交流轉(zhuǎn)轍機(jī)八線制道岔控制電路故障診斷分析方法

崔明松

(卡斯柯信號有限公司, 200072, 上海∥工程師)

隨著交流轉(zhuǎn)轍機(jī)八線制控制電路的推廣應(yīng)用,八線制道岔如何進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、故障診斷、快速定位故障范圍,已經(jīng)成為了八線制道岔電路維護(hù)使用的關(guān)鍵問題[1]。鑒于此,本文提出一種交流轉(zhuǎn)轍機(jī)八線制道岔控制電路故障診斷分析方法,能夠基于八線制道岔控制電路及實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù),通過實(shí)時(shí)故障診斷分析,定位八線制道岔控制電路的故障范圍。

1 八線制道岔參數(shù)采集方法

八線制道岔控制電路由啟動(dòng)電路和表示電路構(gòu)成。啟動(dòng)電路是指轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)作的電路,表示電路是指反映道岔位置的電路,兩種電路由不同的繼電器構(gòu)成。

1.1 道岔功率采集

與傳統(tǒng)的交流五線制道岔控制電路的功率采集方法一致,在DBQ(斷向保護(hù)器)節(jié)點(diǎn)上并聯(lián)采集三相電壓Ua、Ub、Uc,在DBQ至1DQJ(1啟動(dòng)繼電器)和1DQJF(1啟動(dòng)復(fù)示繼電器)之間采集三相電流Ia、Ib、Ic,同時(shí)采集DBJ(定位表示繼電器)、FBJ(反位表示繼電器)和1DQJ狀態(tài)。道岔功率采集示意圖如圖1所示。

注:A1—A4、A6—A9、B1—B3、C1—C5為設(shè)備端口;BHJ為保護(hù)繼電器;RD為熔斷器;DBQ-S為斷向保護(hù)器-型號。

1.2 道岔動(dòng)作電壓采集

在分線盤上采集道岔動(dòng)作電壓,包括X1、X5間的電壓,X1、X3間的電壓,X1、X2間的電壓,X1、X4間的電壓(X1—X5為分線盤端子),同時(shí)還需采集BHJ動(dòng)作電壓。道岔動(dòng)作電壓采集示意圖如圖2所示。

注:2DQJ為2啟動(dòng)繼電器。

1.3 道岔控制電路關(guān)鍵繼電器狀態(tài)采集

采集SJ(鎖閉繼電器)、FCJ(反位操作繼電器)和DCJ(定位操作繼電器)、1DQJ和1DQJF、2DQJ、BHJ、FBJ和DBJ等道岔動(dòng)作關(guān)鍵繼電器狀態(tài)。道岔控制電路關(guān)鍵繼電器狀態(tài)采集示意圖如圖3所示。

注:KZ為控制正電源;KF為控制負(fù)電源;QDJ為切斷繼電器。

1.4 道岔表示電壓采集

在分線盤上采集表示電壓,包括X7、X8反位表示交流電壓,X7、X8反位表示直流電壓,X6、X8定位表示交流電壓,X6、X8定位表示直流電壓(X6—X8為分線盤端子)。道岔表示電壓采集示意圖如圖4所示。

注:C為電容;BD為變壓器;R為電阻。

2 故障診斷分析方法

故障診斷分析分為道岔表示電路分析和道岔啟動(dòng)電路分析。根據(jù)1DQJ狀態(tài),判斷道岔是動(dòng)作時(shí)故障,還是未動(dòng)作時(shí)故障[2]。當(dāng)1DQJ未吸起時(shí)道岔故障,判斷為未動(dòng)作時(shí)故障;當(dāng)1DQJ吸起后道岔故障,判斷為動(dòng)作時(shí)故障。

2.1 道岔表示電路故障分析

在1DQJ未吸起時(shí),判斷道岔故障在表示電路,此時(shí)根據(jù)采集到的X6、X8間和X7、X8間道岔表示電壓進(jìn)行范圍判斷[3]。判斷詳細(xì)流程為:

當(dāng)?shù)啦碓诙ㄎ粫r(shí):

1) 若120 V>X6、X8間交流電壓>90 V,且X6、X8間直流電壓<10 V,判斷為定位表示電路室外開路;

2) X6、X8間交直流電壓均為0,判斷為定位表示電路室內(nèi)開路;

3) 1 V

4) 5 V

5) X6、X8間交流電壓>90 V,且X6、X8間直流電壓>55 V,判斷為定位表示電路室內(nèi)表示繼電器開路。

當(dāng)?shù)啦碓诜次粫r(shí):

1) 若120 V>X7、X8間交流電壓>90 V,且X7、X8間直流電壓<10 V,判斷為反位表示電路室外開路;

2) X7、X8間交直流電壓均為0,判斷為反位表示電路室內(nèi)開路;

3) 1 V

4) 5 V

5) X7、X8間交流電壓>90 V,且X7、X8間直流電壓>55 V,判斷為反位表示電路室內(nèi)表示繼電器開路。

道岔表示電路故障判斷方法與傳統(tǒng)五線制道岔控制電路相似,利用表示電壓特性可以快速定位室內(nèi)或室外故障范圍,提高故障處理效率。

2.2 道岔啟動(dòng)電路故障分析

按功率曲線特性劃分,道岔啟動(dòng)電路故障可以分為道岔操動(dòng)后未動(dòng)作故障、道岔動(dòng)作過程中故障和道岔動(dòng)作完成后故障[4]。

2.2.1 道岔操動(dòng)后未動(dòng)作故障

根據(jù)采集到的三相電流Ia、Ib、Ic進(jìn)行判斷,當(dāng)未采集到三相電流時(shí),基本可以判斷為三相電流輸出問題[5]。當(dāng)采集到三相電流時(shí),對控制繼電器進(jìn)行時(shí)序分析。

2DQJ轉(zhuǎn)極電路分析時(shí)序?yàn)?在SJ吸起時(shí)搬動(dòng)道岔,此時(shí)DCJ和FCJ吸起,導(dǎo)通1DQJ勵(lì)磁電路,1DQJ吸起;1DQJ吸起導(dǎo)通1DQJF勵(lì)磁電路,1DQJF吸起;1DQJF吸起導(dǎo)通2DQJ轉(zhuǎn)極電路,2DQJ轉(zhuǎn)極。

1DQJ自閉電路分析時(shí)序?yàn)?2DQJ轉(zhuǎn)極后導(dǎo)通DBQ三相輸出電路,此時(shí)DBQ輸出24 V直流電給BHJ供電,BHJ吸起、QDJ常態(tài)吸起;當(dāng)BHJ和QDJ吸起時(shí),導(dǎo)通1DQJ自閉電路。

根據(jù)繼電器動(dòng)作時(shí)序及采集到的信息,能夠分析出故障點(diǎn)位置,并根據(jù)故障點(diǎn)位置給出相應(yīng)的維修建議。對于動(dòng)作繼電器的時(shí)序采集及故障分析可以極大地減輕人工查找故障的工作量,在沒有時(shí)序采集分析時(shí),需要人工反復(fù)更換繼電器、反復(fù)操動(dòng)道岔進(jìn)行驗(yàn)證,整個(gè)故障排查過程十分繁瑣。

2.2.2 動(dòng)作過程中故障

分析繼電器動(dòng)作時(shí)序正常后,繼續(xù)分析動(dòng)作電路,根據(jù)采集到的三相電流Ia、Ib、Ic,以及DBJ和FBJ的情況,可具體判斷X1—X5的線路故障[6]。判斷詳細(xì)流程為:

1) 當(dāng)?shù)啦矶ㄎ幌蚍次粍?dòng)作時(shí),分析X1、X3、X4電流值,根據(jù)電流值進(jìn)行判斷。當(dāng)X1、X3、X4其中一線連續(xù)多個(gè)采集點(diǎn)的電流值為0,而其他兩線電流值大于1 A時(shí),判斷為對應(yīng)線路故障。

2) 當(dāng)?shù)啦矸次幌蚨ㄎ粍?dòng)作時(shí),分析X1、X5、X2電流值,根據(jù)電流值進(jìn)行判斷。當(dāng)X1、X5、X2其中一線連續(xù)多個(gè)采集點(diǎn)的電流值為0,而其他兩線電流值大于1 A時(shí),判斷為對應(yīng)線路故障。

通過以上步驟分析出控制電路幾線故障后,可根據(jù)采集到的道岔動(dòng)作電壓分析出幾線故障位置是在室內(nèi)還是在室外,進(jìn)而定位故障范圍。

在不考慮多點(diǎn)故障的情況下,根據(jù)試驗(yàn)特性可以進(jìn)行故障范圍定位。判斷詳細(xì)流程為:

1) 當(dāng)?shù)啦矶ㄎ幌蚍次粍?dòng)作、X1故障時(shí),分析X1、X3間相電壓。當(dāng)X1、X3間相電壓≥80 V時(shí),判斷為X1室外故障;當(dāng)X1、X3間相電壓<80 V時(shí),判斷為X1室內(nèi)故障。

2) 當(dāng)?shù)啦矶ㄎ幌蚍次粍?dòng)作、X3故障時(shí),分析X1、X3間相電壓。當(dāng)X1、X3間相電壓≥80 V時(shí),判斷為X3室外故障;當(dāng)X1、X3間相電壓<80 V時(shí),判斷為X3室內(nèi)故障。

3) 當(dāng)?shù)啦矶ㄎ幌蚍次粍?dòng)作、X4故障時(shí),分析X1、X4間相電壓。當(dāng)X1、X4間相電壓≥80 V時(shí),判斷為X4室外故障;當(dāng)X1、X4間相電壓<80 V時(shí),判斷為X4室內(nèi)故障。

4) 當(dāng)?shù)啦矸次幌蚨ㄎ粍?dòng)作、X1故障時(shí),分析X1、X5間相電壓。當(dāng)X1、X5間相電壓≥80 V時(shí),判斷為X1室外故障;當(dāng)X1、X5間相電壓<80 V時(shí),判斷為X1室內(nèi)故障。

5) 當(dāng)?shù)啦矸次幌蚨ㄎ粍?dòng)作、X5故障時(shí),分析X1、X5間相電壓。當(dāng)X1、X5間相電壓≥80 V時(shí),判斷為X5室外故障;當(dāng)X1、X5間相電壓<80 V時(shí),判斷為X5室內(nèi)故障。

6) 當(dāng)?shù)啦矸次幌蚨ㄎ粍?dòng)作、X2故障時(shí),分析X1、X2間相電壓。當(dāng)X1、X2間相電壓≥80 V時(shí),判斷為X2室外故障;當(dāng)X1、X2間相電壓<80 V時(shí),判斷為X2室內(nèi)故障。

在實(shí)際現(xiàn)場模擬故障試驗(yàn)中,當(dāng)斷開室內(nèi)線纜時(shí),在分析盤上無法測量到動(dòng)作電壓。當(dāng)斷開室外線纜時(shí),因1DQJ的緩放特性,當(dāng)電流為0時(shí),可以測量到一個(gè)短暫的、較大的電壓值。

在分析道岔動(dòng)作線路故障范圍時(shí)用到了動(dòng)作線電壓,其與傳統(tǒng)五線制道岔控制電路有著較大的區(qū)別,例如可以迅速判斷室內(nèi)外故障范圍,以及可以極大地縮小故障范圍,進(jìn)而簡化人工處理過程,減少故障處理時(shí)間。

2.2.3 道岔動(dòng)作完成后故障

在八線制道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)控制電路中,表示電路和啟動(dòng)電路是分開的,因此判斷轉(zhuǎn)轍機(jī)是否動(dòng)作到位比較困難,可能存在轉(zhuǎn)動(dòng)即將到位時(shí)臨界點(diǎn)故障,較難判斷問題故障點(diǎn)。

本文經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn),可以通過比較功率曲線長度和曲線歸零值長度判斷道岔是否動(dòng)作到位。當(dāng)曲線總長度與參考曲線長度一致、曲線歸零值長度與參考曲線一致時(shí),判斷為道岔動(dòng)作到位;反之,則判斷為道岔動(dòng)作未到位。道岔動(dòng)作到位后的故障,需要分析表示電路的故障邏輯。至此,道岔所有階段的故障均有相應(yīng)的故障診斷方法。

3 結(jié)語

本文列舉了多種情況下的八線制道岔控制電路故障診斷方法,填補(bǔ)了該方面的研究空白。多次試驗(yàn)結(jié)果表明,所提故障分析方法可以準(zhǔn)確診斷出八線制道岔的故障原因和定位故障范圍。所提故障分析方法具有快速定位故障范圍、降低人工維修難度、減少故障修復(fù)時(shí)間、減少故障對軌道交通運(yùn)營影響等優(yōu)點(diǎn),在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)營中,具有較為廣泛

的應(yīng)用場景。