提速道岔表示電路的故障分析與處理

趙德生

（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，講師 南京，210031）

1 概述

為了確保高速鐵路安全可靠運(yùn)營(yíng)，鐵路各部門(mén)（車、機(jī)、工、電、輛）的設(shè)備維護(hù)工作便顯得尤為重要，而提速道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備（以S700K型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)和ZYJ7型電液轉(zhuǎn)轍機(jī)為主）的維護(hù)工作是電務(wù)部門(mén)的重中之重。

以2014 年某單位為例，全年電務(wù)設(shè)備故障86件，故障總延時(shí)3 216 min，其中道岔故障46件，占總數(shù)的53.5%，故障延時(shí)1 692 min，占總延時(shí)的52.6%，由以上數(shù)據(jù)可知，控制并減少道岔故障是電務(wù)部門(mén)維護(hù)工作的重點(diǎn)［1］。

本文以具有代表性的S700K 型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)為例，介紹提速道岔表示電路的故障分析與處理。

2 ZDBJ與各牽引點(diǎn)DBJ的關(guān)系

在高速鐵路中，轍叉號(hào)為1/18 的道岔應(yīng)用較多，在信號(hào)工程設(shè)計(jì)時(shí)該類型單動(dòng)道岔需5 臺(tái)S700K型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)牽引，尖軌3臺(tái)，可動(dòng)心軌2臺(tái)。

道岔ZDFB 組合中的ZDBJ 和ZFBJ 反映道岔定反位狀態(tài)，車站聯(lián)鎖系統(tǒng)通過(guò)采集ZDBJ 或ZFBJ 接點(diǎn)狀態(tài)，判斷室外道岔狀態(tài)（定位、反位、四開(kāi)），從而用來(lái)參與聯(lián)鎖運(yùn)算。例如圖1（ZDBJ 與各牽引點(diǎn)DBJ關(guān)系圖）中單開(kāi)道岔失去表示，則通過(guò)該道岔的進(jìn)路不能排列出來(lái)，符合“故障-安全”理念。

以道岔定位為例，道岔定位狀態(tài)時(shí)，ZDBJ 勵(lì)吸起，而在ZDBJ 的勵(lì)磁電路中，需檢查每個(gè)牽引點(diǎn)DBJ 的狀態(tài)。如圖1 所示，在五個(gè)牽引點(diǎn)的TDF 組合中，任何一個(gè)DBJ落下，均導(dǎo)致ZDBJ落下，又例如道岔轉(zhuǎn)換過(guò)程中（反位→定位），任一牽引點(diǎn)轉(zhuǎn)轍機(jī)超過(guò)13 s（ZYJ7型電液轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)置時(shí)間為30 s）未轉(zhuǎn)換到定位，該牽引點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的DBJ不吸起，此時(shí)聯(lián)鎖系統(tǒng)仍采集不到ZDBJ的吸起狀態(tài)，便會(huì)在控制臺(tái)上給出失去表示的報(bào)警。

圖1 ZDBJ與各牽引點(diǎn)DBJ關(guān)系圖

圖中各DBJ前接點(diǎn)兩端為各牽引點(diǎn)TDF組合的側(cè)面端子，圖中僅標(biāo)出02-4和02-6以作示例。

道岔失去表示原因有三類情況（以定位為例）：

1）各個(gè)牽引點(diǎn)DBJ可靠吸起，但ZDBJ不勵(lì)磁吸起，通常為ZDBJ線圈與各牽引點(diǎn)DBJ前接點(diǎn)的串聯(lián)電電路存在開(kāi)路問(wèn)題；

2）各牽引點(diǎn)DBJ及ZDBJ均可靠吸起，但控制臺(tái)上道岔無(wú)定位表示，通常為道岔采集電路問(wèn)題；

3）某牽引點(diǎn)DBJ 的失磁落下或不勵(lì)磁，導(dǎo)致ZDBJ的失磁落下或不勵(lì)磁，使聯(lián)鎖系統(tǒng)無(wú)法采集到ZDBJ前接點(diǎn)閉合狀態(tài)，控制臺(tái)上道岔無(wú)定位表示。

第一種情況發(fā)生概率較低，即使發(fā)生也多為斷線故障，處理較為簡(jiǎn)單以圖1為例，可用“借負(fù)查正”的方法快速定位故障點(diǎn)，即將萬(wàn)用表紅表筆撘至J1（尖軌第一牽引點(diǎn)）組合側(cè)面端子的02-4，黑表筆借KF電源，如有24 V直流電壓則為正常，紅表筆可按圖從左向右依次測(cè)量，假設(shè)圖1 中02-4 與J1DBJ 的接點(diǎn)31之間存在斷線故障，當(dāng)紅表筆撘至接點(diǎn)31時(shí)便無(wú)電壓，則可定位故障點(diǎn)。。第二、三種情況較為常見(jiàn)，尤其是第三種情況，下文進(jìn)行重點(diǎn)分析。

3 道岔表示采集電路問(wèn)題

道岔表示采集電路以開(kāi)路故障居多，下面以某站5#道岔表示電路故障即道岔操縱正常但定位無(wú)表示為例，介紹故障分析和處理方法及步驟如下：

1）仔細(xì)觀察控制臺(tái)現(xiàn)象，操縱道岔并同時(shí)查看電流表，如確認(rèn)道岔定反位操縱正常，則可初步判斷為表示電路問(wèn)題。

2）將道岔操縱至定位后，測(cè)試分線盤(pán)X 1-X 2端子、X 2-X 4端子，如交直流電壓數(shù)據(jù)均在正常范圍內(nèi)，同時(shí)觀察道岔ZDBJ 為可靠勵(lì)磁吸起狀態(tài)，則可判定為道岔采集電路問(wèn)題。

3）將道岔操縱至定位狀態(tài)，如圖2（道岔采集電路圖）所示，采用萬(wàn)用表分別測(cè)試圖中JK-901-1（接口架第9層，第一塊端子板，第1個(gè)端子）和JK-901-3、JK-901-2和JK-901-3，如均沒(méi)有測(cè)到DC 24 V左右的電壓，則可判定為DBJ 采集支路存在開(kāi)路（斷線）故障。

圖2 道岔采集電路圖

確定DBJ 支路存在斷線故障后，同樣可以采用“借負(fù)查正”的方法來(lái)判定故障點(diǎn)位置，此正負(fù)電源是由聯(lián)鎖系統(tǒng)電源柜的接口電源模塊送出，并非KZ、KF電源，其中正電源DC 24 V（+）分別環(huán)至組合架零層及側(cè)面端子。

在組合側(cè)面端子或組合架零層電源端子借用IOF電源，按圖依次查找IOZ電源，當(dāng)測(cè)量02-1端子有電而JK-901-1 端子無(wú)電時(shí)，可判斷IOZ 電源在02-1 至JK-901-1 端子之間斷開(kāi)，再次測(cè)量?jī)啥俗娱g是否有24 V直流電壓來(lái)進(jìn)一步確認(rèn)斷線點(diǎn)。

4 某牽引點(diǎn)道岔自身問(wèn)題

提速道岔表示電路故障通?？煞譃殚_(kāi)路故障和短路故障（斷線故障和混線故障），以開(kāi)路故障居多。

4.1 開(kāi)路故障分析及處理方法 以道岔定位為例定位表示電路用到X 1、X 2、X 4，簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖3。

1）電路正常狀態(tài)。電路正常時(shí)，在分線盤(pán)處所測(cè)交直流電壓數(shù)據(jù)如下：

X 1-X 2間交流、直流電壓分別為55 V-65 V和19 V-24 V；

X 2-X 4間交流、直流電壓分別為55 V-65 V和19 V-24 V；

X 1-X 4間可視為等電位。

圖3 道岔定位表示電路簡(jiǎn)圖

2）X 2 開(kāi)路故障分析。二極管支路的X2 開(kāi)路后，則在分線盤(pán)相關(guān)端子處（X 1-X 2、X 2-X 4、X 1-X 4）測(cè)不到直流電壓，X 2開(kāi)路等效電路（斷線范圍：1DQJF的第一組后接點(diǎn)---室外電機(jī)B項(xiàng)繞組）如圖4所示，其中Rr和Lr分別代表DBJ的阻抗和感抗。

圖4 X2開(kāi)路等效圖

X 2 開(kāi)路后，X 1 和X 4 支路串聯(lián)，由于X 4 支路偏極繼電器具有較大感抗和阻抗，所以X 2-X 4間、X 1-X 2間均有較高電壓，實(shí)測(cè)交流電壓值接近110 V，而X 1-X 4 之間只有兩相電機(jī)繞組，所以仍可看做等電位［2］。

在確定X 2 開(kāi)路后，可采用電壓法按圖查找故障點(diǎn)，例如遇到室外TS-1 接點(diǎn)不良現(xiàn)象（31 接點(diǎn)拉簧斷裂），可用此方法判定故障點(diǎn)位置：

固定萬(wàn)用表一根表筆在終端盒的2#端子上，按圖移動(dòng)另一根表筆，當(dāng)移動(dòng)表筆到31和32之間，會(huì)有電壓的跳變，為進(jìn)一步確認(rèn)，可測(cè)試31與32之間是否有電壓，如有電壓值則可斷定31-32 接點(diǎn)間為開(kāi)路故障點(diǎn)。

3）X4 開(kāi)路故障分析。當(dāng)X 4 室外某部分開(kāi)路（圖3中①所示）時(shí)，其等效電路如圖5中①所示。電路剩下二極管支路與X1支路串聯(lián)，原并聯(lián)兩條支路中的其中一條開(kāi)路導(dǎo)致電路總負(fù)載增大，從而使二極管支路（X 1-X 2 間）的電壓升高（交流電壓：60 V變?yōu)?5 V 左右，直流電壓：22 V 左右變?yōu)?5 V 左右）；X1-X4間電壓等同于X 1-X 2間電壓；X 2-X 4間無(wú)交直流電壓。

圖5 X4開(kāi)路等效圖

當(dāng)X 4室內(nèi)某部分開(kāi)路（圖3中②所示）時(shí)，其等效電路如圖5中②所示。電路剩下二極管支路與X 1支路串聯(lián)，構(gòu)成半波整流電路。在此狀態(tài)下，電路負(fù)載將由R 1、R 2、二極管及兩項(xiàng)電機(jī)繞組構(gòu)成，在交流信號(hào)的正半周期，二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，U 2-4約等于R 2兩端的電壓；而在交流信號(hào)負(fù)半周時(shí)，二極管處于反向截止?fàn)顟B(tài)，U 2-4 等于變壓器二次側(cè)的輸出電壓［3］。

X 2-X 4 間、X 1-X 2 間的交流電壓值為75V 左右，直流電壓值為35 V左右，而X 1-X 4間無(wú)交直流電壓。

在確定X 4 開(kāi)路后，可采用電壓法按圖查找故障點(diǎn)。

4）X 1 開(kāi)路。X 1 室外開(kāi)路故障，由于X 1 是道岔定反位動(dòng)作電路和表示電路的公共支路，在此狀態(tài)下，定反位的啟動(dòng)電路和表示電路均故障。

從表示電路的角度分析，其等效電路見(jiàn)圖6 所示。整個(gè)電路的回路被斷開(kāi)，X 2-X 4 之間電壓為零，X 1-X 4、X 1-X 2間電壓等于變壓器二次側(cè)的輸出電壓（約為交流110 V），由于萬(wàn)用表內(nèi)阻的原因，X 1-X 4間電壓稍微小于X 1-X 2間電壓。

圖6 X1開(kāi)路等效圖

如X1 室內(nèi)開(kāi)路故障，以圖3 中③為例分析，假設(shè)側(cè)面端子05-1至1 DQJ的11接點(diǎn)斷線，則整個(gè)表示電路的回路被斷開(kāi)，在分線盤(pán)的相關(guān)端子上均測(cè)不到交直流電壓。

在確定X 1 開(kāi)路后，仍可采用電壓法按圖查找故障點(diǎn)。

4.2 電壓法處理短路故障 當(dāng)發(fā)生表示電路短路（混線）故障時(shí)，分線盤(pán)上X 1-X 4、X 1-X 2 間無(wú)電壓或電壓數(shù)值非常小，甩開(kāi)室外電纜線后，繼續(xù)在相應(yīng)端子上測(cè)量，如果在分線盤(pán)上無(wú)電壓且在R1兩端有交流110 V左右電壓，則可斷定為室內(nèi)短路；若甩線后分線盤(pán)上可測(cè)110 V 左右交流電壓，則斷定為室外表示電路短路。下面分析幾種典型的室外短路故障。

1）二極管短路。當(dāng)終端電纜盒內(nèi)二極管被反向擊穿時(shí)其等效電路圖如圖7 所示，道岔在定位時(shí)，X 1-X 2 間的電壓實(shí)測(cè)約為交流25 V，X 2-X 4間的電壓約為交流23 V，X 1-X 4間電壓為3 V左右。

圖7 二極管反向擊穿等效圖

2）室外短路（混線）故障。在圖8中①和③兩種短路情況下，室外電路負(fù)載都只剩下電機(jī)兩項(xiàng)繞組，在分線盤(pán)測(cè)量X 1-X 2電壓值，為交流15 V左右；而此種情況下，X 1-X 4間和X 2-X 4交流電壓值非常低（2-3 V）。

對(duì)于以上兩種短路情況的電壓數(shù)據(jù)基本相同，如何進(jìn)一步區(qū)分？可將分線盤(pán)X 4 處電纜甩開(kāi)，然后測(cè)量X 1-X 2 間電壓，如有75 V 左右交流電壓和35 V 直流電壓（相當(dāng)于X 4 室外開(kāi)路），則可斷定為短路情況①；如測(cè)量到十幾伏交流電，則可斷定為短路情況③。

在極端情況②下，室外電路負(fù)載只剩電纜，所以在分線盤(pán)X1-X2處所測(cè)到的交流電壓值極低。

圖8 表示電路室外混線示意圖

確定是哪種情況后，可按照X 1-X 2或X 2-X 4的電流方向，逐段進(jìn)行甩線查找，當(dāng)出現(xiàn)電壓跳變（交流電壓值由有到無(wú)），便為短路故障點(diǎn)。

4.3 電流法處理短路故障 使用電壓法處理短路（混線）故障，需要甩線處理，效率較低，而采用電流法進(jìn)行故障處理可提高作業(yè)效率。

在正常情況下，表示電路的回路電流實(shí)測(cè)值為60 mA 左右。當(dāng)發(fā)生短路故障時(shí)（例如圖8 中的三種情況），變壓器次級(jí)輸出的110 V電壓大部分加到阻值為1 000 Ω 的R 1 兩端，回路電流增大至100 mA 左右。

以道岔定位為例，在分線盤(pán)相關(guān)端子上逐一測(cè)試（X 1-X 2），如測(cè)到很低的交流電壓(2-18 V)，再使用電流鉗進(jìn)行測(cè)試，如測(cè)到100 mA 左右的交流電，則可判定為室外短路故障；當(dāng)在分線盤(pán)相關(guān)端子上（X 1-X 2）測(cè)不到交直流電壓，同時(shí)也測(cè)試不到電流，而在表示變壓器的次級(jí)可測(cè)到100 mA左右的電流值，則可判定為室內(nèi)短路故障，在現(xiàn)場(chǎng)的故障案例中，室外短路故障數(shù)量相對(duì)室內(nèi)更多。

當(dāng)確認(rèn)短路點(diǎn)在室外時(shí)，應(yīng)先到道岔電纜盒內(nèi)卡電流，如果有100 mA 左右電流，則判定短路點(diǎn)在機(jī)內(nèi)；如果無(wú)電流，說(shuō)明短路點(diǎn)在電纜線路上。

如果短路點(diǎn)在電纜線路上時(shí)，應(yīng)按配線圖紙逐段判定短路（混線）點(diǎn)，將電纜短路（混線）的具體位置鎖定；然后通過(guò)倒用備用芯線等方法恢復(fù)設(shè)備，在設(shè)備恢復(fù)后再進(jìn)一步查找故障原因。

當(dāng)確認(rèn)故障在轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)部時(shí)，首先通過(guò)電機(jī)繞組來(lái)區(qū)分電流走向，然后順著電流的方向往負(fù)載端卡電流，電流鉗讀不到電流的地方，就是短路（混線）點(diǎn)?？娏鲿r(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)：在配線和接點(diǎn)分叉的地點(diǎn)要確認(rèn)電流是通過(guò)配線、接點(diǎn)還是端子，當(dāng)確認(rèn)是流經(jīng)端子時(shí)，還得進(jìn)一步區(qū)分端子是否接地［4］。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文以道岔定位為例，介紹了道岔未啟動(dòng)轉(zhuǎn)換時(shí)失去表示的情況。例如道岔采集電路開(kāi)路、室外二極管被反向擊穿、表示電路室外開(kāi)路和短路等故障。還有一種道岔失表的情況：道岔未啟動(dòng)轉(zhuǎn)換前有表示，而道岔轉(zhuǎn)換時(shí)，在超過(guò)規(guī)定的轉(zhuǎn)換時(shí)間后（13s 或30s）仍沒(méi)構(gòu)成表示。此種情況下，發(fā)生故障的原因多為室外機(jī)械卡阻或室內(nèi)三相電源缺相。