提速道岔表示電路的故障分析與處理

趙德生

（南京鐵道職業技術學院，講師 南京，210031）

1 概述

為了確保高速鐵路安全可靠運營，鐵路各部門（車、機、工、電、輛）的設備維護工作便顯得尤為重要，而提速道岔轉轍設備（以S700K型電動轉轍機和ZYJ7型電液轉轍機為主）的維護工作是電務部門的重中之重。

以2014 年某單位為例，全年電務設備故障86件，故障總延時3 216 min，其中道岔故障46件，占總數的53.5%，故障延時1 692 min，占總延時的52.6%，由以上數據可知，控制并減少道岔故障是電務部門維護工作的重點［1］。

本文以具有代表性的S700K 型電動轉轍機為例，介紹提速道岔表示電路的故障分析與處理。

2 ZDBJ與各牽引點DBJ的關系

在高速鐵路中，轍叉號為1/18 的道岔應用較多，在信號工程設計時該類型單動道岔需5 臺S700K型電動轉轍機牽引，尖軌3臺，可動心軌2臺。

道岔ZDFB 組合中的ZDBJ 和ZFBJ 反映道岔定反位狀態，車站聯鎖系統通過采集ZDBJ 或ZFBJ 接點狀態，判斷室外道岔狀態（定位、反位、四開），從而用來參與聯鎖運算。例如圖1（ZDBJ 與各牽引點DBJ關系圖）中單開道岔失去表示，則通過該道岔的進路不能排列出來，符合“故障-安全”理念。

以道岔定位為例，道岔定位狀態時，ZDBJ 勵吸起，而在ZDBJ 的勵磁電路中，需檢查每個牽引點DBJ 的狀態。如圖1 所示，在五個牽引點的TDF 組合中，任何一個DBJ落下，均導致ZDBJ落下，又例如道岔轉換過程中（反位→定位），任一牽引點轉轍機超過13 s（ZYJ7型電液轉轍機設置時間為30 s）未轉換到定位，該牽引點所對應的DBJ不吸起，此時聯鎖系統仍采集不到ZDBJ的吸起狀態，便會在控制臺上給出失去表示的報警。

圖1 ZDBJ與各牽引點DBJ關系圖

圖中各DBJ前接點兩端為各牽引點TDF組合的側面端子，圖中僅標出02-4和02-6以作示例。

道岔失去表示原因有三類情況（以定位為例）：

1）各個牽引點DBJ可靠吸起，但ZDBJ不勵磁吸起，通常為ZDBJ線圈與各牽引點DBJ前接點的串聯電電路存在開路問題；

2）各牽引點DBJ及ZDBJ均可靠吸起，但控制臺上道岔無定位表示，通常為道岔采集電路問題；

3）某牽引點DBJ 的失磁落下或不勵磁，導致ZDBJ的失磁落下或不勵磁，使聯鎖系統無法采集到ZDBJ前接點閉合狀態，控制臺上道岔無定位表示。

第一種情況發生概率較低，即使發生也多為斷線故障，處理較為簡單以圖1為例，可用“借負查正”的方法快速定位故障點，即將萬用表紅表筆撘至J1（尖軌第一牽引點）組合側面端子的02-4，黑表筆借KF電源，如有24 V直流電壓則為正常，紅表筆可按圖從左向右依次測量，假設圖1 中02-4 與J1DBJ 的接點31之間存在斷線故障，當紅表筆撘至接點31時便無電壓，則可定位故障點。。第二、三種情況較為常見，尤其是第三種情況，下文進行重點分析。

3 道岔表示采集電路問題

道岔表示采集電路以開路故障居多，下面以某站5#道岔表示電路故障即道岔操縱正常但定位無表示為例，介紹故障分析和處理方法及步驟如下：

1）仔細觀察控制臺現象，操縱道岔并同時查看電流表，如確認道岔定反位操縱正常，則可初步判斷為表示電路問題。

2）將道岔操縱至定位后，測試分線盤X 1-X 2端子、X 2-X 4端子，如交直流電壓數據均在正常范圍內，同時觀察道岔ZDBJ 為可靠勵磁吸起狀態，則可判定為道岔采集電路問題。

3）將道岔操縱至定位狀態，如圖2（道岔采集電路圖）所示，采用萬用表分別測試圖中JK-901-1（接口架第9層，第一塊端子板，第1個端子）和JK-901-3、JK-901-2和JK-901-3，如均沒有測到DC 24 V左右的電壓，則可判定為DBJ 采集支路存在開路（斷線）故障。

圖2 道岔采集電路圖

確定DBJ 支路存在斷線故障后，同樣可以采用“借負查正”的方法來判定故障點位置，此正負電源是由聯鎖系統電源柜的接口電源模塊送出，并非KZ、KF電源，其中正電源DC 24 V（+）分別環至組合架零層及側面端子。

在組合側面端子或組合架零層電源端子借用IOF電源，按圖依次查找IOZ電源，當測量02-1端子有電而JK-901-1 端子無電時，可判斷IOZ 電源在02-1 至JK-901-1 端子之間斷開，再次測量兩端子間是否有24 V直流電壓來進一步確認斷線點。

4 某牽引點道岔自身問題

提速道岔表示電路故障通常可分為開路故障和短路故障（斷線故障和混線故障），以開路故障居多。

4.1 開路故障分析及處理方法 以道岔定位為例定位表示電路用到X 1、X 2、X 4，簡圖見圖3。

1）電路正常狀態。電路正常時，在分線盤處所測交直流電壓數據如下：

X 1-X 2間交流、直流電壓分別為55 V-65 V和19 V-24 V；

X 2-X 4間交流、直流電壓分別為55 V-65 V和19 V-24 V；

X 1-X 4間可視為等電位。

圖3 道岔定位表示電路簡圖

2）X 2 開路故障分析。二極管支路的X2 開路后，則在分線盤相關端子處（X 1-X 2、X 2-X 4、X 1-X 4）測不到直流電壓，X 2開路等效電路（斷線范圍：1DQJF的第一組后接點---室外電機B項繞組）如圖4所示，其中Rr和Lr分別代表DBJ的阻抗和感抗。

圖4 X2開路等效圖

X 2 開路后，X 1 和X 4 支路串聯，由于X 4 支路偏極繼電器具有較大感抗和阻抗，所以X 2-X 4間、X 1-X 2間均有較高電壓，實測交流電壓值接近110 V，而X 1-X 4 之間只有兩相電機繞組，所以仍可看做等電位［2］。

在確定X 2 開路后，可采用電壓法按圖查找故障點，例如遇到室外TS-1 接點不良現象（31 接點拉簧斷裂），可用此方法判定故障點位置：

固定萬用表一根表筆在終端盒的2#端子上，按圖移動另一根表筆，當移動表筆到31和32之間，會有電壓的跳變，為進一步確認，可測試31與32之間是否有電壓，如有電壓值則可斷定31-32 接點間為開路故障點。

3）X4 開路故障分析。當X 4 室外某部分開路（圖3中①所示）時，其等效電路如圖5中①所示。電路剩下二極管支路與X1支路串聯，原并聯兩條支路中的其中一條開路導致電路總負載增大，從而使二極管支路（X 1-X 2 間）的電壓升高（交流電壓：60 V變為75 V 左右，直流電壓：22 V 左右變為35 V 左右）；X1-X4間電壓等同于X 1-X 2間電壓；X 2-X 4間無交直流電壓。

圖5 X4開路等效圖

當X 4室內某部分開路（圖3中②所示）時，其等效電路如圖5中②所示。電路剩下二極管支路與X 1支路串聯，構成半波整流電路。在此狀態下，電路負載將由R 1、R 2、二極管及兩項電機繞組構成，在交流信號的正半周期，二極管處于導通狀態，U 2-4約等于R 2兩端的電壓；而在交流信號負半周時，二極管處于反向截止狀態，U 2-4 等于變壓器二次側的輸出電壓［3］。

X 2-X 4 間、X 1-X 2 間的交流電壓值為75V 左右，直流電壓值為35 V左右，而X 1-X 4間無交直流電壓。

在確定X 4 開路后，可采用電壓法按圖查找故障點。

4）X 1 開路。X 1 室外開路故障，由于X 1 是道岔定反位動作電路和表示電路的公共支路，在此狀態下，定反位的啟動電路和表示電路均故障。

從表示電路的角度分析，其等效電路見圖6 所示。整個電路的回路被斷開，X 2-X 4 之間電壓為零，X 1-X 4、X 1-X 2間電壓等于變壓器二次側的輸出電壓（約為交流110 V），由于萬用表內阻的原因，X 1-X 4間電壓稍微小于X 1-X 2間電壓。

圖6 X1開路等效圖

如X1 室內開路故障，以圖3 中③為例分析，假設側面端子05-1至1 DQJ的11接點斷線，則整個表示電路的回路被斷開，在分線盤的相關端子上均測不到交直流電壓。

在確定X 1 開路后，仍可采用電壓法按圖查找故障點。

4.2 電壓法處理短路故障 當發生表示電路短路（混線）故障時，分線盤上X 1-X 4、X 1-X 2 間無電壓或電壓數值非常小，甩開室外電纜線后，繼續在相應端子上測量，如果在分線盤上無電壓且在R1兩端有交流110 V左右電壓，則可斷定為室內短路；若甩線后分線盤上可測110 V 左右交流電壓，則斷定為室外表示電路短路。下面分析幾種典型的室外短路故障。

1）二極管短路。當終端電纜盒內二極管被反向擊穿時其等效電路圖如圖7 所示，道岔在定位時，X 1-X 2 間的電壓實測約為交流25 V，X 2-X 4間的電壓約為交流23 V，X 1-X 4間電壓為3 V左右。

圖7 二極管反向擊穿等效圖

2）室外短路（混線）故障。在圖8中①和③兩種短路情況下，室外電路負載都只剩下電機兩項繞組，在分線盤測量X 1-X 2電壓值，為交流15 V左右；而此種情況下，X 1-X 4間和X 2-X 4交流電壓值非常低（2-3 V）。

對于以上兩種短路情況的電壓數據基本相同，如何進一步區分？可將分線盤X 4 處電纜甩開，然后測量X 1-X 2 間電壓，如有75 V 左右交流電壓和35 V 直流電壓（相當于X 4 室外開路），則可斷定為短路情況①；如測量到十幾伏交流電，則可斷定為短路情況③。

在極端情況②下，室外電路負載只剩電纜，所以在分線盤X1-X2處所測到的交流電壓值極低。

圖8 表示電路室外混線示意圖

確定是哪種情況后，可按照X 1-X 2或X 2-X 4的電流方向，逐段進行甩線查找，當出現電壓跳變（交流電壓值由有到無），便為短路故障點。

4.3 電流法處理短路故障 使用電壓法處理短路（混線）故障，需要甩線處理，效率較低，而采用電流法進行故障處理可提高作業效率。

在正常情況下，表示電路的回路電流實測值為60 mA 左右。當發生短路故障時（例如圖8 中的三種情況），變壓器次級輸出的110 V電壓大部分加到阻值為1 000 Ω 的R 1 兩端，回路電流增大至100 mA 左右。

以道岔定位為例，在分線盤相關端子上逐一測試（X 1-X 2），如測到很低的交流電壓(2-18 V)，再使用電流鉗進行測試，如測到100 mA 左右的交流電，則可判定為室外短路故障；當在分線盤相關端子上（X 1-X 2）測不到交直流電壓，同時也測試不到電流，而在表示變壓器的次級可測到100 mA左右的電流值，則可判定為室內短路故障，在現場的故障案例中，室外短路故障數量相對室內更多。

當確認短路點在室外時，應先到道岔電纜盒內卡電流，如果有100 mA 左右電流，則判定短路點在機內；如果無電流，說明短路點在電纜線路上。

如果短路點在電纜線路上時，應按配線圖紙逐段判定短路（混線）點，將電纜短路（混線）的具體位置鎖定；然后通過倒用備用芯線等方法恢復設備，在設備恢復后再進一步查找故障原因。

當確認故障在轉轍機內部時，首先通過電機繞組來區分電流走向，然后順著電流的方向往負載端卡電流，電流鉗讀不到電流的地方，就是短路（混線）點。卡電流時應注意的事項：在配線和接點分叉的地點要確認電流是通過配線、接點還是端子，當確認是流經端子時，還得進一步區分端子是否接地［4］。

5 結束語

本文以道岔定位為例，介紹了道岔未啟動轉換時失去表示的情況。例如道岔采集電路開路、室外二極管被反向擊穿、表示電路室外開路和短路等故障。還有一種道岔失表的情況：道岔未啟動轉換前有表示，而道岔轉換時，在超過規定的轉換時間后（13s 或30s）仍沒構成表示。此種情況下，發生故障的原因多為室外機械卡阻或室內三相電源缺相。