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试论高速铁路轨道电路调谐匹配单元故障分析与处理方法
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摘要：本文先从高速铁路轨道电路调谐匹配单元故障进行入手分析，研究高速铁路轨道电路调谐匹配单元组成和高速铁路轨道电路调谐匹配单元故障的具体情况和造成单元故障的具体原因，针对故障进行准确的预判，提出确切的解决方法，总结相关的注意事项，从而为铁路现场调谐匹配单元的维护工作提供更加充足的理论基础，仅供参考。
关键词：轨道电路；调谐匹配单元；故障；分析；方法；
前言：在调谐匹配单元中，两个4700uF电解电容是按反极性进行串联的，从而达到隔离直流连通交流的作用。一般情况下，传送端的电流往往比较大，这样以来就会导致电解电容温度比较高且电解液快速减少，最终导致等效串联阻抗、电容器电容量等性能出现变化，严重的情况下，会直接引发电容故障，最终对行车安全造成影响。为了能够避免这种情况的发生，应该充分的利用轨道电路具有的改方特性，而后对送受端进行转换，从而降低发送端的电流和温度，而且也能够使等效串联阻抗值发生变化，更加准确的判断故障电容。
一、调谐匹配单元的基本构成
对于调谐匹配单元来说，其是轨道电路信号传输的主要构成部分之一，组成部分主要包括电感、电容和变压器，具体见图1。
图1调谐匹配单元外观图
上图中，C1和C2分别是调谐匹配单元内的两个4700uF电解电容，主要发挥隔离直流连通交流的作用。
电路工作原理见图2所示。
图2调谐匹配单元电路原理图
二、调谐匹配单元故障的具体情况分析
本次研究的故障为某现场实际所发生的故障，具体情况如下：某高铁站天窗点下达前，对上行线进行改方，供电作业车根据信号指示进入到区间内，后车出清后，红光带依然存在，后调阅曲线发现这一区段内主轨出电压在200mV左右，当列车被占用后，无法正常被吸起，对这一区段内的下降时机进行观察，结果表明这一区段内从正反向改变成为该方向后，主轨出电压逐渐降低，而且接收端的模拟电缆电压也明显下降，在现场经过一系列的测试与排查后，发现4700uF电容下降，对电容进行短路后，红光带消失，更换电容后，试验结果和电压测试结果均正常[1]。
对于调谐匹配单元故障来说，故障电解电容匹配部分指标超标，导致电容的容量值降低，损耗加大，经过解剖分析后，失效电容的电解液已经出现局部粘稠的情况，严重的情况下甚至完全干涸。
三、调谐匹配单元故障原因的分析
在电解纸上吸附电解液，将其作为电容的实际阴极，这也是发生损耗和影响容值的主要因素。电解电容在交流电路中工作，而后反向电压在阴极铝箔中形成氧化膜，通过化学反应升高电容内部的温度、消耗电解液，形成气体后进行释放，最终导致电解液降低[2]。
4700uF电解电容的性能会因为温度的变化而出现变化，分析其原因，主要就是因为铝电解电容器的实际阴极是液体电解质，液体电解质的电阻率会随着温度的上升而下降，最终使电容器电容量、等效串联阻抗等性能出现变化。
（一）铝电解电容器具有的温度特性分析
（1）对于电容器的电容量来说，其会随着温度的增加而不断增大，同时也会随着温度的降低而减小，具体见图3.
图3电容值的温度曲线变化图
（2）电容器的SER会由于温度的升高而降低，具体的变化曲线见图4所示。
图4ESR温度曲线变化图
（二）铝电解电容器的自身发热
当发生叠加纹波电流时，因为存在ESR，所以会出现发热的情况，最终影响了电容器的使用寿命，热量的计算公式如下：
P=I2R(1)
其中：I表示：纹波电流，单位为：Arms；R表示：等效串联电阻，单位：Ω。
计算由发热所引起的温度升高值时，应按照如下公式进行计算：
(2)
上述公式中，△T表示：电容器中心升高的温度，单位：℃；I表示：纹波电流，单位：Arms；R表示：ESR，单位：Ω；A表示：电容器表面积，单位：cm；H表示：散热系数，1.5～2.0*10W/cm，单位：℃。
在上述两个公式中，分别表示电容器上升的温度和纹波电流的平方以及ESR成正比，和电容器的表面积成反比，与此同时，纹波电流的大小会直接影响到热量的大小，而且也会影响到电容器的使用年限[3]。
由此可见，引发故障的主要原因就是因为发送端的电流比较大，电解电容的温度比较高，这样一来就会导致电解液快速减少，因此，发送端故障的发生率远高于接收端。对于接收端来说，接收端的温度比较低、电流比较小，在这种情况下，可以采用轨道电路具有的改方特性对传送端进行持续性的转化，使正方向室外发送端的电流和温度均现将。除此之外，如果出现电解液下降的情况，ESR也会升高。
四、电解电容的更换
在实际的工作中，应采取有效的方法对故障进行排查，如果排查结果表明某区段的发送端和接收端确实存在4700uF电解电容劣化的情况，需要结合实际情况，组织工作人员及时
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