淺談自動化技術在鐵路信號設備中的應用

王禹淞　胡汶濤

摘 要：中國的鐵路起步于清朝末年，經過一個多世紀的發展，截止2016年末中國鐵路營業總里程已經超過12.4萬公里，特別是新中國成立以后中國的鐵路建設進入快速發展階段，鐵路運輸的快速發展無疑是推動中國城市發展和經濟發展的重要設施力量。鐵路的建設與發展離不開不斷改革與創新的各類相關技術，尤其是自動化技術主導下的各種信號設備是鐵路系統運行管理、傳輸的重要支撐，直接決定著鐵路的效率與安全。本文中，筆者從自身工作實際出發，對當前自動化技術在鐵路信號設備中的各種應用情況進行研究分析，對自動化技術在鐵路信號設備中的應用前景進行展望。

關鍵詞：自動化技術；鐵路信號設備；作用

鐵路的運行發展離不開各類鐵路信號設備的支撐，特別是高鐵時代對于信號設備的技術與性能要求更高。通常，鐵路信號設備的類型比較多，常見的如車站連鎖設備、機車信號控制設備、列車運行控制設備、調度設備、道口信號設備等。無論是哪一種鐵路信號設備，信號繼電器都是其重要的核心元器件，而自動化技術正是對于信號繼電器的運行與性能提升起著關鍵性作用。

1鐵路信號繼電器運行原理及作用

作為各類鐵路信號設備重要的組成原件，鐵路信號繼電器始終是自動化技術在鐵路信號設備中應用的關鍵。簡單來說，鐵路信號繼電器就是用于閉合和斷開信號控制電路的專用多路開關。對于鐵路信號繼電器而言，其最重要的作用是在鐵路運行管理中發揮安全可靠的信號控制作用，從而確保鐵路遠程管理準確無誤。繼電器是一種當控制參數變化時，能引起被控制參數突然變化的電器組件。

1.1運行原理

目前，列車運行中的所有信號設備都是以繼電器為基礎，而實現自動化的控制，一般情況下，繼電器是由接點系統和電磁系統組成的。其中接點系統是由動接點和靜接點兩個部分組成。而電磁系統是由鐵芯、線圈、銜鐵和軛鐵等部分組成。繼電器的運行原理就是，將一定強度的電流輸入到電磁系統的線圈部分，由線圈部分產生電磁吸引力，此吸引力可以將銜鐵吸引過來，而銜鐵可以控制接點系統，在系統發生運動時，接點系統就會依據電流的強度調整運行狀態別做出適當的反應。

1.2作用分析

在整個鐵路信號設備的運行之中繼電器起到開關的作用。繼電器能夠以極小的電信號控制執行電路中相當大的對象，能夠控制數個對象和數個回路，也能控制遠距離的對象。有著良好的開關性能：閉合阻抗小、斷開阻抗大，有故障→安全性能，能控制多回路、抗雷擊性能強、無噪聲、溫度影響小等。繼電器在以繼電技術構成的系統中大量使用，在以電子組件和微機構成的系統中，作為接口部件，將系統主機與信號機、軌道電路、轉轍機等執行部件結合起來[1]。

2鐵路信號設備中典型的安全型繼電器介紹

在行車作業過程中，必須確保行車的安全。因此，在鐵路信號系統中，必須采用安全型繼電器。安全型繼電器具有四大特點：前接點使用的材料為熔點高、導電性能良好的材料；為了增加銜鐵的重量，一般利用重力恒定原理，在線圈斷電時強制將前接點斷開；采用剩磁極小的鐵磁材料構成磁路系統，并在銜鐵與極靴之間設有一定厚度的非磁性止片，防止剩磁吸力將銜鐵吸住；銜鐵會因為機械故障而卡在吸起狀態。安全型繼電器可以分為三大類，具體如下。

2.1有極繼電器

較為典型的型號為JYJXC-135/220，設置有反位與定位兩種狀態。在這種繼電器中，部分軛鐵以刃形長條永久磁鋼來代替，因永久磁鋼加入，磁路系統中則產生了兩條固定磁路，并通過磁路來保護斷電后繼電器狀態。當接入電源后，固定磁路與電磁路之間對比并驅動銜鐵運動從而改變通斷狀態。

2.2無極繼電器

結構：電磁系統（線圈、鐵心、軛鐵、銜鐵），接點系統（拉桿、動靜接點組）；動作原理：電→磁→力→動作拉桿，F吸引力>F重力為吸起狀態，F吸引力2.3整流式繼電器

在無極繼電器的基礎之上研發成功了整流式繼電器，就是在繼電器中加裝了二極管，二極管可以將輸入繼電器的電流變為半波或全波的整流電路，這樣的電流處理方式，可以將交流電源變為直流電源輸入到線圈之中。

3基于繼電器的鐵路信號設備自動化控制技術的應用

3.1選擇繼電器的一般原則

繼電器的類型、線圈電阻，應滿足各種電路的基本要求。電路中串聯使用繼電器時，串聯繼電器的數量滿足電壓的要求。繼電器接點通過的電流不應小于電路的工作電流，必要時采用并聯。繼電器接點數量不夠時（不能滿足電路要求時），設置復示繼電器反映主繼電器工作狀態。電路中串聯繼電器接點時，接點的接觸電阻應滿足電路要求（不影響電路正常工作）。

3.2繼電器的表達

在通常的情況下，使用符合“XL”代表信號繼電器，符合“AJ”帶便按鈕繼電器，在出現使用功能和作用相同的繼電器時，可以使用“AJXL或AJSL”來表示。

3.3繼電器的定位

能否實現鐵路信號設備的自動化管理，主要依賴于繼電器是否能夠實現定位功能，這樣的定位狀態具有很高的要求，要求設備的定位狀態和相關繼電器的定位狀態保持高度一致。可以使用關閉定位來表示信號定位的狀態，使用開通定位來表示差到的定位狀態，而使用空閑來表示軌道電路的定位狀態。

3.4繼電器的安全使用

繼電器落下狀態應滿足安全性原則，要求與設備安全側相保持一致。當信號繼電器落下時，則要求信號機處于關閉狀態，而當軌道繼電器處于落下狀態時，則表示軌道電路此時處于被占用狀態。通過箭頭方向來描述繼電器定位狀態。在實現鐵路信號設備自動化控制時，要求其繼電器線圈設定滿足相關要求，如選用單線圈時，為確保線圈滿足繼電器工作安匝與釋放安匝需要，則要求經過線圈電流為串聯狀態時的一倍，相應的，其功率消耗也會增加。在這種條件下，線圈溫度容易偏高。基于此，繼電器多選用兩線圈串聯方式，也可依據實際需要選用分線圈方式，以滿足電路電壓與繼電器運行為準。依托繼電器狀態定位與通斷調整，通過信號傳輸實現鐵路信號設備自動化控制，為實現信號設備高質量運行提供了保障。

4結束語

隨著鐵路行車工作的多變性增強，對其安全性要求越來越高，而自動化技術恰恰能解決這一難題。自動化技術使鐵路信號控制更加準確、更加安全，有效保證了行車工作的安全、高效。其中，突出表現在繼電器的應用上。安全型繼電器是鐵路信號設備中必用的繼電器類型，而其內部組件的安全標準高，整體安全系數較高，完全符合鐵路信號設備的需求，在今后的很長時間內都將無法取代。

參考文獻：

[1]朱婉婷.高鐵信號系統中新技術的應用與發展[J].科技創新與應用，2013，（11）：30.