鐵路信號設備的自動化控制技術研究

王天鳴

(國家鐵路局裝備技術中心，北京 豐臺 100070)

隨著我國現代科學技術水平的提高，人們出行越來越方便，尤其是高鐵的修建，滿足了人們在較短時間內長距離出行。為保證人們出行安全與列車穩定運行，需要引入高新技術的使用。目前，我國借鑒歐洲列控系統(ETCS)建設經驗，結合我國鐵路修建的特點，以當前我國現有的信號設備制式，制定了我國列控系統CTCS技術保準。當前使用的是CTCS-3級，而未來將使用CTCS-4列控系統。對于自動化技術在鐵路信號設備中的引入，可讓總控室隨時了解列車的運行情況，并在運行中可及時掌控鐵路線上各類車運行距離，可見維護鐵路信號設備的穩定性十分重要，這也是目前鐵路部門亟待解決的問題。

1 鐵路信號設備中繼電器工作原理與作用

1.1 繼電器工作原理

目前，所參與的信號設備在列車運行過程中存在較多，大部分的設備執行通過繼電器來實現自動化控制。在通常情況下，鐵路信號設備中繼電器主要由電磁系統與接點系統構成。其中，電磁系統由線圈、可動的銜鐵及固定的鐵心等部分組成。而接點系統主要由兩部分組成，即動節點與靜節點。當繼電器在實際工作時，在電路系統中將一定額度的電流輸入，當線圈中通過一定數值的電流后，所產生的電磁吸引力受多方面的影響，但最主要的是受電磁影響。受電磁的影響下銜鐵會受到吸引而帶動接點系統，之后該系統啟動并運行，使當前的運行狀態受到改變。

1.2 繼電器運行作用

根據繼電器工作原理，了解到繼電器聚義開關性質，通過其接點的通電、斷電路，構成各種控制表面電路。繼電器在整個鐵路信號設備運行中發揮著重要的作用。它可以以極小的電信號對電路中相當大的對象進行控制執行，可實現數個對象與數個回路的控制，也能對遠距離的對象進行控制，具有良好的開關性能。當繼電器運行中斷開時，將會對整體產生較大的阻抗。當繼電器處于閉合狀態，相應的阻抗性就較小，這可以將產生的突發事故有效進行隔離。現階段，在鐵路信號設備管控階段，繼電器可作為主要接口元件，在實際應用中可將系統主機、軌道電路、信號機等執行部件有效結合，這對實現設備的自動化大有幫助。

2 鐵路信號設備中典型繼電器

在列車運行中，為了保證鐵路系統信號設備安全性，工作人員會選擇應用典型繼電器，也就是應用安全型繼電器。該繼電器由無極式繼電器結構構成，按照插入情況劃分，主要型號有插入式與非插入式。它們兩者的區別在于外觀上是否配備防塵罩，前者單獨使用，后者匝內使用。對于安全型繼電器，按照類型進行劃分，可分為三種，具體如表1所示。其中，有機式繼電器具有兩種不同形態的定位及反位。在繼電器的內部結構中，條形永久磁鋼作用的發揮受其他鐵組織影響，以此形成兩種保護斷電后繼電器安全情況。也就說單號電流通若繼電器時，組織結構內固定的磁路與其他磁路之間產生動力。由此銜鐵受到影響，改變了繼電器開關狀態。而無極式繼電器受電流大小影響較大，為促進工作任務的完成，其改變電磁力的強弱推動其進行拉桿運動，這一特殊之處在各種信號系統中被廣泛應用。該繼電器動作原理：電-磁-力-動作拉桿。在無極繼電器兩個接點之間出現短路或失控等情況，可在基點之間增加隔離裝置，避免受耐高溫與耐高壓影響，保證了該繼電器系統內的安全性。在該繼電器使用中可安裝隔弧片，當發現有大額度電流進入繼電器后，飛隔短路情況突顯，而為避免接點組件問題可運用隔弧片。對于整流式繼電器，其與無極式繼電器的應用存在相似之處，但又不一樣。該繼電器中安裝二極管，通過二極管可將存在電流轉化為半波或全波整流電流，在此電流工作處理過程中可直流電源是由交流電源直接轉變的，其可在線圈中合理輸入。

表1 安全型繼電器類型

3 鐵路信號設備的自動化控制技術

鐵路信號設備運行質量情況，將會對鐵路列車運行穩定性與安全性造成影響。為給人們一個相對良好的出行環境，需加大應用自動化控制技術，給鐵路信號設備的高效運行打下基礎。一般情況下，鐵路信號設備中自動化技術的應用決定于設備運行的高低，由此需要作出以下幾點。

3.1 合理選擇繼電器

在鐵路系統中對鐵路信號設備運行質量控制，對繼電器的選擇，必須要滿足于兩點：一是滿足于信號設備運行；另一點是必須要切合實際發展需要。例如，當鐵路信號設備的電路情況確定后，對鐵路信號設備中繼電器的選擇，第一點要考慮滿足電路需求，這需要顧慮到其電阻、電器類型等特點；第二點是根據電路情況實際進行選擇。在對繼電器進行連接時，若選擇串聯方式，該串聯的應用要滿足于兩點，一是符合繼電器與電力工作需求，二是保證串聯的次數，符合電壓的相關要求，而繼電器接點所通過的電流不應比電路的工作電流小，必要情況下可采用并聯。一般而言，繼電器的信號可用“XL”代表，確保其符合帶有“AJ”按鈕繼電器。當繼電器同一功能與作用數不止一個時，若應用作用于使用功能相同的繼電器，可利用“AJXL”來進行表示。

3.2 繼電器處理功能有效定位

基于繼電器的作用，對鐵路信號設備的自動化控制管理，可充分發揮其定位優勢與處理功能。在此過程中，繼電器定位工作狀態要求較高，需要設備的定位狀態與繼電器定位狀態保持一致。為將信號定位的實際狀態進行展現，可將定位進行開通與關閉。當處于空閑狀態避險時，需要分析出鐵路軌道電路的實際情況，對繼電器的運用，除了便于工作外，需要在日常中加強其安全維護，該工作十分重要。若信號繼電器發生下落，信號機這時會表現出關閉情況。在列車實際工作與運行中，為了保證其整體性的安全，可將大量的繼電器可進行雙線圈串聯方式，保證電路電源、繼電器的運行可對列車實際運行需要進行滿足，同時確保繼電器定位狀態與通信之間準確調整，尤其是在列車運行中，為保證鐵路信號設備自動化操作需要對其定時定位，當發現問題時自動化設備發出警報，根據鐵路整體運行情況，制定合理的運行方案。對于鐵路信號設備中的繼電器，其存在狀態分為兩種，即吸起狀態與落下狀態。一般及繼電器在整個電路中處于定位模式。在實際情況先，對其定位狀態分析必須滿足相關原則。例如，在列車運行中保證繼電器運行狀態與設備實際狀態相符，此時的信號機處于關閉，而道岔定位則為開通定位，軌道電路狀態表示為空閑模式。為保證繼電器在實際情況下運用，根據故障安全原則，當發現關閉限號與繼電器的落下相一致時，這時電路盡管發生斷線，但會繼續維持安全，而軌道電路與規帶繼電器落下保持一致。關于繼電器符號，主要在線圈標注狀態下對箭頭與線圈端子號定位。對繼電器前、后節點的位置標注接點組號，但對前、后節點不需要詳細標。

3.3 繼電器檢修與調整

對于鐵路信號設備中繼電器運行，在工作狀態下會出現一定的問題。由此，需要對繼電器安全檢修與調整工作。比如，檢修繼電器的電磁系統，需要分析與處理線圈與磁路，不僅要根據情況清潔內容部的鋼絲卡、銜鐵等部件，還要觀察設備使用是否時間的影響而發生破損、老化等情況，避免機械使用強度降低。若繼電器線圈內引線是假焊的需要重新焊接。在檢修磁路時，看銜鐵是否發生變形，保證其表現不變形，還要促進氣隙之間的均勻性，保證磁性的充分發揮與有效實現。若發現其扭曲需及時進行修理。例如，當銜鐵磨損較嚴重時，需要結合實際對其進行修復與更換。在檢修對接點系統時，為表面拉桿安裝發生偏移，需可對銜鐵是否變形與接點片之間銜接是否正確進行分析，這樣在整體建設與發展下維護其應用。此外，相關人員要集中對其管理機制進行調整，統籌監督磁路與接點系統工作，一方面可對接點架結構與銜鐵間隙性進行調整，一方面維護管理銜鐵角度。達到列車安全、有序運行的目的。

4 結束語

綜上所述，本文通過對鐵路信號設備的自動化控制技術的研究，了解了鐵路信號設備中繼電器動作原理與產生的作用，分析了典型繼電器的三種類型，在鐵路信號設備中引入自控化控制技術的應用，需要根據實際選擇合理的繼電器、有效定位繼電器處理功能，在日常工作中注重對繼電器檢修與調整，才能實現鐵路信號設備的自動化運行，保證列車整體穩定、安全地運行，這對我國鐵路建設發展而言意義重大。