西门子FTGS轨道电路故障攻关

西门子FTGS轨道电路故障攻关

华细长

深圳市地铁集团有限公司广东深圳518000

摘要：本文从深圳地铁1号线FTGS-917型轨道电路运营现状入手，分析解决了信号系统轨道电路因设备缺点、环境恶劣、调整不良等导致的红光带或粉红光带故障，极大提高了信号设备的运营稳定性与运营服务质量。

关键词：轨道电路；转换单元；电压；频率

一、FTGS轨道电路故障定义

轨道电路是以地铁线路的两根钢轨作为导体，并用引接线连接信号电源和接收设备所构成的电气回路，用于监督地铁线路是否空闲，并自动、连续地将列车的运行和信号设备联系起来，以保证行车的安全。深圳地铁1号线使用的是FTGS轨道电路，它使用电气绝缘节来划分区段，为了防止相邻区段之间串频使用不同的中心频率和不同的位模式进行区分，对于某一轨道区段来说，只有收到与本区段相同的频率和位模式的信息才被响应，才能正常工作。对于轨道电路区段，显示设备以红光带表示该轨道区段处于有车占用状态或故障状态，当区段空闲时出现红光带或粉红光带，表明该区段是故障状态。

LOW机报警信息：

二、FTGS轨道电路故障原因分析

轨道电路故障一直以来是我们信号设备里隐蔽性较强而且不宜查找的故障。常因轨道电路故障而耽误行车。因此减少轨道电路故障是信号部门刻不容缓的责任。轨道电路空闲时出现红光带或粉红光带是信号设备的常见﹑多发故障，也是影响行车安全的主要故障之一。

（一）、室内方向转换板故障

方向转换板是由一组继电器相互动作来切换发送和接收方向，继电器性能不佳会在转换方向后造成红光带或者粉红光带。在处理故障时值得注意，在不同方向下，发送和接收端向室外的线不同，接向室内的线相同。

（二）、室外转换单元故障

转换单元用来自动判断当前的工作状态：工作在发送状态时继电器K1、K2由T2保持吸起，改为接收状态时T2断电K1、K2落下，转换过程中假如有线的松脱，线圈的线虚焊，继电器性能变差，继电器接点接触不良会造成粉红光带或红光带。转换单元当作为发送端时如其11.14端子线松脱，由于室内送出高电位T1电压足够高，使继电器K1和K2吸起，T2没有电流继电器K1和K2落下，又会接通T1，使继电器K1和K2又吸起，会造成继电器反复动作。

（三）、室外调谐单元故障

失谐会使谐振频率与当前工作频率不一致，谐振回路阻抗变小，分压降低，作为发送端时，阻抗变小，对前级电压造成影响，防雷单元电压明显降低，作为接收端时，阻抗变小，对整个负载电阻影响比较小，对前级电压影响不明显，失谐的主要原因有：棒线外皮破损，使棒线与钢轨接触短路；棒线M点接触不良；棒线螺丝松动；调谐单元电器特性改变等

（四）、棒线短路或断路和钢轨部分故障

钢轨部分故障对发送端几乎没有影响，但会对接收端接收电压降低（但往往不会没有电压）；钢轨部分故障的主要原因有：中间有物体穿过并短路了钢轨、断轨、钢轨绝缘破损接地、道岔区段道岔跳线破损短路了钢轨。

（五）、中间馈电转换板故障

中间馈电式轨道电路的方向转换是通过中间馈电转换板控制的，当中间馈电转换板故障会造成红光带。

（六）、轨道电路供电故障

轨道电路主要是由交流1柜提供电源，在通过FTGS柜后电源模块5V、12V（DC）供给2个轨道电路工作。电源故障造成轨道电路故障的区段有2个以上或造成整个机柜、联锁区轨道电路故障。

（七）、其他硬件故障

室内电桥或其他元器件故障导致电压发生变化，轨道电路不能正常工作。

三、FTGS轨道电路故障影响

由于列车经过故障轨道电路区段时不能收到速度码，列车提前停车并使用RM模式经过该区段，因此会造成列车晚点，对市民出行造成不便。无法完成运营总部列车正点率、运行图兑现率、设备可靠度运营目标

四、已采取措施

（一）轨道电路故障发生时，故障瞬间恢复，系统无实时故障现象及电气特性参数记录，给后续故障查找带来一定的难度。使用微机监测系统后，通过对轨道电路送端、受端电压和波形的监测，基本能准确的判断故障是在室内还是室外。但是现微机监测在轨道电路改变方向后送端及受端电压不会改变，这也是我们一直在研究的地方。判断故障在室内时，因涉及到多块板卡，针对这一难点制定措施，发生2次及以上故障的轨道电路区段，采用加装摄像头监控，通过观察指示灯的变化分析造成故障的板卡。

（二）通过站场再现的方式，再现故障发生的时机。当无车时发生故障，可以判断是设备某处有故障，板卡、室外调谐单元、转换单元逐一排查。当列车经过后发生的故障，再现故障是列车进入本区段还是离开本区段的时机，利用轨道电路的特性，对该区段进行细调，调整参数，以达到轨道电路最佳工作状态。

（三）建立轨道电路故障攻关小组，对轨道电路故障进行重点攻克，减少故障的发生。

五、故障攻关目标

（一）根据轨道电路调试参数要求，排查全线的轨道区段，并进行合理的调试。当模拟列车占用（即内分）时，轨道电路接收端电压值必须≤4.5V，相邻区段占用时本区段的空闲电压（外分）必须≥6.5V，内外分电压会相互影响，调整时必须满足这两个条件以确保安全。通过对全线轨道电路参数的梳理，分析现场原始参数，4.5V以下、6.5V以上的可调空间较大。

（二）根据轨道电路传输路径分析，如图4：从室外传输到室内的电压约为0.6V（0.5-0.9V之间），经室内接收I板变压器放大至6.5V以上，确保继电器可靠吸起。根据现场测试我们发现，相邻区段的电压干扰范围在0-0.3V之间，当干扰电压较大（如0.3V）时，送回室内经接收I板放大后，干扰电压影响较严重。

图4轨道电路传输路径简图

因为轨道电路是通过电气绝缘隔离相邻区段电压的，无法做到绝对隔离，因此我们着手从本区段影响上着手，尝试将接收端干扰电压的比例奖励，于是对室外接收端模块展开分析。我们发现室外调谐和转换单元主要功能包括：调谐、调整输出电压，轨道电路模式转换、防雷。而调整输出电压的部分，原设计选择的变压器变比为最小值，同时模式转换功能只是两条通路，方向切换功能的触发在室内方向转换板已经实现，于是我们开始着手对室外接收端转换单元进行改造，为了不影响西门子系统的安全工能，我们保留了防雷，同时使用西门子生产的防雷模块。改造前后电路图对比如图5。

图5转换单元改造前后电路图对比

改造后室外送回室内的电压达到4-6V，如图6，再通过室内接收I板小变比的调整，即可让接收电压在6.5V以上，此时，室外受到相邻区段0.3V的电压干扰，影响就基本可以忽略了，这样就有效提高了轨道电压接收电压的稳定性。

图6改造后轨道电路传输路径简图

六、下一步措施和计划

（一）排查轨道电路迷流线安装情况，要求接触网专业对缺失的迷流线进行安装，补充完整。

（二）组织技术人员前往同行地铁交流学习，了解FTGS轨道电路运行情况，维护、故障诊断方法，应急处理措施等。

（三）针对轨道电路粉红光带故障，在确认进路安全后，行调执行轨区逻空或岔区逻空，降低故障对运营的影响。

参考文献：

[1]深圳市地铁集团有限公司/西门子通号联合体.深圳地铁1号线续建工程信号系统设备采购合同（DT21-SB142/2007）.中国：深圳市地铁集团有限公司，2007.

2]深圳市地铁集团有限公司/中铁电气化局集团有限公司.深圳地铁1号线续建工程信号系统安装合同（DT21-AZ010/2006）.中国：深圳市地铁集团有限公司，2007.