关于沪宁高铁绝缘节烧熔问题的分析研究

张德权 上海客专维修基地

沪宁高铁，2010年7月1日开通运营，最高运行速度350 km/h，每天开行动车组列车108对。开通半年多时间后，在无锡、镇江、苏州等站，出现了多处绝缘节烧熔问题。本文以无锡站为例，对这一现象及其原因进行分析研究。

1 现场调查

（1）回流切断点设置情况

沪宁高铁无锡车站为7股道车站（见图1），正线IG、IIG回流通道无切断，全站回流切断的位置共计5处，均为一端有空扼流，一端无空扼流的方式，切断位置如下：

5G、6G在股道尽头上行信号机处切断回流通道；

4G、7G在连接正线的道岔弯股处切断回流通道；

3G在股道外方岔区与进入7G的道岔连接处切断回流通道。

图1 无锡站回流切断点设置情况

（2）回流点设置情况

上行方向在上行出站后约300 m处，212号、170号杆塔处，通过上下行设置空扼流构成完全横向连接后连接至PW线。

下行方向在车站内，IG、IIG间通过横向连接构成的回流连接。在61号、52号杆塔处，通过已有扼流中心点构成横向连接（无接地）后连接至PW线。

（3）绝缘节处烧熔情况

无锡站所有扼流中心点有连接的绝缘节处均无放电烧熔的情况，中心板连接良好。在设有回流切断点的5处绝缘节处均存在放电烧熔情况，均为列车运行时轮对离开的那侧钢轨。

最严重的是13号道岔前端连接正线的绝缘切断处，已经将绝缘片碳化，轨面有烧熔的凸凹，钢轨切面处也有放电烧熔的痕迹（见图2）。

图2 13号道岔前端绝缘烧熔情况

观察动车组经过13号道岔前端连接正线的绝缘切断处时，动车组前部和中部的部分轮对经过该绝缘节时会在轮轨接触位置出现高亮的弧光。

2 测试分析

通过对无锡车站4G的回流情况（测试点设在4G的上行咽喉侧）进行反复测试发现，车体进入股道前，无电流流经测试点，列车全部经过了13号岔前的绝缘节位置以后，测试点无电流，一个完整的电流流经波形如图3所示，记录了列车驶入和驶出整个过程中流经测试点的电流情况。

图3 车列驶入/出股道（含经过13号岔前）的完整回流情况

由于动车组的动力是分散的，泄流也是分散的，类似多个顺序排列的电流源，因此，在动车组逐节驶出绝缘节的过程中，牵引回流呈阶梯状下降，直至车列完全驶出，动车组从股道启动至驶出13号岔前绝缘节的过程中4G回归电流分布如图4所示。

图4 4G回归电流分布图

从测试情况看，8：39发车的动车组经过约24 s左右时间达到最大电流433 A，此时第一泄流轮对越过绝缘节（烧熔位置），再经过约10 s左右时间，车列全部越过绝缘节，电流从433 A下降为零。

表 1 是 6：30-15：00 时段内，驶入和驶出时最大电流统计情况。

表1 最大电流统计

表2是按次统计电流最大值和平均值情况。

表2 统计电流最大值和平均值

3 结论

根据调查、测试及分析，得出如下结论：

（1）在牵引回流切断点处出现电流切断拉弧是在单端"一头堵"的回流设计原则下的通用问题，未断开的位置无拉弧烧熔现象。

所有有电流切断点的位置均有烧熔现象，但位置不同烧熔程度差别较大。未断开的位置两处有中心板连接，不存在回流通路的切换，因此该处不会有闪弧情况出现。

（2）有烧熔痕迹处均为列车运行时轮对离开的钢轨侧。

烧熔绝缘是电流切断拉弧造成。在列车通过该处绝缘节时，电流流向在绝缘节两侧区段切换，在切断本段已建立回流电流通道时发生切断拉弧。

（3）出发进路上切断点的钢轨烧熔程度要比接车进路上切断点的钢轨烧熔程度严重。

①主要原因是列车经过上行出站进路上的切断点时比经过下行进站进路上的切断点时电流大造成。

列车在下行接车进路上通过牵引回流断点时为减速阶段，通过对4G牵引回流的测试分析，在接车时牵引回流较小，平均电流为55 A，最大电流为91 A。

列车在上行发车进路上通过牵引回流断点时为提速阶段，电流较大，平均电流达到243 A，是接车平均电流的4.4倍，最大电流为433 A，是接车最大电流的4.8倍。

②列车运行频次（4G+6G）大于(5G+7G）是次要原因。每月分别为（4G+6G）：2039 次，（5G+7G）：965 次。

（4）通过进一步调查分析，沪宁高铁镇江、常州等站烧熔绝缘原因与无锡站相同。

4 建议采取措施

绝缘节两侧拉弧烧熔会影响相邻区段的轨端绝缘，更加不容忽视的是可能使接头部位钢轨机械性能受到影响，缩短钢轨使用寿命，给线路的安全性造成隐患，且随时间推移对钢轨的伤害将大大增加。另外，由于广泛采用胶粘绝缘，更换困难且施工量大、施工时间长，对行车影响很大，为维修带来了很大的负担。可以从如下两个方面入手加以解决：

（1）合理布置该牵引回流切断点的位置，设置于列车电流较小的区域，能够有效改善拉弧烧熔程度。

修改牵引回流切断点设置原则，宜将切断点设置在接车进路侧的股道上，兼顾考虑到反向发车情况，不宜将切断点设置在进路上的岔前绝缘处。为了确保不会通过车体连通迂回回路，不宜将回流切断点设置在股道中心的分割点上。

（2）取消牵引回流的切断点，消除由于大电流转换切断造成拉弧的根源。

设置侧线弯股牵引回流切断点的原因，是为了避免由于相邻股道构成迂回回路造成断线无法检查的问题。建议研制采用新型站内轨道电路系统，即使存在迂回回路，也能确保断线检查，无需进行牵引回流的切断，彻底解决该类问题。