高速鐵路方向電路中FQJ接點(diǎn)冗余改造分析

孫 剛 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司南京電務(wù)段

1 高鐵改方電路原理

利用一定的電路原理改變區(qū)間列車的運(yùn)行方向，即兩站之間發(fā)車權(quán)的交接。具體的改方原理電路及正常改方流程本文不再詳述。

2 改方故障現(xiàn)象

高鐵改方過程中通常在反方向改正方向過程中會(huì)出現(xiàn)**區(qū)段紅光帶、或者只是出現(xiàn)FQJ-H、Q回線采集斷線等改方故障，致使改正方向失敗，由于區(qū)間中繼站一般路途遙遠(yuǎn)，且部分故障不會(huì)顯示哪一個(gè)區(qū)段，加大了故障處理的難度。

2.1 改方故障成因

通過改方原理我們知道區(qū)間正方向時(shí)區(qū)間每一個(gè)區(qū)段的FQJ處于落下狀態(tài)，后接點(diǎn)接通；而反方向時(shí)區(qū)間每一個(gè)區(qū)段的FQJ處于吸起狀態(tài)，前接點(diǎn)接通。

2.1.1 FQJ繼電器型號(hào)

繼電器型號(hào)為：JWXC-1700，為無極繼電器，其工作原理為線圈通電使鐵芯磁化產(chǎn)生磁通，鐵芯、銜鐵、扼鐵形成閉合回路，吸力使銜鐵與鐵芯吸合，銜鐵通過拉桿帶動(dòng)接點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)全靠鐵芯產(chǎn)生的磁力使后接點(diǎn)斷開，前接點(diǎn)閉合。當(dāng)線圈斷電時(shí)，鐵芯中的磁通減少直至鐵芯釋放銜鐵，此時(shí)后接點(diǎn)組全靠銜鐵（重錘片）的重力克服鐵芯中剩余的磁通，使前接點(diǎn)斷開，后接點(diǎn)接通。2.1.2 FQJ繼電器接點(diǎn)接點(diǎn)材料：靜接點(diǎn)為銀質(zhì)材料，動(dòng)接點(diǎn)為銀氧化鉻材料。銀易產(chǎn)生氧化膜，磨損大，熔點(diǎn)低，耐腐蝕性能不強(qiáng)等缺點(diǎn)；銀氧化鉻，磨損小，熔點(diǎn)非常高，耐腐蝕能力強(qiáng)，不易溶合，導(dǎo)電性能好等優(yōu)點(diǎn)。

接點(diǎn)壓力：前接點(diǎn)壓力≥0.250 N，后接點(diǎn)壓力≥0.150 N。電磁力給前接點(diǎn)的壓力遠(yuǎn)大于銜鐵重力落下對(duì)后接點(diǎn)的壓力。

接點(diǎn)接觸形式：點(diǎn)接觸，雖然接觸壓力最集中，但接觸電阻大，散熱面積小，溫度容易升高。

從以上分析我們可以得出，為什么改方故障會(huì)經(jīng)常發(fā)生在FQJ繼電器。

（1）FQJ繼電器長期處于落下狀態(tài)，若繼電器防塵罩密封不良，機(jī)械室潮濕、機(jī)械室周圍環(huán)境有腐蝕性化學(xué)氣體等均會(huì)使繼電器靜接點(diǎn)氧化銀接點(diǎn)易氧化，接點(diǎn)電阻增大；

（2）電磁力給前接點(diǎn)的壓力遠(yuǎn)大于銜鐵重力落下對(duì)后接點(diǎn)的壓力，所以FQJ繼電器接點(diǎn)不良易發(fā)生在其落下狀態(tài)時(shí)（后接點(diǎn)）；

（3）由于接點(diǎn)形式為點(diǎn)接觸，接觸面積小，在動(dòng)接點(diǎn)不能打碎氧化膜的情況下極大地增加了接點(diǎn)電阻。

2.2 改方故障現(xiàn)象

通過改方原理圖，我們知道，F(xiàn)QJ繼電器的第1組接點(diǎn)用于列控采集回線中FQJ-H的串采電路中，第2組接點(diǎn)用于列控采集回線中FQJ-Q的串采電路中，第3、4、5、6組用于ZPW-2000軌道電路的通道中來改變發(fā)送方向。第7組用于室內(nèi)衰耗盒正反向燈的條件中。第8組為空接點(diǎn)。

**區(qū)段紅光帶：出現(xiàn)**區(qū)段紅光帶極大地縮小了故障范圍，肯定是ZPW-2000軌道電路的通道中的接點(diǎn)不良造成，可以精確到某一個(gè)區(qū)段。一般出現(xiàn)這樣的情況，聯(lián)系臨站多次方向就可恢復(fù)，但也有例外。

第3、4、5、6組前接點(diǎn)不良：正方向改反方向后出現(xiàn)紅光帶，減小影響可用輔助改方將反方向改回正方向。

第3、4、5、6組后接點(diǎn)不良：正方向改反方向后正常，反方向改回正方向后出現(xiàn)紅光帶。

FQJ-H回線采集斷線：出現(xiàn)FQJ-H回線采集斷線問題較復(fù)雜，因?yàn)镕QJ-H回線采集是將接車站和發(fā)車站的列控中心所有的區(qū)段的FQJ11-13串聯(lián)在一起進(jìn)行采集，如果其中有一個(gè)區(qū)段FQJ13接點(diǎn)不良，就會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象，一般都是正方向改反方向正常，反方向改回正方向時(shí)，老是改不過去，13 s后恢復(fù)反方向。此現(xiàn)象不出現(xiàn)紅光帶，不能迅速判斷具體的區(qū)段，可以判斷那個(gè)站，有的中繼站可能區(qū)段較多，加大了故障處理難度。

FQJ-Q回線采集斷線：同上，F(xiàn)QJ-Q回線采集是將接車站和發(fā)車站的列控中心所有的區(qū)段的FQJ21-22串聯(lián)在一起進(jìn)行采集，如果其中有一個(gè)區(qū)段FQJ22接點(diǎn)不良，就會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象,一般都是正方向改反方向改不過去。

FQJ第7組接點(diǎn)不良：會(huì)影響衰耗盒上正、反向表示燈的點(diǎn)亮。

3 通號(hào)改造后的弊端

3.1 通號(hào)改造原理

以北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司為例作說明。

正向采集FQJ第1組后接點(diǎn)，反向采集FQJ第2組前接點(diǎn)，組合內(nèi)部通過繼電器接點(diǎn)環(huán)通。修改電路示意圖詳見圖1。

圖1 修改后的FQJ繼電器接點(diǎn)采集示意圖

3.2 改造弊端

改造方案只是簡單的將FQJ繼電器的第一組接點(diǎn)與第八組接點(diǎn)并聯(lián)，形成冗余，解決了FQJ-H回線采集斷線的問題，也就是說解決了列控在反向改正向過程中列控采集斷線的問題，但并沒有從根本解決問題。

4 改造建議

4.1 改變繼電器型號(hào)

現(xiàn)用FQJ繼電器型號(hào)為：JWXC-1700，如上所述，普通型安全接點(diǎn)存在諸多缺點(diǎn)，可改為加強(qiáng)型接點(diǎn)，加強(qiáng)型繼電器接點(diǎn)存在如下優(yōu)點(diǎn)：

接點(diǎn)材料：采用銀氧化鎘，其基本物質(zhì)為銀（80%-85%），起導(dǎo)電作用，氧化鎘起導(dǎo)熱作用，并具有一定的自動(dòng)吹弧作用，其防粘連性、接觸電阻小（小于0.1Ω）等特點(diǎn)。

接點(diǎn)壓力：前接點(diǎn)壓力為：不小于0.400 N，后接點(diǎn)壓力為：不小于0.300 N。

接點(diǎn)接觸形式：線接觸，接觸壓力比較集中，在接點(diǎn)閉合與斷開的過程中，線式接點(diǎn)的表面能延另一接點(diǎn)表面滑動(dòng)，表面氧化層與灰塵自動(dòng)脫落起到自動(dòng)凈化的作用，使接觸電阻變小，且接觸電阻穩(wěn)定。

采用加強(qiáng)型繼電器代替普通繼電器，勢(shì)必會(huì)增加成本，且存在接點(diǎn)不夠用的情況。

4.2 改變繼電器類型

采用雙接點(diǎn)繼電器。利用接點(diǎn)冗余，來增加其可靠性；缺點(diǎn)是增加了成本。

采用彈力式繼電器。在國外或者其他行業(yè)已大量使用彈力式繼電器，實(shí)物見圖2。彈簧彈力加銜鐵自身的重力使繼電器落下，加大了落下接點(diǎn)的接點(diǎn)壓力。此方法需要設(shè)計(jì)出符合中國鐵路國情的彈力式繼電器，包括與大部分繼電器同樣的電氣特性、尺寸等，適合新建線。

圖2 彈力式繼電器

4.3 增加繼電器

如上所述，在接點(diǎn)數(shù)量不能滿足需求的情況下，可以考慮增加繼電器的方法，接點(diǎn)冗余，減少故障發(fā)生；但此方法會(huì)增加成本，且配線及組合架均會(huì)增加。

5 高鐵改方電路應(yīng)急處置流程及注意事項(xiàng)

5.1 改方應(yīng)急處置

如果正常改方失敗，首先檢查原發(fā)車站是否改為接車站，如果原發(fā)車站未動(dòng)作，則需檢查原接車站是否發(fā)檢測(cè)碼，如不發(fā)檢測(cè)碼，則需檢查原兩站是否滿足改方條件（全區(qū)間空閑，且車站A無發(fā)車進(jìn)路鎖閉），排除故障后再次改方；如果原接車站已經(jīng)發(fā)檢測(cè)碼，說明改方條件滿足，原發(fā)車站未完成改方，需檢查原發(fā)車站（包括其列控中心管轄的中繼站）的改方電路是否有問題（原發(fā)車站及其管轄范圍內(nèi)的FJ及FQJ電路），排除故障后再次改方；若原發(fā)車站已改為接車站，則需檢查原接車站（包括其列控中心管轄的中繼站）的改方電路是否有問題（原接車站及其管轄范圍內(nèi)的FJ及FQJ電路），排除故障后再次改方，直至改方成功。改方應(yīng)急處置流程圖見圖3。

圖3 改方電路應(yīng)急處置流程圖

5.2 應(yīng)急注意事項(xiàng)

原發(fā)車站未改為接車站之前，改方失敗，問題在原發(fā)車站；

原發(fā)車站改為接車站后，改方失敗，問題在原接車站；

改方要求檢查兩站間及管轄中繼站所有的FJ及FQJ動(dòng)作到位；

改方一次有效，若FJ及FQJ采集斷線，列控中心判斷為驅(qū)采不一致，13S后自動(dòng)恢復(fù)原方向；若改方時(shí)出現(xiàn)紅光帶（原接車站或發(fā)車站及管轄中繼站），改方電路繼續(xù)執(zhí)行，方向改變后，保持紅光帶，此時(shí)可用輔助改方改回原方向。

5.3 其他注意事項(xiàng)

在日常維修中增加區(qū)間改方試驗(yàn)，在改方前中繼站應(yīng)派人應(yīng)急值守；

出現(xiàn)改方失敗時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)閱列控維護(hù)機(jī)報(bào)警信息，尤其是FQJ采集斷線等，并改方時(shí)實(shí)時(shí)觀察區(qū)間軌道電路碼序及I/O驅(qū)采的實(shí)時(shí)信息，及時(shí)判斷故障范圍；

若已判斷出某一個(gè)FQJ不良，應(yīng)對(duì)繼電器進(jìn)行插拔或者更換，若中繼站無JWXC-1700備品，可臨時(shí)先用微機(jī)監(jiān)測(cè)組合架的JWXC-1700繼電器應(yīng)急處置。

6 結(jié)束語

從高鐵列控中心改方電路原理出發(fā)，剖析典型故障，分析故障的種類、成因；從器材、原理、實(shí)現(xiàn)方法推敲改造方案，最后總結(jié)故障處理注意事項(xiàng)等。雖然論文已成稿，但仍存在諸多缺點(diǎn)，如：改造建議實(shí)現(xiàn)有困難，經(jīng)濟(jì)性不強(qiáng)，成本急劇增加，實(shí)施復(fù)雜。但本文旨在徹底解決改方故障，且改造建議有前瞻性，如采用彈力式繼電器，不乏為一種新思路。