提速道岔控制電路分析及問(wèn)題探討

達(dá)興亮

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢 430063)

提速道岔在國(guó)內(nèi)高速鐵路中得到廣泛使用，與之配套的交流道岔控制電路也得到大量設(shè)計(jì)應(yīng)用。北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司于2005年在原鐵道部的組織下研發(fā)設(shè)計(jì)了交流道岔控制電路圖冊(cè)（DS0501），該圖冊(cè)適用于車(chē)站信號(hào)室內(nèi)設(shè)備為6502電氣集中聯(lián)鎖，室外為380 V三相交流ZYJ7型電液轉(zhuǎn)轍機(jī)或S700K，ZDJ9型電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)牽引道岔轉(zhuǎn)換的控制電路。隨著計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖（CBI）的發(fā)展，該電路在交流道岔接口電路中也得到廣泛使用。本文以交流道岔控制電路技術(shù)條件為依據(jù)，對(duì)現(xiàn)有的道岔控制電路進(jìn)行細(xì)致分析，探討在故障或特殊情況下該電路的幾點(diǎn)不完善之處，并給出相應(yīng)的解決方案，且將該解決方案用于在建商合杭鐵湖州南站的站改設(shè)計(jì)中。

1 交流道岔控制電路的技術(shù)要求

1）道岔開(kāi)始轉(zhuǎn)換或轉(zhuǎn)換過(guò)程中，三相交流電源任一相斷電，室時(shí)外電機(jī)不得啟動(dòng)或停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

2）多機(jī)牽引的道岔尖或心軌中有一臺(tái)電機(jī)不啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)該切斷牽引該尖或心軌全部轉(zhuǎn)轍機(jī)的電源，讓電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

3）多機(jī)牽引的道岔尖、心軌各設(shè)置一個(gè)加鉛封的非自復(fù)式故障按鈕。道岔其中一牽引點(diǎn)控制電路故障時(shí)，按下故障按鈕，由其他牽引點(diǎn)帶動(dòng)道岔轉(zhuǎn)動(dòng)。

4）道岔轉(zhuǎn)換完畢，應(yīng)能夠自動(dòng)切斷動(dòng)作電路。轉(zhuǎn)轍機(jī)需要在規(guī)定時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換完畢，如果在30 s內(nèi)還沒(méi)有轉(zhuǎn)換到位，應(yīng)停止轉(zhuǎn)轍機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

5）即保證道岔無(wú)論轉(zhuǎn)到什么位置，都可以隨時(shí)手動(dòng)操縱方法，使它向回轉(zhuǎn)。

6）雙動(dòng)道岔需要滿足一動(dòng)動(dòng)完動(dòng)二動(dòng)。

7）多機(jī)牽引道岔為錯(cuò)開(kāi)電機(jī)啟動(dòng)的電流峰值，采用轉(zhuǎn)轍機(jī)順序啟動(dòng)。

2 5機(jī)道岔控制電路分析

三相交流五線制道岔控制電路，按照動(dòng)作過(guò)程，由啟動(dòng)電路、動(dòng)作電路和表示電路構(gòu)成。啟動(dòng)電路是接受CBI指令的電路，動(dòng)作電路是轉(zhuǎn)轍機(jī)牽引道岔動(dòng)作的電路，表示電路是把道岔位置反映到室內(nèi)的電路。啟動(dòng)電路是道岔控制電路中最重要也是容易出現(xiàn)故障的電路，故本文主要分析5機(jī)牽引的啟動(dòng)電路。

2.1 一啟動(dòng)電路分析

一啟動(dòng)電路能夠檢查軌道繼電器（GJ）和道岔允許操作繼電器（YCJ）的條件，是道岔控制電路的第一級(jí)電路，保證軌道區(qū)段有車(chē)或進(jìn)路鎖閉時(shí)道岔不能啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。

1DQJ勵(lì)磁并使2DQJ轉(zhuǎn)極后，三相電通過(guò)限時(shí)保護(hù)器DBQ-S送到轉(zhuǎn)轍機(jī)，保護(hù)繼電器BHJ吸起，1DQJ的1-2線圈通過(guò)BHJ前接點(diǎn)構(gòu)成自閉電路。在道岔開(kāi)始轉(zhuǎn)換時(shí)，如果三相電斷相，所有牽引點(diǎn)的BHJ繼電器都不能勵(lì)磁，從而斷開(kāi)1DQJ自閉電路，導(dǎo)致道岔不能轉(zhuǎn)換，滿足了技術(shù)要求。

BHJ接在DBQ-S的相關(guān)接點(diǎn)上，它有3個(gè)重要作用：在三相交流電任何一相斷電時(shí)，保護(hù)繼電器會(huì)落下，從而切斷1DQJ自閉電路。BHJ會(huì)在轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)作超時(shí)（13 s或30 s）時(shí)落下，切斷1DQJ自閉電路。道岔轉(zhuǎn)換到位后，BHJ落下切斷三相電源，1DQJ落下，接通道岔的位置表示電路。BHJ這些特性及串接到1DBJ自閉電路中的設(shè)計(jì)滿足了技術(shù)條件。

道岔電機(jī)應(yīng)能按順序錯(cuò)峰啟動(dòng)，以防電源屏的功率過(guò)大。這可以通過(guò)利用1DQJ緩吸特性，除第一點(diǎn)，其他牽引點(diǎn)的1DQJ勵(lì)磁電路中串入上一個(gè)牽引點(diǎn)1DQJ前接點(diǎn)，作為本牽引點(diǎn)啟動(dòng)的條件，從而完成多機(jī)錯(cuò)峰啟動(dòng)目的，滿足技術(shù)條件，如圖1所示。

圖1 錯(cuò)峰啟動(dòng)原理圖Fig.1 Schematic diagram of staggering peak start-up

2.2 切斷保護(hù)電路

切斷保護(hù)電路由總保護(hù)繼電器電路和切斷繼電器電路構(gòu)成如圖2、3所示。尖軌和心軌各有一組控制電路。

正常工作時(shí)CBI發(fā)出道岔動(dòng)作指令，各個(gè)牽引點(diǎn)的1DQJ吸起后，對(duì)應(yīng)BHJ依次吸起。ZBHJ在所有牽引點(diǎn)的BHJ吸起后吸起。第一個(gè)牽引點(diǎn)的BHJ吸起后雖然切斷了QDJ勵(lì)磁電路，但是QDJ可以通過(guò)線圈上跨接的RC電路保持吸起狀態(tài)。在RC放完電之前，QDJ由于ZBHJ的吸起而繼續(xù)保持自閉吸起。

故障情況下，當(dāng)CBI系統(tǒng)發(fā)出道岔動(dòng)作指令，道岔中任一個(gè)牽引點(diǎn)的轉(zhuǎn)轍機(jī)不能啟動(dòng)時(shí)，其BHJ繼電器不能正常吸起，切斷ZBHJ的勵(lì)磁電路。BHJ吸起后切斷QDJ的勵(lì)磁電路，QDJ依靠自身緩放特性保持吸起，緩放時(shí)間結(jié)束后，由于ZBHJ落下導(dǎo)致QDJ的自閉電路斷開(kāi)，QDJ↓，切斷道岔尖軌或心軌所有牽引點(diǎn)的1DQJ自閉電路，使道岔停止轉(zhuǎn)動(dòng)，滿足技術(shù)要求。

圖2 總保護(hù)繼電器電路Fig.2 Total protection relay circuit

圖3 切斷繼電器電路Fig.3 Cutoff relay circuit

在確定故障后，按下故障按鈕，使QDJ重新勵(lì)磁，室內(nèi)外人員共同配合其他牽引點(diǎn)轉(zhuǎn)化到位。單動(dòng)道岔和雙動(dòng)道岔JAGJ接法不一樣，單動(dòng)先勵(lì)磁ZBHJ，再由ZBHJ勵(lì)磁QDJ。雙動(dòng)道岔由于存在動(dòng)作開(kāi)始繼電器DKJ和動(dòng)作完成繼電器DWJ的電路，直接勵(lì)磁QDJ電路，如圖3“虛框2”所示。JAGJ的設(shè)置滿足技術(shù)條件。

當(dāng)?shù)啦碓谵D(zhuǎn)化過(guò)程中由于故障卡住不能轉(zhuǎn)換到位，比如道岔與鋼軌間有碎石。這時(shí)，道岔會(huì)一直處于轉(zhuǎn)換狀態(tài)，直到30 s后，BHJ落下，才會(huì)切斷電路。為消除這種情況，在QDJ電路中串了復(fù)位繼電器FWJ（如圖3“虛框1”中所示）。道岔在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，CBI在一定的時(shí)間內(nèi)未收到道岔轉(zhuǎn)換到位的表示信號(hào)時(shí)，可以驅(qū)動(dòng)FWJ勵(lì)磁（3 s），使QDJ失磁落下。3 s后FWJ落下，電路恢復(fù)到初始狀態(tài)，此時(shí)CBI可以單操道岔回轉(zhuǎn)。FWJ繼電器的設(shè)置滿足技術(shù)條件。

2.3 雙動(dòng)道岔傳遞啟動(dòng)電路

雙動(dòng)道岔交流控制電路需要滿足一動(dòng)動(dòng)完動(dòng)二動(dòng)的要求，用于降低電源屏的輸出。每動(dòng)道岔設(shè)置DKJ和DWJ電路，構(gòu)成傳遞啟動(dòng)電路，滿足技術(shù)條件，如圖4所示。

雙動(dòng)道岔每一動(dòng)的1DQJ勵(lì)磁電路中相互串入另一動(dòng)的DKJ和DWJ的后接點(diǎn)。當(dāng)?shù)谝粍?dòng)開(kāi)始動(dòng)作時(shí)，其DKJ在第一點(diǎn)1DQJ吸起后勵(lì)磁，切斷另一動(dòng)的啟動(dòng)電路，使第二動(dòng)不能動(dòng)作。這保證第一動(dòng)一旦啟動(dòng)，必須全部動(dòng)完后第二動(dòng)才能動(dòng)。而兩個(gè)道岔到底哪個(gè)先動(dòng)，是通過(guò)在第二動(dòng)的1DQJ勵(lì)磁電路的KF電源末端接入第一動(dòng)道岔T5S組合中2DQJ的接點(diǎn)來(lái)完成。這樣第二動(dòng)先動(dòng)時(shí)，由于KF電源被第一動(dòng)還未轉(zhuǎn)極的2DQJ切斷，導(dǎo)致二動(dòng)不能先動(dòng)作，做到了雙動(dòng)道岔啟動(dòng)時(shí)第一動(dòng)先動(dòng)，如圖5 所示。

3 提速道岔控制電路的問(wèn)題探討

圖4 DKJ、DWJ繼電器電路原理Fig.4 Schematic diagram of DKJ and DWJ relay circuit

圖5 確保第一動(dòng)先動(dòng)的原理圖Fig.5 Schematic diagram of ensuring the first motion to move firstly

在實(shí)際設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)中，有些問(wèn)題的出現(xiàn)暴露了道岔控制電路不完善之處。本節(jié)對(duì)一些問(wèn)題進(jìn)行探討，并給出可行的解決方案。且將這些解決方案用于商合杭鐵路湖州南站站改設(shè)計(jì)中。

3.1 故障按鈕繼電器GAJ電路的問(wèn)題

在分析故障按鈕繼電器電路時(shí)發(fā)現(xiàn)，單動(dòng)道岔和雙動(dòng)道岔GAJ的位置不一樣，單動(dòng)道岔的GAJ串接到ZBHJ的勵(lì)磁電路中先使ZBHJ勵(lì)磁，進(jìn)而使QDJ勵(lì)磁，如圖2所示。而雙動(dòng)道岔的GAJ串接到QDJ的勵(lì)磁電路中直接使QDJ勵(lì)磁，如圖3的“虛框2”所示。

這兩種方式都可以使QDJ勵(lì)磁，但是在雙動(dòng)道岔中，由于DKJ和DWJ的電路中有ZBHJ的條件，如果用GAJ勵(lì)磁ZBHJ，會(huì)影響DKJ電路，進(jìn)而影響道岔的啟動(dòng)電路，故直接用GAJ勵(lì)磁QDJ電路。單動(dòng)道岔由于不存在DKJ和DWJ的電路，故先勵(lì)磁ZBHJ，進(jìn)而再勵(lì)磁QDJ。

工程設(shè)計(jì)中兩種不同的方式容易給設(shè)計(jì)者造成疑惑，考慮到單動(dòng)道岔的GAJ直接勵(lì)磁QDJ不會(huì)存在安全問(wèn)題，一定程度上還會(huì)避免由于ZBHJ電路故障導(dǎo)致不能通過(guò)GAJ進(jìn)行單操的問(wèn)題，所以將單動(dòng)道岔的GAJ電路也串接在QDJ繼電器的勵(lì)磁電路中，與雙動(dòng)道岔保持一致。

商合杭鐵路湖州南站的信號(hào)站改中，涉及到雙動(dòng)道岔改為單動(dòng)道岔時(shí)，GAJ利用本方法，依然按照雙動(dòng)道岔的方式串接。

3.2 ZBHJ的自閉電路中串1DQJ的問(wèn)題

ZBHJ的自閉電路中串入了1DQJ的條件，如圖2所示。在對(duì)ZBHJ的電路進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)該條件沒(méi)有任何作用，還會(huì)導(dǎo)致在更換1DQJ、1DQJF等繼電器之后，道岔轉(zhuǎn)化不到位的故障。下面對(duì)這種情況進(jìn)行分析。

當(dāng)T5S組合中內(nèi)部的2DQJ轉(zhuǎn)極后，1DQJ就開(kāi)始緩放，但是根據(jù)ZBHJ的電路可知，1DQJ保持吸起的時(shí)間至少要保證ZBHJ吸起，且道岔轉(zhuǎn)化完成。如果道岔還沒(méi)有轉(zhuǎn)換完，T5S中的1DQJ就緩放結(jié)束落下，則ZBHJ的自閉電路就會(huì)被切斷，導(dǎo)致QDJ落下，而不能使電路轉(zhuǎn)化完成。對(duì)于5點(diǎn)牽引的道岔來(lái)說(shuō)，T5S中的1DQJ在緩放的時(shí)間內(nèi)，J1至少有3個(gè)繼電器（2DQJ，BHJ,1ZBHJ），J2和J3有4個(gè)繼電器（1DQJ，2DQJ,BHJ，1ZBHJ）要?jiǎng)幼鳎ㄐ能壓图廛壱粯樱@里以尖軌為例）。也就是說(shuō)，至少有11個(gè)繼電器的吸起時(shí)間會(huì)影響到1DQJ的緩放時(shí)機(jī)，導(dǎo)致ZBHJ不能自閉，進(jìn)而導(dǎo)致道岔不能轉(zhuǎn)換到位。

由于將1DQJ串到ZBHJ的自閉電路中沒(méi)有任何好處，還會(huì)帶來(lái)上面所分析的故障。故為使這種情況不發(fā)生，去掉ZBHJ自閉電路中1DQJ的前接點(diǎn)。

該問(wèn)題曾經(jīng)在滬昆線松林車(chē)站發(fā)生過(guò)，本次湖州南站道岔電路中取消1DQJ的串接條件，避免實(shí)際運(yùn)營(yíng)中同樣問(wèn)題出現(xiàn)。

3.3 ZBHJ 電路中RC電路的問(wèn)題

在分析ZBHJ的電路時(shí)發(fā)現(xiàn)，ZBHJ自閉電路線圈上跨接了電阻、電容組成的RC電路。當(dāng)所有轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換完成后，各個(gè)牽引點(diǎn)的BHJ相繼落下。ZBHJ會(huì)在RC電路的影響下緩放落下，避免了DKJ在第一牽引點(diǎn)1DQJ緩放期間經(jīng)過(guò)其前接點(diǎn)和1ZBHJ的后接點(diǎn)重新勵(lì)磁。

DKJ和DWJ電路只和尖軌的1ZBHJ有關(guān)，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，由于對(duì)1ZBHJ和DKJ, DWJ電路的理解不深刻，導(dǎo)致在心軌的2ZBHJ自閉電路兩邊也串了該RC電路。當(dāng)然這樣的做法也可以理解成“為了和雙動(dòng)道岔保持一致”，但將心軌2ZBHJ自閉電路兩端的RC電路去掉，可以節(jié)約工程投資。本解決方案同樣也用于湖州南站的站改設(shè)計(jì)當(dāng)中。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文以交流道岔控制電路技術(shù)條件為依據(jù)，對(duì)現(xiàn)有的道岔控制電路進(jìn)行細(xì)致分析，并探討在故障或特殊情況下該電路的幾點(diǎn)不完善之處，并給出相應(yīng)解決方案。這些解決方案被用于湖州南站站改設(shè)計(jì)當(dāng)中。希望本文對(duì)交流道岔控制電路的設(shè)計(jì)及運(yùn)營(yíng)維護(hù)起到一定的作用。文中不足之處，還望廣大同仁批評(píng)指正。