三機牽引道岔直流電動轉(zhuǎn)轍機控制電路的改進與應用

趙會勇

（本鋼集團北營鐵運公司，遼寧本溪，117017）

0 引言

隨著本鋼集團北營公司淘汰落后產(chǎn)能項目大型高爐的建設，鐵水運輸生產(chǎn)組織也由原來運用的75噸敞口罐改為320噸魚雷罐，與之配套的鐵路線路及鐵路信號設備也隨著進行改造。由于鐵路線路改造受高爐渣場裝渣線與煉鋼一區(qū)鐵水運輸走行線等地形因素的影響，道岔設計時考慮滿足裝渣線的一次裝車數(shù)量需求，經(jīng)研究決定運用特制18號加長曲線道岔。該特種道岔設備在鐵路運輸上運用較少，而在鐵路信號聯(lián)鎖方面更無標準控制電路可以使用，為解決特制18號加長曲線道岔的計算機聯(lián)鎖控制問題，并從節(jié)省工程投資以及減少設備類型角度考慮，借鑒雙機牽引道岔控制電路原理，采用ZD6型直流電動轉(zhuǎn)轍機針對電路實施控制。

1 當前電路控制中十線制直流電動轉(zhuǎn)轍機的不足之處

將直流電動轉(zhuǎn)轍機應用于18號三機牽引道岔牽引時，鐵道部尚未針對控制電路頒布相關的標準，但是根據(jù)日常應用的十線制道岔控制電路圖能夠發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)轍機表示線為X3、X7、X10，轉(zhuǎn)轍機動作線為X1與X2、X5與X6、X8與X9，公共回線則為X4。在進行近路排列的過程中，經(jīng)過聯(lián)鎖設備的驅(qū)動，刀道岔FCJ或是DCJ可以實現(xiàn)勵磁吸起，并且在道岔控制電路之中，將1DQJ勵磁電路接通，順利吸起之后，2DQJ能夠發(fā)生轉(zhuǎn)極，此時可以將室外轉(zhuǎn)轍機方面動作電路接通。

因為各個牽引點上相應的1DQJ全部需要在FCJ和DCJ 的中間接點上進行并聯(lián)，以保障各轉(zhuǎn)轍機相關的1DQJ可以在同一時間段內(nèi)實現(xiàn)勵磁吸起，并能夠同時向室外轉(zhuǎn)轍機輸送電能，也就是可以同時將轉(zhuǎn)轍機啟動，并轉(zhuǎn)換道岔。

一般來說，完成上述操作之后，即能夠落實3點牽引道岔在定位與反位之間的轉(zhuǎn)換，且已經(jīng)在國鐵膠濟線提速改造工程等諸多工程中得到充分應用。但是隨著研究的深入和時間次數(shù)的增加，可以發(fā)現(xiàn)其中仍然存在不足之處[1]。

1.1 電纜加芯嚴重

因為在這一電路之中，存在控制回線共用的情況，并且在通常情況下，這一型號的道岔與信號樓之間的距離較遠，所以應用該控制電路之后，電纜加芯情況更加嚴重。通過公式對電纜的最大控制長度進行計算，公式為

在該公式之中，ZQ表示曲線之后電纜的芯線數(shù)，ZH表示回線之后電纜的芯線數(shù)，r表示每一米長電纜單芯的電阻值，I表示工作電流，?U表示線路允許降壓，n表示回線電流對比去線電流的倍數(shù)。

如果控制電纜在信號樓以及道岔之間的長度為1400m，根據(jù)上述公式，需要至少兩根59芯信號電纜，才能夠保障轉(zhuǎn)轍機正常運行需求得到滿足。

1.2 無切斷保護功能

如果位于各個牽引點的轉(zhuǎn)轍機均在同一時間段內(nèi)啟動，一個位置的轉(zhuǎn)轍機或是電路出現(xiàn)障礙，另外的控制電路不會受到不良影響，且轉(zhuǎn)轍機也能夠處于正常的工作狀態(tài)，由此，“小馬拉大車”的現(xiàn)象形成，道岔或是轉(zhuǎn)轍機均有可能受到損害。

1.3 三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機在運轉(zhuǎn)中的故障

在三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機進行運轉(zhuǎn)的過程中，牽引道岔經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)生啟動后電機停轉(zhuǎn)，導致三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機在運轉(zhuǎn)中會出現(xiàn)道岔運轉(zhuǎn)不到底或者道岔無表示等一系列故障，其比較常見的故障現(xiàn)象為1DQJ勵磁吸起，2DQJ轉(zhuǎn)極，三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機電機未啟動，1DQJ又落下。通過觀察現(xiàn)象并分析現(xiàn)象可以得出結論：上述故障出現(xiàn)的原因是由于在三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機1DQJF1的吸起事件加上2DQJ的轉(zhuǎn)極時間之和如果大于1DQJ的緩放時間時，會導致三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機電機未啟動時的1DQJ不能構成自閉電路，此時，1DQJ已經(jīng)處于了緩慢落下的狀態(tài)，從而不導致了三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機電機的停轉(zhuǎn)。

1.4 三機牽引道岔直流電動轉(zhuǎn)轍機控制電路的設計原則

首先，是三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機控制電路的設計原則必須滿足《鐵路信號站內(nèi)聯(lián)鎖設計規(guī)范》中對于三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機控制電路的相關要求：(1)三機牽引道岔轉(zhuǎn)換設備的動作，必須與值班員的操縱意圖相一致；(2)三機牽引道岔在任何一種鎖閉條件下都不得啟動；(3)道岔一經(jīng)啟動，不論其所處軌道及其所管轄軌道的電路區(qū)段是否有車，均應繼續(xù)轉(zhuǎn)換到底；(4)如果三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機其中的道岔因故障受阻而導致其不能轉(zhuǎn)換到底時，對于三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機調(diào)度集中所操縱的道岔，必須保證道岔經(jīng)過操縱后能夠轉(zhuǎn)換到原位，對于集中操縱的道岔進行調(diào)度集中時，應在操縱前自動切斷供電電路，停止道岔的轉(zhuǎn)換；(5)如果三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機出現(xiàn)電機故障，道岔應自動斷電，不再進行轉(zhuǎn)換；(6)當三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機的道岔轉(zhuǎn)換完畢后，應自動切斷三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機的啟動電路。其次，三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機控制電路在設計時，應采取順序錯峰啟動的方式，應錯開三機牽引道岔置留電動的啟動電流峰值，保證三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機電路設計工作質(zhì)量及工作效率的提升。再者，三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機的道岔電路需要保證其能夠在規(guī)定的時間內(nèi)完成道岔電路的轉(zhuǎn)換，如果在規(guī)定的時間內(nèi)，三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機的道岔電路沒有轉(zhuǎn)換到底，應立即停止轉(zhuǎn)換，不能繼續(xù)進行道岔電路的轉(zhuǎn)換。最后，在對于三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機的牽引道岔的所有表示繼電器進行檢查時，必須將所有三機牽引道岔置留電動轉(zhuǎn)轍機轉(zhuǎn)換到規(guī)定的位置，以原始狀態(tài)進行牽引道岔的檢查[2]。

2 多點牽引道岔直流轉(zhuǎn)轍機控制電路改進

為了有效改善上述各項不良情況，需要對相應的控制電路原理進行借鑒[3]，例如采用多點牽引道岔交流轉(zhuǎn)轍機相關的控制電路模式，室內(nèi)控制電路圖如下圖1所示，自保護繼電器（ZBHJ ）及切斷繼電器（QDJ ）電路見圖2。

圖1 改進型三機牽引道岔直流轉(zhuǎn)轍機室內(nèi)控制電路圖（以第一牽引點為例）

圖2 ZBHJ及QDJ電路圖

根據(jù)圖1能夠了解到，經(jīng)過優(yōu)化改進的控制電路X4回線不需繼續(xù)進行共用，不同的轉(zhuǎn)轍機也各自設有相應的回線，并分別具有處于獨立狀態(tài)的控制電路與各牽引點相對應，且在不同的牽引點之中，啟動電路均需與QDJF前接點進行串接。并且，為了不同轉(zhuǎn)轍機可以錯開啟動時的峰值，后一點的1DQJ 勵磁電路應該與前一個牽引點的1DQJ相對應的前接點條件相的串接，也就是第2牽引點1DQJ勵磁電路之中，存在第1牽引點1DQJ 相對應的前接點條件的串接，在第3牽引點1DQJ 勵磁電路之中，存在第2牽引點1DQJ相對應的前接點條件的串接。基于此，分析結果顯示，相對于原有的十線制電路，經(jīng)過優(yōu)化改進的控制電路主要能夠體現(xiàn)出一下幾個方面的特點：

2.1 降低電纜芯數(shù)

圖3為原十線制道岔控制電路的線路壓降原理示意圖，虛線方框中的內(nèi)容即為一個牽引點，設I為各個牽引點的工作電流，回線電流則應為3I，且要求控制電纜的“回線”“、去線”的芯數(shù)保持一致，同時線路電阻均應為R。借助公式U=RI進行幾段，轉(zhuǎn)轍機控制電纜線路之中，壓降U線=RI+3RI=4RI 。

圖3 十線制道岔控制電路線路壓降原理示意圖

針對道岔控制電路進行改進之后，各轉(zhuǎn)轍機相應的控制回線均處于獨立狀態(tài)，其中的壓降原理見圖4。設各牽引點電流以及回線電流均為I，且要求控制電纜的“回線”、“去線”的芯數(shù)保持一致，同時線路電阻均應為R。所以，各轉(zhuǎn)轍機控制電纜相應的線路壓降U線=RI+RI=2RI。

圖4 改進型道岔控制電路線路壓降原理示意圖

根據(jù)上文可以了解到，針對任何牽引點，同一條件之下，相對于既往的控制電路，經(jīng)過優(yōu)化改進的道岔控制電路的壓降均能夠降低二分之一。因為不同的道岔控制電路可以出現(xiàn)相同的壓降，所以在電纜長度相同的狀態(tài)下，經(jīng)過優(yōu)化改進的道岔控制電路，其中的電纜芯數(shù)更少，所以施工強度相對較低，成本也相對較低，例如電纜長度為1400m，根據(jù)上文中的公式，應用經(jīng)過優(yōu)化改進的道岔控制電路，控制電纜僅需26芯，即可能滿足相應的道岔控制要求，也就能夠節(jié)約3萬元左右的資金。

2.2 具有設備故障切斷保護功能

通過對圖2進行分析，在這一電路之中，包含了多點牽引道岔交流轉(zhuǎn)轍機控制電路的相關原理，針對1DQJ 自保電路適當設置了與相關的QDJ 的節(jié)點條件。在與QDJ相關的勵磁電路之中，既連接了ZBHJ 的前接點，也串聯(lián)了1DQJF的后接點條件，使勵磁吸起的狀態(tài)得以持續(xù)。進行道岔轉(zhuǎn)換時，各個牽引點相應的1DQJ 均能夠處于勵磁吸起的狀態(tài)，也就可以共同實現(xiàn)ZBHJ 的勵磁電路，并借助各個點相應的1DQJF 前接點條件實現(xiàn)持續(xù)的自閉狀態(tài)。與此同時，各個1DQJF 相應的前接點與DQJ勵磁電路之間的連接斷開，并且，因為ZBHJ處于吸起自閉的狀態(tài)，QDJ相應的另一自閉電路可以接通，也就可以繼續(xù)處于吸起狀態(tài)。

在與道岔相關的牽引點同時啟動時，其中之一相關的轉(zhuǎn)轍機或是動作電路則可能出現(xiàn)故障，在此狀態(tài)下，該點相應的1DQJ落下，其他點相應的1DQJ 仍然可正常吸起，ZBHJ也就不能正常進行到勵磁吸起的狀態(tài)中，QDJ 受到勵磁電路斷開以及自閉的影響，將處于落下狀態(tài)，QDJ 相關的后接點可以將轉(zhuǎn)轍機電源切斷，也就可以起到保護設備的作用。

3 現(xiàn)場運用情況

改進后的三機牽引道岔直流轉(zhuǎn)轍機控制電路經(jīng)現(xiàn)場負荷試驗及轉(zhuǎn)轍機動作電流測試時，由于尖軌牽引點開程不同，第一牽引點空動距離較小，第二牽引點次之，第三牽引點空動距離較大，導致道岔在各牽引點受力不均，為使道岔受力均衡，將第一牽引點與第三牽引點的室外動作電路調(diào)換，在第三牽引點啟動后空轉(zhuǎn)時，第二牽引點啟動空轉(zhuǎn)，第一牽引點啟動，各點剛好同時受力，使道岔受力均衡，效果明顯改善。改進后的三機牽引道岔控制電路已運用到鐵水運輸走行線路中，現(xiàn)場開通使用一年來均運行良好，表明該項電路在實現(xiàn)道岔轉(zhuǎn)換、提高安全性、節(jié)省工程投資等方面是行之有效的。