受端调谐匹配单元不良导致后方区段红光带案例
一、故障概况
2021年4月5日12时59分，XX线区间下行线621G过车后红光带，故障原因：前方区段641BG接收端调谐匹配单元内部C2电容短路。
二、监测数据
故障区段信号设备位置如图1。
图1：故障区段位置图
1. 621AG主轨出电压由378mV下降到194mV，小轨出电压158mV无变化（如图2）。
图2：621AG主轨出、小轨出电压曲线
2. 列车运行前方区段641BG主轨出电压由380 mV下降到278mV，641BG小轨出电压由158 mV升高到1220mV。
图3：641BG主轨出、小轨出电压曲线
3. 故障时其他测试数据如下表
三、检查处理
发生故障时初步判断为621AG故障，现场携带621AG送端PT（1700Hz）更换后未恢复，在开641BG接收端防护盖时，故障自动恢复。
检查641调谐区各部螺丝紧固，测试电缆对地绝缘大于50MΩ。
联系通号设计院院共同分析，判断是641调谐区(电气绝缘节)失去电气隔离作用，造成621AG主轨出电压下降，641BG主轨出电压下降和小轨出电压升高。分析是641BG调谐匹配单元偶发性不良不能谐振，造成电气绝缘节失去电气隔离作用。
四、模拟试验
利用天窗对2300HZ调谐匹配单元模拟故障场景。
现场模拟641BG调谐匹配单元C2电容短路时，会造成621AG红光带，621AG与641BG各部电压、电流参数与故障时一致。
两个区段发送器功出电压电流、主轨出电压、小轨出电压变化趋势和数值基本与故障时一致。
图4：模拟641BG调谐匹配单元C2电容短路621AG主轨出、小轨出电压曲线
图5：模拟641BG调谐匹配单元C2电容短路641BG主轨出、小轨出电压曲线
五、故障分析
1. 根据“621AG小轨出电压158 mV无变化”，可判断621AG接收端设备良好。
2. 根据“列车运行前方区段641BG小轨出电压由158 mV升高到1220mV”, 可判断621AG送端设备信号电缆良好 。
621AG与641BG调谐区及轨旁设备不良。
3. 调谐区的工作原理
在调谐区两端各设置一个调谐匹配单元，对于较低频率轨道电路（1700Hz、2000Hz）端，设置L1、C1 两元件的F1型调谐单元；对于较高频率轨道电路（2300Hz、2600Hz）端，设置L2、C2、C3 三元件的F2 型调谐单元，见图6。
图6：调谐区的设备构造
f1端BA 的L1C1对f2端的频率为串联谐振，呈现较低阻抗（约数十毫欧姆），称“零阻抗”相当于短路，阻止了相邻区段信号进入本轨道电路区段。
f2端BA 对本区段的频率呈现电容性，并与调谐区钢轨，SVA 的电感构成并联谐振，呈现高阻抗，称“极阻抗”，从而，降低电气绝缘节对信号的衰减。
图7：调谐区对较高频率端等效电路
f2端BA 的L2C2对f1端的频率为串联谐振，呈现较低阻抗（约数十毫欧姆），称“零阻抗”相当于短路，阻止了相邻区段信号进入本轨道电路区段。
f1端BA 对本区段的频率呈现电容性，并与调谐区钢轨，SVA 的电感构成并联谐振，呈现高阻抗，称“极阻抗”，从而，降低电气绝缘节对信号的衰减。
图8：调谐区对较低频率端等效电路
4. 调谐匹配单元不良对电压的影响
以本次故障为例，如图9。
图9：故障的调谐区设备示意图
(1) 621AG调谐匹配单元不良
621AG调谐匹配单元不良，对本区段频率不能构成并联谐振，不能呈现高阻抗，导致621AG送端轨面电压下降，使得621AG主轨出电压下降，同时641BG小轨出电压下降。
621AG调谐匹配单元不良，对邻区段（641BG）频率不能构成串联谐振，不能呈现低（零）阻抗，导致641BG侧因并联谐振电路中电感发生变化使极阻抗发生偏移，受端轨面电压下降，使得641BG主轨出电压下降。
(2)空心线圈不良
空心线圈不良对621AG频率（1700HZ）不能与621AG调谐匹配单元构成并联谐振，不能呈现高阻抗，导致621AG送端轨面电压下降，同时641BG小轨出电压下降。
空心线圈不良对641BG频率（2300HZ）不能与641BG调谐匹配单元构成并联谐振，不能呈现高阻抗，导致641BG送端轨面电压下降。
(3) 641BG调谐匹配单元不良
641BG调谐匹配单元不良，对本区段频率不能构成并联谐振，不能呈现高阻抗，导致641BG受端轨面电压下降，使得641BG主轨出电压下降。
641BG调谐单元不良，对邻区段（621AG）频率不能构成串联谐振，不能呈现低（零）阻抗（C3电容短路例外），导致641BG小轨电压上升，同时导致621AG侧因并联谐振电路中电感发生变化使极阻抗发生偏移，送端轨面电压下降，使得621AG主轨出电压下降。与故障时电压变化趋势一致。
5. 通过上述分析，641BG调谐匹配单元不良各电压变化情况与故障时电压变化趋势一致，试验641BG调谐匹配单元C2电容短路电压与故障时电压基本一致。
六、故障原因
641BG接收端调谐单元内部C2电容短路。