ZYJ7型轉(zhuǎn)轍機(jī)道岔啟動(dòng)電路改進(jìn)研究

陳澤濤，鄭樂藩

(廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣州 510430)

1 概述

隨著中國(guó)鐵路的快速發(fā)展，全國(guó)新建鐵路線路進(jìn)行了多次提速，ZYJ7 型轉(zhuǎn)轍機(jī)作為提速線路的主要設(shè)備，在提速線路廣泛使用[1-2]。作為提速線路上的關(guān)鍵設(shè)備，ZYJ7 型轉(zhuǎn)轍機(jī)為保障列車高速安全行駛，為鐵路線路提速提供堅(jiān)實(shí)的設(shè)備基礎(chǔ)[3-4]。本文主要改進(jìn)ZYJ7 型轉(zhuǎn)轍機(jī)道岔啟動(dòng)電路，改進(jìn)后電路在單操道岔后規(guī)定時(shí)間切斷電機(jī)啟動(dòng)電路，防止道岔動(dòng)作故障沒有到位或到位后無(wú)表示、卡阻現(xiàn)象。在滿足故障導(dǎo)向安全原則下節(jié)省一個(gè)時(shí)間繼電器，簡(jiǎn)化啟動(dòng)電路同時(shí)確保提速區(qū)段的運(yùn)輸安全、暢通。

ZYJ7 型轉(zhuǎn)轍機(jī)原道岔啟動(dòng)電路，1DQJ1-2 線圈接入一個(gè)時(shí)間繼電器TJ，在BHJ ↑時(shí)1DQJ 自閉電路接通，TJ 計(jì)時(shí)一段時(shí)間后斷開。當(dāng)?shù)啦韯?dòng)作故障沒有到位或到位后無(wú)表示在規(guī)定時(shí)間切斷電機(jī)啟動(dòng)電路[5-6]，改進(jìn)后啟動(dòng)電路使用斷相和帶延時(shí)切斷功能一體的斷相保護(hù)器DBQ，節(jié)省了時(shí)間繼電器TJ。

2 ZYJ7型轉(zhuǎn)轍機(jī)原道岔啟動(dòng)電路分析

原啟動(dòng)電路如圖1 所示，各繼電器的動(dòng)作順序如下。定操或反操道岔時(shí)，DCJ 或FCJ ↑、SFJ 勵(lì)磁↑→1DQJ ↑→1DQJF ↑→2DQJ 轉(zhuǎn)極(定位時(shí)↑狀態(tài)或反位時(shí)↓狀態(tài)），1DQJ ↑時(shí)，TJ 勵(lì)磁電路接通(超過(guò)30 s 如動(dòng)作電路還沒結(jié)束，時(shí)間繼電器TJ ↑→切斷1DQJ 自閉電路→切斷電機(jī)動(dòng)作電路）。1DQJF ↑時(shí)2DQJ 轉(zhuǎn)極→切斷1DQJ 的勵(lì)磁電路(此時(shí)1DQJ 處于緩放狀態(tài))→室內(nèi)外動(dòng)作電路正常時(shí)BHJ ↑(1DQJ 自閉電路接通)→道岔動(dòng)作到位后轉(zhuǎn)轍機(jī)自動(dòng)開閉器接點(diǎn)斷開啟動(dòng)電路→保護(hù)繼電器BHJ ↓→切斷1DQJ 自閉電路改進(jìn)后啟動(dòng)電路如圖2 所示，各繼電器的動(dòng)作順序：定操或反操道岔時(shí)，DCJ ↑或者FCJ ↑、SFJ 勵(lì)磁↑→1DQJ ↑→1DQJF ↑ →2DQJ 轉(zhuǎn)極（定位時(shí)↑狀態(tài)或反位時(shí)↓狀態(tài)）→2DQJ轉(zhuǎn)極后切斷1DQJ 的勵(lì)磁電路（此時(shí)1DQJ處于緩放狀態(tài)）→室內(nèi)外動(dòng)作電路正常時(shí)BHJ ↑(1DQJ 自 閉 電路接通，同時(shí)DBQ 延時(shí)切斷電路定時(shí)30 s 切斷BHJ 勵(lì)磁電路，BHJ ↓切斷1DQJ 自閉電路，從而切斷電機(jī)動(dòng)作電路。）→道岔動(dòng)作到位后轉(zhuǎn)轍機(jī)自動(dòng)開閉器接點(diǎn)斷開啟動(dòng)電路→BHJ 失磁↓，1DQJ 自閉電路斷開→1DQJ ↓→1DQJF ↓, 進(jìn)而接通道岔表示電路。

圖1 原啟動(dòng)電路Fig.1 Original starting circuit

2.1 DBQ帶延時(shí)切斷功能一體電路設(shè)計(jì)

A、B、C 相電壓經(jīng)過(guò)降壓整流后輸出24 V 直流電壓，作為延時(shí)斷開電路輸入端；延時(shí)電路輸出端接入開關(guān)電路，使用8050 三 極 管、R1、R2設(shè)計(jì)，接通延時(shí)30 s 切斷BHJ 勵(lì)磁電路；同時(shí)在BHJ1-4 線圈兩端反向并聯(lián)續(xù)流二極管VD1 延續(xù)電流，進(jìn)行保護(hù)，防止斷電時(shí)繼電器線圈提供自感電流的流通回路，出現(xiàn)過(guò)高的自感電壓，擊穿三極管或其他電路元件。此設(shè)計(jì)滿足故障導(dǎo)向安全原則，A、B、C 哪 一 路 出現(xiàn)故障時(shí)延時(shí)斷開電路都不工作，切斷BHJ 勵(lì)磁電路進(jìn)而切斷1DQJ 自閉電路，道岔停止啟動(dòng)。如圖3 所示。

圖2 改進(jìn)后啟動(dòng)電路Fig.2 The improved starting circuit

圖3 DBQ帶延時(shí)切斷功能一體電路Fig.3 DBQ integrated circuit with delay cut-off function

2.2 延時(shí)斷開電路設(shè)計(jì)

選用NE555 集成芯片設(shè)計(jì)延時(shí)斷開電路，NE555 體積小、重量輕、穩(wěn)定可靠，操作電源范圍大，輸出端的供給電流能力強(qiáng)，計(jì)時(shí)精確度高，溫度穩(wěn)定度佳，且價(jià)格便宜。

考慮到NE555 芯片供應(yīng)電壓的范圍是+4.5(最小值)～+16 V(最大值)。使用三端穩(wěn)壓集成電路IC 芯片LM7812 輸出DV 12 V 作為NE555 芯片供應(yīng)電壓。LM7812 具有輸出穩(wěn)定性好、使用方便、輸出過(guò)流、過(guò)熱自動(dòng)保護(hù)。延時(shí)斷開電路中，電阻器R1、Rt選用RTX-1/4W 型碳膜電阻器；電容器Ct選用電解電容器；

要 建 立30 s 定 時(shí)， 需 要30 kΩ 電 阻 和1 000 μf 電容，電路如圖4 所示，Rt使用可調(diào)電阻，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)延時(shí)時(shí)間。

2.3 改進(jìn)ZYJ7型轍機(jī)道岔啟動(dòng)工作原理

1）沒有操道岔時(shí)，1DQJ、1DQJF 落下，無(wú)電流流過(guò)斷相保護(hù)器的3 個(gè)變壓器輸入線圈，橋式整流橋也無(wú)直流輸出，BHJ3-4 線圈沒有勵(lì)磁，BHJ ↓。

2）定操或者反操 道 岔 時(shí)，1DQJ、1DQJF 吸 起，斷 相保護(hù)器的3 個(gè)變壓器的輸入線圈中有電流通過(guò)，變壓器的二次側(cè)得到的感應(yīng)電壓串聯(lián)疊加送至橋式整流橋的交流輸入端，通過(guò)橋式整流后輸出24 V 的 直 流 電 壓。NE555 定時(shí)電路延時(shí)輸出高電平，8050三極管開關(guān)電路接通，BHJ1-4 線圈勵(lì)磁吸起，啟動(dòng)電路正常工作，帶動(dòng)道岔轉(zhuǎn)換。

圖4 延時(shí)斷開電路Fig.4 Delay cut-off circuit

3）當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)換到位后，自閉器接點(diǎn)打到另一位置（反操時(shí)候自閉器接通反位表示電路，定操時(shí)接通反位表示電路），斷相保護(hù)器DBQ 沒有接負(fù)載停止輸出，NE555 定時(shí)電路沒有供應(yīng)電壓輸出為低電平，開關(guān)電路關(guān)斷，使BHJ1-4 線圈勵(lì)磁電路斷開，啟動(dòng)電路完成工作。

4）當(dāng)?shù)啦硪蚱渌收蠜]有轉(zhuǎn)換到位或出現(xiàn)卡阻時(shí)，在NE555 定時(shí)電路延時(shí)一段時(shí)間后輸出低電平使開關(guān)電路關(guān)斷，BHJ1-4 勵(lì)磁電路斷開落下。當(dāng)斷相保護(hù)器發(fā)生斷相時(shí)，斷相的變壓器一次側(cè)開路產(chǎn)生無(wú)窮大的阻抗，而另外兩相電源的負(fù)載電流則因?yàn)槿鄙倭艘幌嘧冃?，另外兩相的相位也?huì)發(fā)生變化；變壓器的二次側(cè)感應(yīng)電壓幅值及相位也會(huì)對(duì)應(yīng)變化，斷相保護(hù)器的3 個(gè)變壓器的二次側(cè)串聯(lián)疊加后輸出電壓趨于零，導(dǎo)致橋式整流橋輸出的直流電壓也為零，NE555 定時(shí)電路輸出為低電平，開關(guān)電路關(guān)斷，BHJ1-4 線圈勵(lì)磁電路斷開落下。

5）BHJ 失磁↓→1DQJ 自閉電路斷開→斷相保護(hù)器DBQ 停止輸出切斷三相電源輸出→斷開啟動(dòng)電路。

3 總結(jié)

本文對(duì)高速鐵路ZYJ7 型轉(zhuǎn)轍機(jī)的道岔啟動(dòng)電路進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)帶有延時(shí)切斷功能一體斷相保護(hù)器DBQ，并給出延時(shí)斷開電路各電子元件參考選型，同時(shí)對(duì)改進(jìn)后啟動(dòng)電路各繼電器的動(dòng)作順序，啟動(dòng)工作原理進(jìn)行說(shuō)明。改進(jìn)后的ZYJ7 型轉(zhuǎn)轍機(jī)道岔啟動(dòng)電路滿足故障導(dǎo)向安全原則，節(jié)省一個(gè)時(shí)間繼電器，簡(jiǎn)化啟動(dòng)電路同時(shí)確保提速區(qū)段的運(yùn)輸安全、暢通。