關(guān)于研制符合國(guó)際鐵路聯(lián)盟（UIC）標(biāo)準(zhǔn)要求的信號(hào)繼電器探討

李玉文

（北京現(xiàn)代通號(hào)工程咨詢有限公司，北京 100166）

目前，從我國(guó)鐵路長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃來(lái)看，中國(guó)鐵路的發(fā)展最終要實(shí)現(xiàn)“走出去”的戰(zhàn)略目標(biāo)。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，就要求我們的信號(hào)系統(tǒng)及設(shè)備與國(guó)外系統(tǒng)的互聯(lián)和兼容，制定統(tǒng)一、開(kāi)放性的信號(hào)系統(tǒng)和設(shè)備制造標(biāo)準(zhǔn)，與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌，從而實(shí)現(xiàn)各國(guó)鐵路互通運(yùn)營(yíng)，提高鐵路跨國(guó)運(yùn)輸?shù)男省?/p>

眾所周知，在我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)中，普遍采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖。部分支線和鐵路專用線采用6502繼電聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，其執(zhí)行電路由重力式AX型繼電器組成。在系統(tǒng)中，AX型繼電器用量最大，品種最多，其工作是否可靠，將影響系統(tǒng)的穩(wěn)定及行車(chē)安全。近幾十年，從AX型繼電器現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況來(lái)看，基本上沒(méi)有出現(xiàn)什么大的問(wèn)題。但若要“走出去”，被國(guó)外業(yè)主認(rèn)可，其性能參數(shù)能否滿足國(guó)際鐵路聯(lián)盟UIC標(biāo)準(zhǔn)要求，還值得作進(jìn)一步探討。

1 UIC736i標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鐵路信號(hào)繼電器主要幾項(xiàng)原則性要求

1）繼電器采用的接點(diǎn)材料為銀-石墨接點(diǎn)。

2）繼電器耐振性能：振頻5～22 Hz,振幅1 mm；振頻22～50 Hz,加速度2 g。

3）對(duì)于新繼電器, 其返還系數(shù)K（K=釋放電流/吸起電流）的變動(dòng)范圍,不超過(guò)釋放電流與規(guī)定吸起電流相除所得商的±15％。

4）繼電器靠彈力、磁力和彈片的預(yù)壓力保持在落下?tīng)顟B(tài)，而不是靠重力。

5）繼電器結(jié)構(gòu)上能滿足“當(dāng)一個(gè)接點(diǎn)錯(cuò)誤地在釋放位置保持閉合狀態(tài)時(shí),結(jié)構(gòu)上應(yīng)能防止前接點(diǎn)閉合”的規(guī)定。

2 我國(guó)AX型繼電器滿足UIC736i標(biāo)準(zhǔn)程度及其現(xiàn)狀

1）AX型繼電器普遍采用的接點(diǎn)材料為銀-銀氧化鎘,而不是國(guó)際上公認(rèn)的接點(diǎn)材料（銀-銀石墨接點(diǎn)）。銀-銀氧化鎘接點(diǎn)容易發(fā)生粘連,易受大氣環(huán)境污染的影響，會(huì)引起接點(diǎn)氧化發(fā)黑、接觸電阻變大,影響接點(diǎn)可靠性及其壽命，而銀-銀石墨接點(diǎn)則克服了上述缺點(diǎn)。

2）AX系列繼電器耐振能力為振頻15 Hz、振幅0.45 mm。與國(guó)際UIC736i標(biāo)準(zhǔn)要求的耐振性能指標(biāo)（振頻5～22 Hz,振幅1 mm；振頻22～50 Hz,加速度2 g）相比較，明顯低了一大截。試驗(yàn)結(jié)果表明：在“振頻5～22 Hz,振幅1 mm；振頻22～50 Hz,加速度2 g”同樣試驗(yàn)條件下，AX系列繼電器不能工作，而國(guó)外同類(lèi)繼電器（如英國(guó)Q系列及Z系列繼電器）正常工作。

3）AX系列繼電器不能滿足產(chǎn)品性能參數(shù)一致性要求，在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)里也沒(méi)有這一要求，即對(duì)于新繼電器, 其返還系數(shù)K的變動(dòng)范圍, 不超過(guò)釋放電流與規(guī)定吸起電流相除所得商的±15％。而國(guó)外同類(lèi)繼電器則滿足這一要求。

4）AX系列繼電器靠重力使繼電器保持在落下?tīng)顟B(tài)。

5）AX系列繼電器結(jié)構(gòu)上采用托片結(jié)構(gòu),不能滿足“當(dāng)一個(gè)接點(diǎn)錯(cuò)誤地在釋放位置保持閉合狀態(tài)時(shí), 結(jié)構(gòu)上應(yīng)能防止前接點(diǎn)閉合”的規(guī)定，就是說(shuō)動(dòng)接點(diǎn)與動(dòng)斷接點(diǎn)發(fā)生故障粘接時(shí)、繼電器線圈通電后，動(dòng)接點(diǎn)不能再接通動(dòng)合接點(diǎn)。而國(guó)外同類(lèi)繼電器采用限位架或片，從結(jié)構(gòu)上確保動(dòng)接點(diǎn)不能與動(dòng)斷、動(dòng)合接點(diǎn)同時(shí)接觸，從而實(shí)現(xiàn)“故障-安全”原則。

3 研制符合UIC標(biāo)準(zhǔn)要求的鐵路信號(hào)繼電器的必要性

既然AX繼電器作為保證行車(chē)安全最基本設(shè)備，還存在上述固有的一些不符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)，假設(shè)我們完全取消繼電器，情況會(huì)怎樣呢？為此，在2002年，蘭州交通大學(xué)蘭州大成鐵路信號(hào)有限公司研制出LDJLZ-Ⅱ型全電子化計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，并通過(guò)鐵道部科學(xué)技術(shù)司科技成果鑒定，該系統(tǒng)完全取消了AX繼電器，采用電子模塊構(gòu)成執(zhí)行電路。目前，該系統(tǒng)僅限在部分廠礦企業(yè)及鐵路專用線上使用，盡管使用狀況良好，但若要大面積推廣應(yīng)用，還需經(jīng)長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和論證。因此，從中國(guó)鐵路基本國(guó)情出發(fā)，實(shí)事求是地說(shuō)，短時(shí)間內(nèi)不可能完全取消AX繼電器。近幾年來(lái)，隨著國(guó)家不斷加大鐵路投資規(guī)模，據(jù)保守估計(jì)，繼電器的年產(chǎn)量在50萬(wàn)臺(tái)以上。同時(shí)，鐵道部對(duì)鐵路產(chǎn)品實(shí)行市場(chǎng)準(zhǔn)入制度，建立獨(dú)立的鐵路產(chǎn)品檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)和產(chǎn)品認(rèn)證中心（CRCC）。盡管AX繼電器也取得CRCC認(rèn)證，但要進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)還存在很大難度。即使進(jìn)入一些發(fā)展中或第三世界國(guó)家，也有一定困難。這是因?yàn)椋m然這些國(guó)家鐵路發(fā)展滯后，但他們聘請(qǐng)的國(guó)際項(xiàng)目咨詢、監(jiān)理以及獨(dú)立第三方安全認(rèn)證機(jī)構(gòu)（安全認(rèn)證機(jī)構(gòu)ISA主要有TUV,Atkins,LR等歐洲公司）審核人員的水平并不低于研發(fā)人員，這些機(jī)構(gòu)會(huì)嚴(yán)格按照國(guó)際市場(chǎng)的準(zhǔn)入許可和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求，對(duì)信號(hào)系統(tǒng)及設(shè)備進(jìn)行安全審計(jì)和評(píng)估。一般情況下，只有取得SIL4級(jí)證書(shū)后，才能獲得準(zhǔn)入許可。因此，實(shí)現(xiàn)我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)制式及設(shè)備“走出去”的戰(zhàn)略目標(biāo)，就必須要求研制出“高可靠、無(wú)維修、少維護(hù)、長(zhǎng)壽命”，且符合UIC標(biāo)準(zhǔn)的安全型繼電器。

繼電器這種產(chǎn)品看似體積不大、功能簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)也不復(fù)雜，但它涉及到的學(xué)科和專業(yè)是多方面的，如力學(xué)、材料學(xué)、電磁學(xué)、制造工藝、機(jī)械和電氣等。隨著我國(guó)城市軌道交通的快速發(fā)展，國(guó)際上幾大鐵路信號(hào)公司，如法國(guó)阿爾斯通公司（Alstom）、德國(guó)西門(mén)子公司（Siemens）、法國(guó)阿爾卡特公司（Alcatel）、意大利安薩爾多公司（Ansaldo）（含法國(guó)CSEE公司）、英國(guó)西屋公司（WestingHouse）、美國(guó)USSI公司等，已迅速進(jìn)入我國(guó)地鐵市場(chǎng)，在他們的系統(tǒng)中，就發(fā)現(xiàn)有AX繼電器同類(lèi)繼電器，剛好可以作一些簡(jiǎn)單的比較。

在SelTrac 340“移動(dòng)閉塞”列車(chē)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，信號(hào)系統(tǒng)緊急制動(dòng)（EB）繼電器用作車(chē)載繼電器，而AX繼電器只能適用于地面室內(nèi)使用，原因是AX繼電器耐振性能指標(biāo)達(dá)不到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)要求。

在現(xiàn)場(chǎng)，還發(fā)現(xiàn)AX繼電器抗沖擊能力較差。一批繼電器在裝卸時(shí)，因裝卸工人的疏忽，沒(méi)按裝卸要求“輕拿、輕放”，致使繼電器受較強(qiáng)沖擊而報(bào)廢。

通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)：他們的繼電器接點(diǎn)采用銀-銀石墨；美國(guó)USSI公司系統(tǒng)中繼電器接點(diǎn)組結(jié)構(gòu)采用限位架，加拿大Alcatel公司系統(tǒng)中繼電器接點(diǎn)組結(jié)構(gòu)采用限位片；繼電器都是靠彈力、磁力和彈片的預(yù)壓力保持在落下?tīng)顟B(tài)，而不是靠重力。這種繼電器特點(diǎn)：維修工作量小、可靠性高和壽命長(zhǎng)。該繼電器還有許多專利技術(shù)，如銀-石墨接點(diǎn)材料、吸弧磁鋼、偏極磁鋼、接點(diǎn)組結(jié)構(gòu)形式以及接點(diǎn)杯的加工和焊接工藝等，處于知識(shí)產(chǎn)權(quán)和專利技術(shù)的保護(hù)，但比較結(jié)果還需試驗(yàn)才能得出結(jié)論。

由此可見(jiàn)，要盡快研制出符合UIC標(biāo)準(zhǔn)要求的繼電器，也不是一件很容易的事，但我們必須盡快邁出這一步。隨著我國(guó)科技水平不斷進(jìn)步，產(chǎn)品制造及加工、工藝技術(shù)與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的差距正在縮小，以前制約和阻礙提高設(shè)計(jì)水平和加工能力的障礙，現(xiàn)在看來(lái)也不是不可逾越的。因此，筆者相信一定能做好這項(xiàng)工作。

[1]國(guó)際鐵路聯(lián)盟UIC736i標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]GB/T 7417-2010 鐵路信號(hào)AX系列繼電器[S].