雙動(dòng)道岔繼電器瞬間落下問題的研究及改進(jìn)

畢彬杰，夏齊林

（中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司 上海高鐵基礎(chǔ)設(shè)施段，1.工程師，2.高級工程師，上海 201900）

1 引言

隨著高速鐵路的不斷發(fā)展，列車運(yùn)行速度不斷提升，對高速鐵路的道岔設(shè)備提出了更高的要求。高速鐵路雙動(dòng)道岔主要安裝于咽喉區(qū)，用于高鐵列車上下行線路的轉(zhuǎn)換，在高速鐵路列車運(yùn)行過程中起到非常重要的作用。近期滬寧城際、滬杭高鐵等線路多站出現(xiàn)雙動(dòng)道岔電壓波動(dòng)問題，電壓波動(dòng)往往是設(shè)備故障發(fā)生前的先兆現(xiàn)象，因此必須認(rèn)真對待這類問題?，F(xiàn)從信號集中監(jiān)測入手，對分動(dòng)外鎖閉雙動(dòng)道岔動(dòng)作電路進(jìn)行分析研究。

2 問題的發(fā)現(xiàn)及原因分析

2.1 問題現(xiàn)象描述

2019年12月10日滬寧城際蘇州園區(qū)站4#道岔心軌第一牽引點(diǎn)（下文用4#X1表示）反表電壓在2#道岔扳動(dòng)瞬間變化較大（2#-#4道岔為雙動(dòng)道岔，2#道岔先動(dòng)、4#道岔后動(dòng)），12月9日03:22反表交流電壓由61V下降至46.5V，直流電壓由21.5V下降至14.6V。2020年1月5日0:54分4#道岔尖軌第一牽引點(diǎn)（下文用4#J1表示）定表電壓波動(dòng)，交流波動(dòng)2.7V，直流波動(dòng)8.6V。2020年1月8日23:59：31-23:59:33，在2#/4#道岔扳至反位10s后，4#J1反表電壓無車情況下有一次交流升高2.1V，直流下降6.4V。同時(shí)4#X1反表交流電壓上升0.6V，直流電壓下降0.7V波動(dòng)現(xiàn)象。

2.2 監(jiān)測分析

通過信號集中監(jiān)測，調(diào)閱蘇州園區(qū)站2#/4#道岔歷史開關(guān)量，篩選出2#/4#道岔相關(guān)數(shù)據(jù)。確認(rèn)4#J1-1DQJ、4#X1-1DQJ繼電器在2#道岔動(dòng)作開始后存在瞬間落下的現(xiàn)象，同時(shí)分析還發(fā)現(xiàn)2#X2-1DQJ存在先于2#J3-1DQJ動(dòng)作的現(xiàn)象，如表1所示，監(jiān)測回放站場信息可明顯識別X2表示燈先于J3熄滅：

表1 繼電器動(dòng)作時(shí)間

由表1可知，4#J1-1DQJ、4#X1-1DQJ繼電器在2#道岔動(dòng)作開始后存在瞬間落下以及2#X2-1DQJ存在先于2#J3-1DQJ動(dòng)作的問題。因此我們需要對4#J1-1DQJ、4#X1-1DQJ繼電器以及2#X2-1DQJ存在先于2#J3-1DQJ的動(dòng)作電路進(jìn)行分析。

2.3 電路分析研究

如圖1、圖2所示，由于尖軌總保護(hù)繼電器（ZBHJ）須經(jīng)過尖軌三個(gè)（J1、J2、J3）保護(hù)繼電器（BHJ）吸起而勵(lì)磁，而心軌ZBHJ只需經(jīng)過兩個(gè)（X1、X2）BHJ吸起而勵(lì)磁，J1-1DQJ與X1-1DQJ動(dòng)作條件相同，因此在電路動(dòng)作時(shí)序上存在心軌ZBHJ先于尖軌ZBHJ動(dòng)作的可能性。

圖1 岔尖的ZBHJ電路圖

圖2 岔芯的ZBHJ電路圖

分析動(dòng)作開始繼電器（DKJ）與動(dòng)作完成繼電器（DWJ）電路。如圖3是DKJ的動(dòng)作電路，當(dāng)提速道岔輔助組合TDF1組合內(nèi)的J1-1DQJ↑吸起時(shí)，由于ZBHJ要J1、J2、J3同時(shí)吸起時(shí)才會(huì)吸起，所以當(dāng)僅是J1吸起時(shí)，岔尖的ZBHJ是落下的，此時(shí)使得DKJ（動(dòng)作開始繼電器）3-4線圈通電，勵(lì)磁吸起。當(dāng)尖軌ZBHJ↑吸起，切斷了DKJ的4線圈的通路；同時(shí)由于尖軌ZBHJ的吸起，使得DWJ勵(lì)磁吸起，切斷了DKJ的2線圈通路，最后導(dǎo)致DKJ（動(dòng)作開始繼電器）落下。所以，DKJ在1DQJ吸起時(shí)，勵(lì)磁吸起；在尖軌ZBHJ勵(lì)磁吸起時(shí)，DKJ失電落下，此時(shí)DWJ勵(lì)磁吸起。DKJ先于DWJ動(dòng)作，DWJ在DKJ落下后動(dòng)作。

圖3 DKJ繼電器動(dòng)作電路

動(dòng)作完成繼電器（DWJ）勵(lì)磁電路如圖4所示，由圖可知在DWJ勵(lì)磁電路中，連接了心軌ZBHJ的21-22接點(diǎn)和尖軌ZBHJ的21-22接點(diǎn)。由于X2-1DQJ先于J3-1DQJ動(dòng)作，導(dǎo)致心軌的ZBHJ先于尖軌的ZBHJ吸起，當(dāng)心軌ZBHJ先于尖軌ZBHJ吸起時(shí)，DWJ就會(huì)發(fā)生瞬間勵(lì)磁-失磁-勵(lì)磁的理論推斷和實(shí)際現(xiàn)象：第一次勵(lì)磁是由于岔芯的ZBHJ吸起，使DWJ勵(lì)磁；當(dāng)芯軌的ZBHJ落下而尖軌的ZBHJ還未吸起時(shí)，DWJ會(huì)失電落下；第二次勵(lì)磁是由于尖軌的ZBHJ吸起，重新使得DWJ勵(lì)磁吸起。

圖4 DWJ繼電器勵(lì)磁電路

分析雙動(dòng)道岔動(dòng)作電路如圖5所示，雙動(dòng)道岔T5S組合內(nèi)的DKJ和DWJ為常態(tài)落下，并且串聯(lián)在1DQJ的勵(lì)磁電路中，同時(shí)溝通第一動(dòng)道岔T5S組合1DQJ的勵(lì)磁電路，使得第一動(dòng)道岔的J1-1DQJ和X1-1DQJ勵(lì)磁，第一動(dòng)道岔開始動(dòng)作。由圖3可知，當(dāng)?shù)谝粍?dòng)道岔的J1-1DQJ吸起時(shí)，而尖軌的ZBHJ不吸起時(shí)，DKJ勵(lì)磁吸起，切斷了雙動(dòng)第二動(dòng)道岔的勵(lì)磁電路。當(dāng)?shù)谝粍?dòng)道岔的尖軌ZBHJ吸起時(shí)，DKJ落下，但是DWJ吸起，從而還是切斷第二動(dòng)道岔的勵(lì)磁電路，保證第二動(dòng)道岔不動(dòng)。所以，第二動(dòng)道岔的啟動(dòng)時(shí)間由DWJ的落下時(shí)間決定。由上述分析可知，在電路動(dòng)作時(shí)序上存在心軌ZBHJ先于尖軌ZBHJ動(dòng)作的可能性，從而使得DWJ存在瞬間勵(lì)磁-失磁-勵(lì)磁的實(shí)際現(xiàn)象。

圖5 雙動(dòng)道岔電路圖

由于DKJ先于DWJ落下，在DWJ第一次勵(lì)磁吸起時(shí)，第二動(dòng)道岔T5S的1DQJ勵(lì)磁為開路；當(dāng)由于芯軌的ZBHJ落下而尖軌的ZBHJ沒吸起時(shí)，DWJ落下，此時(shí)第二動(dòng)道岔T5S的1DQJ勵(lì)磁電路導(dǎo)通，使得第二動(dòng)道岔的J1-1DQJ與X1-1DQJ勵(lì)磁吸起；當(dāng)?shù)谝粍?dòng)的尖軌ZBHJ吸起時(shí)，DWJ吸起，從而再次切斷第二動(dòng)道岔T5S組合內(nèi)1DQJ的勵(lì)磁電路，使得第二動(dòng)道岔的J1-1DQJ與X1-1DQJ瞬間落下。最后，當(dāng)?shù)谝粍?dòng)的尖軌ZBHJ落下時(shí)，DWJ完全落下，此時(shí)T5S組合內(nèi)的DKJ和DWJ均為落下狀態(tài)，第二動(dòng)道岔T5S的1DQJ勵(lì)磁電路完全導(dǎo)通。

通過分析尖軌和心軌ZBHJ動(dòng)作電路、DKJ和DWJ勵(lì)磁電路可知，在電路動(dòng)作時(shí)序上存在心軌ZBHJ先于尖軌ZBHJ動(dòng)作的情況，也就是雙動(dòng)道岔心軌第二牽引點(diǎn)道岔啟動(dòng)繼電器先于尖軌第三牽引點(diǎn)道岔啟動(dòng)繼電器落下的情況，同時(shí)也存在后動(dòng)道岔J1-1DQJ、X1-1DQJ繼電器瞬間落下的情況。

3 改進(jìn)措施

由以上分析雙動(dòng)道岔電路可知，第二動(dòng)道岔的動(dòng)作開始取決于DWJ瞬間失磁時(shí)長（第一動(dòng)芯軌ZBHJ和尖軌ZBHJ動(dòng)作時(shí)差），動(dòng)作完成繼電器DWJ原設(shè)計(jì)定型為JWXC-1700型繼電器，需要更換此型繼電器解決問題，經(jīng)試驗(yàn)研究最終采用具有緩放時(shí)間較長的繼電器JWXC-H310效果良好，該繼電器為無極緩動(dòng)繼電器，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求當(dāng)電壓24V時(shí)緩吸時(shí)間為0.4s±0.1s，緩放時(shí)間為0.8s±0.1s。

在寧杭高鐵溧水站對改進(jìn)措施進(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)，將DWJ的型號JWXC-1700更換為JWXC-H310，雙動(dòng)道岔電路動(dòng)作恢復(fù)正常，進(jìn)一步驗(yàn)證了上述原因分析性的正確性。最后將該類問題反映給設(shè)計(jì)院和廠家，最終將滬寧城際、寧杭高鐵、滬杭高鐵線的S700K分動(dòng)外鎖閉雙動(dòng)道岔的DWJ繼電器統(tǒng)一更換為JWXC-H310。

4 結(jié)論

針對高速鐵路S700K分動(dòng)外鎖閉雙動(dòng)道岔DWJ繼電器無緩放功能導(dǎo)致第二動(dòng)道岔的J1-1DQJ和X1-1DQJ繼電器在第一動(dòng)道岔動(dòng)作起始后存在瞬間落下的問題，對雙動(dòng)道岔電路進(jìn)行分析研究，提出更換具有緩放功能的DWJ繼電器型號的改進(jìn)措施，最終在寧杭高鐵溧水站驗(yàn)證成功。同時(shí)在滬寧城際、寧杭高鐵、滬杭高鐵進(jìn)行推廣，統(tǒng)一把雙動(dòng)道岔DWJ繼電器型號，更換為JWXC-H310繼電器。本文為高速鐵路雙動(dòng)道岔1DQJ繼電器存在瞬間落下的問題提出了有效的改進(jìn)措施，保障了高速鐵路列車的安全運(yùn)行。