道床電阻與ZPW-2000G軌道電路設(shè)置的分析

佘定國(guó)

（中國(guó)鐵路廣州局集團(tuán)有限公司懷化電務(wù)段，湖南懷化 418000）

1 概述

改建鐵路重慶至懷化線梅江至同田灣段增建二線行進(jìn)于云貴高原東緣，線路自渝黔省界開(kāi)始，經(jīng)大路河、蘭橋、孟溪、普覺(jué)、沙壩、桃映、觀音山等鎮(zhèn)，于銅仁附近又沿錦江而下，經(jīng)過(guò)九龍洞國(guó)家風(fēng)景名勝區(qū)，而后在錦和進(jìn)入沅麻紅色盆地丘陵地區(qū)，直至終點(diǎn)同田灣。

既有線路自渝黔省界開(kāi)始包含梅江站、蘭橋站、孟溪站、普覺(jué)站、沙壩村站、桃映站、觀音嶺站、銅仁站渝懷場(chǎng)、銅仁東站、漾頭站、郭公坪站、錦和站、齊天坪站及同田灣站，共14個(gè)車(chē)站。

線路橋梁總長(zhǎng)約為21.6 km，均為混凝土橋梁，其中最長(zhǎng)的為錦和錦江大橋，約為646 m；隧道總長(zhǎng)約為41.5 km，均為有砟隧道，其中最長(zhǎng)的為盤(pán)龍坡隧道，約為2.4 km，長(zhǎng)度超過(guò)700 m的共計(jì)20處。

渝懷增建二線工程，長(zhǎng)大橋隧較多，氣候潮濕，線路道床電阻對(duì)軌道電路的工作質(zhì)量影響較大。為確保渝懷線自動(dòng)閉塞軌道電路區(qū)段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)合理以及開(kāi)通后最大限度地避免因線路環(huán)境影響，導(dǎo)致軌道電路故障頻發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。在項(xiàng)目之初，開(kāi)展了線路環(huán)境的調(diào)研與道床電阻的測(cè)量工作，并根據(jù)調(diào)研結(jié)果統(tǒng)籌考慮既有線、新建線軌道電路區(qū)段的設(shè)置劃分問(wèn)題，制定區(qū)間軌道電路的調(diào)整方案。

2 調(diào)研分析

2.1 道床電阻調(diào)查測(cè)量

渝懷鐵路既有線區(qū)間原為半自動(dòng)閉塞，車(chē)站接近區(qū)段軌道電路為ZPW-2000A制式軌道電路，接近區(qū)段以外的區(qū)間沒(méi)有設(shè)置軌道電路。

在懷化電務(wù)段多年的運(yùn)營(yíng)維護(hù)中，總結(jié)和積累了相當(dāng)多的應(yīng)用、運(yùn)用數(shù)據(jù)。項(xiàng)目啟動(dòng)之初，對(duì)其使用的接近區(qū)段軌道電路的道床漏泄情況進(jìn)行匯總分析，組織調(diào)查了各個(gè)車(chē)站接近軌道電路區(qū)段的調(diào)整情況，并對(duì)其進(jìn)行理論推算，典型道床電阻推算值如表1所示。

從表1中可以看出，維護(hù)結(jié)果與推算結(jié)果基本一致，根據(jù)中國(guó)鐵路廣州局集團(tuán)有限公司電務(wù)部印發(fā)的《關(guān)于做好渝懷線ZPW-2000G軌道電路上道工作的函》（電函[2019]57號(hào)），要求“針對(duì)渝懷線隧道、橋梁多，現(xiàn)場(chǎng)道床電阻低的問(wèn)題，開(kāi)展既有線和新線全線道床電阻等現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用環(huán)境測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量工作。其中隧道地段14個(gè)測(cè)量點(diǎn)、路基地段9個(gè)測(cè)量點(diǎn)、橋梁路基混合地段3個(gè)測(cè)試點(diǎn)、隧道路基混合地段5個(gè)測(cè)量點(diǎn)、隧道橋梁混合地段1個(gè)測(cè)試點(diǎn)。測(cè)試結(jié)果舉例如表2所示。

從測(cè)量過(guò)程及結(jié)果可見(jiàn)，個(gè)別隧道內(nèi)環(huán)境潮濕，排水效果不好，導(dǎo)致道床漏泄較大，低于《ZPW-2000軌道電路技術(shù)條件》（TB/T 3206-2017）有砟軌道線路軌道電路可靠工作長(zhǎng)度最低道砟電阻的要求，雨季尤為明顯，不利于軌道電路的傳輸。

2.2 既有線不能一次性調(diào)整區(qū)段情況

根據(jù)懷化電務(wù)段多年運(yùn)營(yíng)維護(hù)中總結(jié)和積累的應(yīng)用、運(yùn)用數(shù)據(jù)，匯總得出2017年、2018年涉及不能一次性調(diào)整的區(qū)段共計(jì)13個(gè)。軌道電路不能實(shí)現(xiàn)一次調(diào)整，極大地增加現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的難度和工作量，降低運(yùn)輸效率。典型區(qū)段詳細(xì)情況如表3所示。

表3 不能一次性調(diào)整區(qū)段情況統(tǒng)計(jì)Tab.3 The sections cannot be adjusted at one time

其中觀音嶺站X2JG二次調(diào)整次數(shù)較多，因此以觀音嶺站X2JG為例對(duì)其進(jìn)行道床電阻實(shí)際測(cè)量，同時(shí)收集室內(nèi)數(shù)據(jù)進(jìn)行道床電阻推算，用以驗(yàn)證道床電阻推算的準(zhǔn)確性。X2JG道床電阻實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與推算結(jié)果如表4、5所示。

表4 X2JG道床電阻實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)Tab.4 Measured resistance of ballast X2JG

表5 X2JG道床電阻推算結(jié)果Tab.5 Calculation resistance of ballast X2JG

通過(guò)觀音嶺站X2JG實(shí)際測(cè)量道床電阻與推算數(shù)據(jù)對(duì)比，誤差不大于10%。在此基礎(chǔ)上，對(duì)2017年至2018年不能一次性調(diào)整區(qū)段調(diào)整前、后適應(yīng)道床電阻進(jìn)行理論推算，典型推算數(shù)據(jù)如表6所示。

表6 二次調(diào)整區(qū)段調(diào)整前后適應(yīng)的道床電阻Tab.6 Suitable ballast resistance before and after adjustment in the secondary adjustment section

通過(guò)分析，調(diào)整前、后的區(qū)段最低道床電阻范圍已達(dá)到0.5～0.8 Ω·km。

2018年比2017年不能一次性調(diào)整區(qū)段調(diào)整次數(shù)減少的主要原因?yàn)楦鼡Q長(zhǎng)鋼軌，同步對(duì)鋼軌扣件系統(tǒng)、橡膠墊板進(jìn)行更換，一定程度上改善了線路環(huán)境，繼而道床電阻升高，調(diào)整次數(shù)減少。

3 解決措施

3.1 線路整治

通過(guò)前期對(duì)既有線路的調(diào)查分析，針對(duì)上述問(wèn)題對(duì)線路進(jìn)行排查整治，采取如道砟清篩，更換鋼軌扣件系統(tǒng)，拆除線路中不良接地等措施改善線路環(huán)境。以郭公坪站陰山岔2號(hào)隧道外方（重慶方面）為例，工務(wù)人員對(duì)該區(qū)域的鋼軌扣件系統(tǒng)進(jìn)行更換。同一測(cè)量點(diǎn)更換前、后的道床測(cè)量數(shù)據(jù)如表7所示。

表7 線路環(huán)境整治前后道床電阻對(duì)比Tab.7 Comparison of ballast resistance before and after line environmental renovation

從整治前、后的測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，效果明顯，道床電阻提高近83%。

3.2 區(qū)段分割設(shè)置

雖然線路整治措施在一定程度上能有效提高道床電阻，但在大長(zhǎng)隧道內(nèi)，環(huán)境潮濕，在暴雨等惡劣天氣下，道床電阻仍然下降嚴(yán)重，根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)，不能一次性調(diào)整區(qū)段多為隧道區(qū)段。在低道床環(huán)境下，區(qū)段長(zhǎng)度與軌道電路工作的穩(wěn)定性有直接關(guān)系，以區(qū)段長(zhǎng)度750 m和1 400 m為例，計(jì)算并繪制道床電阻與軌入電壓的關(guān)系曲線，如圖1所示。

圖1 道床電阻與軌入電壓的關(guān)系曲線Fig.1 The relation curve between ballast resistance and feed-in voltage

從圖1中可以看出，在道床電阻同為0.5 Ω·km條件下，區(qū)段長(zhǎng)度750 m的軌入電壓值明顯高于區(qū)段長(zhǎng)度為1 400 m的軌入電壓值，故長(zhǎng)度相對(duì)短的區(qū)段適應(yīng)低道床環(huán)境的能力更強(qiáng)，所以隧道、橋梁地段通過(guò)分割，控制區(qū)段長(zhǎng)度基本在750 m以下，基本能滿(mǎn)足軌道電路一次調(diào)整的要求。

3.3 軌道電路調(diào)整

鑒于既有線不能一次性調(diào)整區(qū)段的調(diào)整情況及數(shù)據(jù)，結(jié)合各區(qū)段所處的線路環(huán)境，有針對(duì)性的出具軌道電路調(diào)整參考表，例如混合道床線路，通過(guò)仿真建模，出具的調(diào)整表更加接近現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境。為解決暴雨時(shí)節(jié)道床電阻驟降導(dǎo)致軌道電路出現(xiàn)“紅光帶”的現(xiàn)象，制定出特殊調(diào)整方案，并出具特殊軌道電路調(diào)整參考表，保障ZPW-2000G軌道電路傳輸性能。

4 結(jié)束語(yǔ)

ZPW-2000系列軌道電路，是中國(guó)鐵路安全性高、傳輸性能較好的自動(dòng)閉塞制式，并在全國(guó)得到大面積的應(yīng)用。渝懷線環(huán)境多樣，隧道橋梁較多，所處地域雨季時(shí)節(jié)較長(zhǎng)，暴雨天較為頻繁。自開(kāi)通至今，區(qū)間ZPW-2000G軌道電路可靠穩(wěn)定運(yùn)行，情況良好。項(xiàng)目從前期調(diào)研到后期的順利開(kāi)通，為類(lèi)似線路的開(kāi)通調(diào)試提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)和重要的指導(dǎo)意義。自開(kāi)通至今，整條線路區(qū)間軌道電路運(yùn)行情況穩(wěn)定。