵路運輸具有運量大、成本低、速度快、安全可靠、能全天候運輸?shù)缺姸鄡?yōu)勢。鐵路信號是鐵路運輸?shù)亩?，是保證行車安全和提高運輸效率的有力工具。如果出現(xiàn)問題，鐵路運輸將陷于癱瘓，整個國民經(jīng)濟將遭受嚴(yán)重損失。在認真分析研究和對各種數(shù)據(jù)做精細化處理的過程中，嚴(yán)格按照鐵道部的相關(guān)安全管理規(guī)定一一對照，在技術(shù)比對研討的基礎(chǔ)上，找到保護信號設(shè)備安全的科學(xué)有效的決策依據(jù)，所以，加強鐵路系統(tǒng)信號設(shè)備的保護，運用有效措施排除一切故障和安全隱患，將風(fēng)險降為零是當(dāng)務(wù)之急，也是最終目標(biāo)。

1 出現(xiàn)故障的基本情況綜述endprint

神朔線自陜西的大柳塔止于山西的朔州西，與神延鐵路、包神鐵路、同蒲鐵路、朔黃鐵路五大鐵路網(wǎng)連線貫通，是西煤東運復(fù)線的重點工程建設(shè)項目之一。本次調(diào)查自神朔線2002年開通以來，重點了解從我段每一次發(fā)生軌道電路故障的具體情況及統(tǒng)計結(jié)果分析來看，基本存在的主要問題如下：

1.1 沿線站點軌道的電壓變化內(nèi)因

通過對神朔鐵路沿線幾個重點車站軌道的多次巡查檢驗，我們發(fā)現(xiàn)由于站點內(nèi)電壓的變化，繼而產(chǎn)生的軌道信號電路故障隨時可能發(fā)生，這也是導(dǎo)致站點軌道電路不明原因的關(guān)鍵所在。筆者在掌握基本情況的基礎(chǔ)上對此進行了深入研究和分析，覺得沿途站點應(yīng)該在保障信號設(shè)備質(zhì)量的前提下，一定要隨時關(guān)注電壓變化情況，并且定期對站點內(nèi)外電氣特性進行測試。在對沿線站點的多次檢查中發(fā)現(xiàn)，站點電壓突然升高，不明原因而且難以一下控制住，有時甚至超過60V，經(jīng)查看很難一下找到故障發(fā)生的主要原因，這必然對信號設(shè)備的正常使用照成極大影響，給列車的正常運行帶來不可忽視的安全隱患。筆者經(jīng)過多次現(xiàn)場勘察，在細致了解情況和認真對比分析后，發(fā)現(xiàn)了主要原因是由于牽引電流非正常串入軌道電路造成的，在初步確定原因的基礎(chǔ)上，查找了產(chǎn)生這種故障現(xiàn)象的相關(guān)歷史資料。經(jīng)過和沿線相關(guān)供電部門的協(xié)商，決定在上一站的送電端解決這一問題，辦法是將扼流變壓器中心連接端子增加一組吸上線，這時再對發(fā)生故障的站點軌道設(shè)備進行測試，所有數(shù)據(jù)都顯示正常，信號設(shè)備運行情況屬于良好常態(tài)。

1.2 自然及外力因素引發(fā)的電路故障

筆者對神朔線電氣化鐵路開通以來發(fā)生的信號設(shè)備電路故障進行調(diào)查，對一些來源于自然天氣變化、雷電干擾等外力破壞因素特別作了詳細了解。對于我段發(fā)生的一些因為雷電襲擊造成鐵路信號設(shè)備損害的故障進行比對分析，發(fā)現(xiàn)其主要原因是當(dāng)年施工安裝設(shè)備時，由于種種原因誤將吸上線和扼流變壓器箱中心連接板以及繼電器箱外皮、引入電纜鋼帶、防雷地線與人身防護地線連成了一體，導(dǎo)致嚴(yán)重起火事故，直接燒毀軌道信號設(shè)備，影響列車正常運行。對于類似這樣的因為人為因素，操作錯誤導(dǎo)致的惡果，應(yīng)該加強整治。因為來源于大自然的雷電災(zāi)害我們無法準(zhǔn)確及時防止，為消除和防止直擊雷襲擊對信號設(shè)備及電路的破壞，主要應(yīng)加強管理，嚴(yán)格按照正規(guī)安裝程序進行施工，避免一切來源于雷電及其它自然因素的損壞。但仔細分析產(chǎn)生這類故障的原因，筆者認為對這些區(qū)段的信號設(shè)備影響不算太大，往往給人們形成無破壞可能的假象，但在實施電氣化運行的鐵路區(qū)段就極其鮮明地會產(chǎn)生因雷電外因引發(fā)的嚴(yán)重起火及其它并發(fā)故障。所以，針對電氣化鐵路信號施工及安全保障的各種《維修規(guī)則》要求地線一定要單設(shè)，線與線之間應(yīng)最少保持20M以上的距離，并且一定要使用性能良好的有效絕緣物資，一次性完善加固防護隔離措施，避免今后由于自然或人為的因素導(dǎo)致絕緣失效，應(yīng)引起高度重視。

1.3 牽引電流造成的軌道電路故障

在這次的調(diào)查處理實踐過程中，主要針對沿線各站點軌道電路的幾大重點環(huán)節(jié)設(shè)施部分進行了檢驗，首先對保險管、硒堆與防雷元件的性能與安裝程序進行了檢查，特別對電壓提升器和電纜燒毀的故障進行了徹底處理，以及對這一系列事故現(xiàn)象的分析，我們發(fā)現(xiàn)，其主要原因是牽引電流在兩條鋼軌中運行失衡，同時有可能因為對雷電等自然因素的防護措施不當(dāng)，這兩方面因素共同導(dǎo)致的。仔細研究分析，筆者認為發(fā)生這類故障的根本原因是對電氣化鐵路安全運行的基本原理認識不清導(dǎo)致的。從鐵路設(shè)備信號維修的角度分析，導(dǎo)致沿線站點鋼軌間牽引電流失衡的主要原因有兩條，一是信號設(shè)備質(zhì)量不過關(guān)；二是由人為原因?qū)е碌?。在?dāng)初施工時為了方便，供電部門的工作人員直接把鐵路沿線站點的桿塔地線與軌道電路一側(cè)的鋼軌連接，這樣勢必導(dǎo)致與吸上線設(shè)置的位置不當(dāng)，造成電氣化鐵路沿線軌道電流的不平衡，從而產(chǎn)生軌道電路故障。

2 影響鐵路信號設(shè)備的主要因素分析

通過這次調(diào)查與分析，筆者認為導(dǎo)致鐵路信號設(shè)備故障的最關(guān)鍵因素是由于牽引電流不平衡造成的。如果沿線站點的牽引電流出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象時，軌道附件的變壓器鐵芯中的磁通就完全不能抵消，信號線圈上自然出現(xiàn)高電壓，這極容易導(dǎo)致鐵路信號設(shè)備的燒毀。 另外，因為大部分軌道電路鋼軌接頭采用的是雙接續(xù)線，由于在室外布置，丟失或因為種種原因被破損的可能性極大。其次，由于沿線站點的扼流變壓器引接線產(chǎn)生斷線或其它自然損壞因素，使引接線端子松動，電壓出現(xiàn)非正常故障，影響信號設(shè)備的正常使用。有時因為扼流變壓器兩個牽引線圈之間的距離不恰當(dāng)，或者是引接線之間距離太近，出現(xiàn)阻抗差異很大的現(xiàn)象，這對信號設(shè)備的功能是一種嚴(yán)重破壞。特別是在急需要工務(wù)換軌的時候，因為人力及其它因素，來不及細致做好防護工作，在列車通過時只有一根鋼軌有牽引電流流過，嚴(yán)重造成電流的不平衡，這種情況下最容易燒毀信號設(shè)備。有時候因為兩條鋼軌之間的絕緣材料出現(xiàn)自然破壞，從而導(dǎo)致電路短路，使兩根鋼軌的牽引電流嚴(yán)重失衡，最終引發(fā)信號設(shè)備損害的不良后果。在鐵路信號設(shè)備工作使用過程中，要特別注意檢查沿線站點塔桿與地面鐵軌連接線的安全，避免出現(xiàn)因天氣等自然因素引發(fā)的兩軌接地電阻不等，造成牽引回流分配不平衡現(xiàn)象，從而導(dǎo)致信號設(shè)備的燒毀。

3 采取的相關(guān)應(yīng)對措施

筆者通過這次調(diào)查，在總結(jié)相關(guān)信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，認真分析了電氣化鐵路信號設(shè)備產(chǎn)生故障的各種因素，在研究比對，與同行反復(fù)論證后，堅持理論聯(lián)系實際的原則，經(jīng)過對工務(wù)及供電等相關(guān)部門的詳細調(diào)查了解，多次反復(fù)研討后，制定了一些有利于保護鐵路信號設(shè)備安全的防護措施。這一系列應(yīng)對措施是在理論學(xué)習(xí)與實踐調(diào)研的基礎(chǔ)上形成的比較符合實際的安全防護方案，并在實踐運行過程中結(jié)合問題實時進行了檢驗。

（1）首先對原設(shè)計的吸上線設(shè)置方案進行驗校，使用固定的專用線路對桿塔的地線進行連接，同時一定要與相關(guān)供電部門進行協(xié)商，在回流線上找出最恰當(dāng)?shù)奈恢脤⑵浣y(tǒng)一接；

（2）根據(jù)施工現(xiàn)場情況，對于路徑在橋上或其它比較潮濕的地方，以及地面存放大量金屬物的處所，必須采用架空地線的方法將桿塔地線連接，并且采取有效絕緣防護措施進行保護；endprint

（3）形成嚴(yán)格的規(guī)章制度，提高工作人員的技術(shù)水平。必須對信號設(shè)備隨時查看，并且形成定期檢查的規(guī)章制度。在鐵路沿線各站點加強信號設(shè)備的保護和安全檢查，確保沿線鋼軌間接續(xù)線的正常布置和無破損；一定要把軌道附件扼流適配器箱的連接線換成帶裸扣的等阻引接線；有的站點吸上線主要采用裸露的扁鋼，這樣泄露很大。應(yīng)該把裸露的扁鋼換成電力電纜，最好使用高性能防松緊固件來將其固定好。

（4）重點加強軌道電路的安全防護工作。按照鐵路部門的相關(guān)規(guī)定，根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況，認真做好鐵路區(qū)段軌道電路的定期和實時巡視工作，確保任何區(qū)段的鋼軌接續(xù)線、抗流引接線和跳線的完好無損，加強高質(zhì)量的絕緣防護工作，一定要把區(qū)段鋼軌的底部與地面金屬物隔離并且采取有效絕緣措施。神朔線的各個區(qū)段站點，在設(shè)備電路正線回流比較集中的地方，增加了扼流適配器裝置，通過扼流適配器的有效功能確保不會受到來自牽引電流、雷電流的干擾。

（5）在注重技術(shù)保障的同時一定要加強內(nèi)部管理。在各行各業(yè)都注重管理實效的今天，內(nèi)部控制理論正逐步深入人心。一個單位的管理階層為確保能夠在最短時間有效實施工作目標(biāo)，在此過程中為了實現(xiàn)目標(biāo)而制定的各種政策、措施和管理程序，稱之為內(nèi)部管理。而對于鐵路信號安全工作實施內(nèi)部管理，主要在工作過程中采取的一系列自我約束、調(diào)整、規(guī)劃等的具體措施、操作方法和有效策略。我們?yōu)榱嗽谝?guī)定時間內(nèi)完成既定目標(biāo)，有效保障信號設(shè)備的安全運行，必須制定一系列相應(yīng)的符合實際的運營規(guī)則和各種規(guī)章制度，以此來規(guī)范自己的操作行為，確保使鐵路安全工作進入良性循環(huán)的運行軌道。內(nèi)部控制活動一定要在結(jié)合實踐的基礎(chǔ)上實施，要從理論方面做到有章可循。大量事實證明，這種源于實踐的內(nèi)部管理規(guī)則當(dāng)初制定的越嚴(yán)密細致，日后在管理實踐中發(fā)生的錯誤就越來越少，承擔(dān)的風(fēng)險就越來越小，管理工作在有序的約束中更能體現(xiàn)出高效。

4 加強鐵路信號系統(tǒng)的信息化建設(shè)

我國鐵路運行逐漸在從傳統(tǒng)方式轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代科技化、信息化、智能化的發(fā)展方向，互聯(lián)網(wǎng)信息化技術(shù)正處于主導(dǎo)地位，現(xiàn)代鐵路信息化也在趨于安全保障的重要地位。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，特別是對可靠性和冗余容錯技術(shù)的深入研究，車站信號聯(lián)鎖安全技術(shù)也正在不斷的更新和發(fā)展。信息化技術(shù)對于交通運輸安全保障發(fā)展轉(zhuǎn)變起到了積極地促進作用，有效的將鐵路信號設(shè)備通過信息化建設(shè)納入安全保障范圍，使先進科學(xué)技術(shù)與信息技術(shù)相結(jié)合，提高鐵路信號系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行質(zhì)量。加強鐵路系統(tǒng)信號設(shè)備的信息化建設(shè)，不僅能夠有效提升我國交通運輸安全和經(jīng)濟繁榮與社會穩(wěn)定，還可以促進其它各行各業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展步伐。習(xí)總書記在十九大報告中明確要求黨員干部要，“善于運用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息化手段開展工作”。為了進一步做好鐵路沿線各站點信號設(shè)備的安全保障工作，為現(xiàn)代化鐵路和列車的高速運行營造安全環(huán)境，必須增強運用科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展的本領(lǐng)，要放眼世界、緊跟時代發(fā)展步伐，以創(chuàng)新精神促進安全保障工作。為了保證行車安全和必要的通過能力，信號、道岔與進路之間必須以必要的技術(shù)手段保持一定的制約關(guān)系和操作順序，稱這種制約關(guān)系和操作順序為聯(lián)鎖，用計算機技術(shù)來實現(xiàn)的系統(tǒng)成為計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)?？v觀國內(nèi)外的發(fā)展形勢，將互聯(lián)網(wǎng)信息化技術(shù)應(yīng)用在鐵路系統(tǒng)的信息化建設(shè)中是新的發(fā)展趨勢，而且對于優(yōu)化資源配置、提供及時有效的安全保障信息特別有利。實施信息化建設(shè)有利于使傳統(tǒng)鐵路運行方式轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)代化高鐵運行的發(fā)展方向，促進安全與效率的提升。對于近年來鐵路運行過程中信息化的逐漸滲透與轉(zhuǎn)型，已經(jīng)為我們帶來了很大社會效益和經(jīng)濟效益。

5 結(jié)語

加強電氣化鐵路信號設(shè)備的實時保護，針對實際情況，采取有效措施進行合理布置相關(guān)線路，以精細化的原則消除一切安全隱患，把由于信號設(shè)備故障導(dǎo)致的事故和風(fēng)險排除在外。通過在實踐過程中的檢驗，一切排除信號系統(tǒng)弱電干擾的最佳方法，還應(yīng)該從強電入手解決，這是治本的有效措施。在充分保障鐵路信號設(shè)備安全的狀況下，才能確?，F(xiàn)代高速電氣化鐵路的安全運行。

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