降低信號機USU電路故障的探討

陶余永 中國鐵路上海局集團有限公司合肥電務(wù)段

近年來鐵路建設(shè)突飛猛進，尤其是高鐵建設(shè)速度之快，為了保障列車通過效率，大號碼道岔成為高鐵線路的標(biāo)配，因此在一些線路所和旅客列車?？枯^多的大站進站信號機越來越多使用USU點燈顯示，近年來信號機USU電路故障表現(xiàn)突出，特別是SNJ閃光繼電器，在實際應(yīng)急處理過程中，信號機USU點燈電路故障判斷較難，處理時間長，一旦發(fā)生故障影響行車較大，因此如何降低站場進站信號機USU電路故障尤為迫切。本文結(jié)合案例闡述USU點燈電路和SNJ電路原理，分析電路存在的問題，并針對問題提出解決措施。

1 進站信號機USU點燈電路

在高鐵進站信號機USU電路中，開放黃閃黃信號顯示燈光時，1U的黃燈通過脈動閃光電路實現(xiàn)燈光由強變?nèi)?，由弱變強的交替閃爍；2U通過檢查LXJ、ZXJ和TXJ接點亮穩(wěn)定的黃燈，原理圖如圖1所示。

圖1 信號機點燈電路原理圖

（1）1U閃光電路接通公式：XJZ→RD1→1DJ↑→LXJ11-12↑→ZXJ11-13↓→2DJ↑→A→B→1U點燈單元→LXJ42-41↑→RD3→XJF。

（2）2U穩(wěn)定燈光電路接通公式：XJZ→RD2→2DJ↑→LXJ31-32↑→ZXJ31-33↓→TXJ41-43↓→2U點燈單元→LXJ42-41↑→RD3→XJF。

（3）A→B間局部電路原理如圖2、圖3和圖4所示。SNJ第5組吸起接點中并聯(lián)電阻R3，當(dāng)SNJ在電容C1充放電過程中，會有規(guī)律地吸起落下，從而使得A→B間形成兩條接通回路，分別是：A→SNJJ21-22↑→XSJ21-22↑→SNJ51-52↑→B（SNJ↑時），此時SNJ接點短路電阻R3，使得1U燈正常點亮；A→SNJJ21-22↑→XSJ21-22↑→R3→B（SNJ↓時），此時1U點燈回路串入電阻R3，回路電阻變大1U燈變暗；通過繼電器接點電阻和R3電阻阻值的變化，使得1U點燈電路阻值變化，1U黃色燈光頻率閃爍。

圖2 閃光電路原理圖

圖3 SNJ脈動電路原理圖

圖4 SNJJ電路原理圖

（4）SNJJ和SNJ工作原理圖。由閃光電路原理圖3可以看出，當(dāng)排列經(jīng)過大號碼道岔側(cè)向接車進路時，聯(lián)鎖驅(qū)動XSJ↑,然后通過XSJ第二組前接點、SNJ第一組后接點、R2可調(diào)電阻為SNJ線圈1提供KZ電源，同時為電容C1充電，使得SNJ延時吸起。當(dāng)SNJ↑后，第二組后接點斷開KZ，C1電容放電使得SNJ緩放落下，SNJ落下后再次溝通SNJ1-2線圈勵磁電路，從而使得SNJ在XSJ↑期間脈動工作。由于SNJ↑使得SNJJ↑，由于在SNJ↑時對C2電容充電，在SNJ落下期間C2電容放電使得SNJJ繼續(xù)保持在吸起狀態(tài)至下一次SNJ↑，因此信號機在開放USU時SNJJ始終在勵磁狀態(tài)。

2 進站信號USU點燈電路故障案例分析

根據(jù)USU點燈電路原理，結(jié)合實際案例對該電路進行分析說明。2020年10月26日合肥南滬蓉場XW信號機開放USU后故障關(guān)閉，經(jīng)排查故障原因為USU組合中SNJ繼電器第5組接點不良造成，更換繼電器后故障恢復(fù)，通過外觀觀察故障繼電器發(fā)現(xiàn)其接點有燒黑痕跡，經(jīng)過檢修所上臺測試該繼電器第5組接點偶爾有接點不通的現(xiàn)象。

2.1 SNJ接點不良原因分析

（1）SNJ第5組接點瞬間電流大。通過調(diào)閱集中監(jiān)測燈絲電流采集曲線發(fā)現(xiàn)當(dāng)進站信號機開放USU時，1DJ電流峰值達到280 mA，說明當(dāng)SNJ↑時其第5組接點，瞬間電流達到280 mA，無極繼電器普通接點，在直流24 V電壓下允許最大電流是1A，而該接點在220V交流電壓下，通過電流為280mA，影響了繼電器接點使用壽命，實際現(xiàn)場故障繼電器上測試臺測試，發(fā)生不良接點僅為第5組接點，其他接點均良好，因此通過該接點瞬間交流電流大是造成繼電器故障的一個原因。

（2）SNJ日動作頻率高。通過微機監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)XW每日開放USU次數(shù)平均約為75次，每次開放時間平均在3.5 min，根據(jù)《行規(guī)》規(guī)定信號機閃光頻率為50-65次，實際統(tǒng)計每分鐘在55次左右，通過以上計算正常情況下SNJ每日動作頻次為13 200次左右，SNJ使用的是JWXC-1700型繼電器，根據(jù)《鐵路信號維護規(guī)則技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定當(dāng)繼電器動作次數(shù)或使用年限規(guī)定，JWXC-1700型無極繼電器動作次數(shù)使用壽命為200萬次，因此SNJ在大站場使用150天就超過繼電器接點使用壽命，而目前根據(jù)維修規(guī)定JWXC-1700型繼電器是按照使用時間要求隨大修周期更換，因此現(xiàn)場使用在USU點燈電路中SNJ大都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過使用次數(shù)，因此SNJ動作頻次大超過繼電器使用壽命是造成故障的另一大原因。

2.2 降低USU點燈電路SNJ故障措施

通過以上原因分析，導(dǎo)致SNJ故障原因主要是電路電氣特性和使用頻率，因此重點完善特殊無極繼電器的維修周期，并改進點燈電路增加冗余防護，確保SNJ運用正常。

（1）修改閃光控制電路。在實際使用中，SNJ定型配置，其第6組接點未使用，因此為了提高閃光控制電路的可靠性，可以在點燈回路中SNJ第5組前接點并聯(lián)其第6組前接點，使得在信號機點亮USU時，降低繼電器接點通過的電流，接點并聯(lián)后每組接點通過最大電流降低至140 mA，從而增加了繼電器使用壽命；同時當(dāng)有其中某一組接點不良時，另一組接點可以保證信號機正常使用，也減少故障的發(fā)生。具體電路修改如圖5：

圖5 改進后的閃光控制電路

（2）調(diào)整SNJ輪修周期。在原因分析中已說明繼電器的使用頻率直接影響繼電器的壽命，為減少因繼電器不良導(dǎo)致的信號機故障，應(yīng)根據(jù)繼電器使用次數(shù)來調(diào)整輪修周期。各站通過微機監(jiān)測調(diào)閱信號機開放USU的次數(shù)，統(tǒng)計SNJ日動作次數(shù)，計算出本站SNJ在動作200萬次壽命內(nèi)周期，為繼電器輪修提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。設(shè)備維修管理部門根據(jù)實際情況調(diào)整特殊運用繼電器的輪修周期，當(dāng)繼電器動作超過200萬次后及時組織輪修更換。

（3）加強集中監(jiān)測分析。通過調(diào)閱進站信號機USU點燈故障前后1DJ電流曲線，發(fā)現(xiàn)故障更換SNJ后1DJ電流脈沖峰值為280 mA左右，SNJ故障前閃燈狀態(tài)采集到的燈絲電流脈沖峰值為180 mA左右，比正常下降約36%，如圖6。因此在日常調(diào)閱分析中，發(fā)現(xiàn)1DJ在電流下降到超過正常值30%時，說明SNJ可能接點存在不良問題，應(yīng)及時組織更換SNJ，該曲線分析也可作為SNJ實行狀態(tài)修的參考臨界周期。

圖6 合肥南滬蓉場更換SNJ前后對比圖

3 結(jié)論

通過調(diào)整特殊運行情況下SNJ的輪修周期，及時組織對超勞繼電器進行更換，在SNJ第5組接點并聯(lián)其第6組接點，后期未發(fā)生因SNJ繼電器接點不良導(dǎo)致的信號機故障。另外也提醒設(shè)備管理單位在日常管理中，對于標(biāo)準(zhǔn)性文件不能盲從，必須因地制宜，實事求是，提高設(shè)備運用質(zhì)量。