高速鐵路方向電路中FQJ接點冗余改造分析

孫 剛 中國鐵路上海局集團有限公司南京電務段

1 高鐵改方電路原理

利用一定的電路原理改變區間列車的運行方向，即兩站之間發車權的交接。具體的改方原理電路及正常改方流程本文不再詳述。

2 改方故障現象

高鐵改方過程中通常在反方向改正方向過程中會出現**區段紅光帶、或者只是出現FQJ-H、Q回線采集斷線等改方故障，致使改正方向失敗，由于區間中繼站一般路途遙遠，且部分故障不會顯示哪一個區段，加大了故障處理的難度。

2.1 改方故障成因

通過改方原理我們知道區間正方向時區間每一個區段的FQJ處于落下狀態，后接點接通；而反方向時區間每一個區段的FQJ處于吸起狀態，前接點接通。

2.1.1 FQJ繼電器型號

繼電器型號為：JWXC-1700，為無極繼電器，其工作原理為線圈通電使鐵芯磁化產生磁通，鐵芯、銜鐵、扼鐵形成閉合回路，吸力使銜鐵與鐵芯吸合，銜鐵通過拉桿帶動接點運動，此時全靠鐵芯產生的磁力使后接點斷開，前接點閉合。當線圈斷電時，鐵芯中的磁通減少直至鐵芯釋放銜鐵，此時后接點組全靠銜鐵（重錘片）的重力克服鐵芯中剩余的磁通，使前接點斷開，后接點接通。2.1.2 FQJ繼電器接點接點材料：靜接點為銀質材料，動接點為銀氧化鉻材料。銀易產生氧化膜，磨損大，熔點低，耐腐蝕性能不強等缺點；銀氧化鉻，磨損小，熔點非常高，耐腐蝕能力強，不易溶合，導電性能好等優點。

接點壓力：前接點壓力≥0.250 N，后接點壓力≥0.150 N。電磁力給前接點的壓力遠大于銜鐵重力落下對后接點的壓力。

接點接觸形式：點接觸，雖然接觸壓力最集中，但接觸電阻大，散熱面積小，溫度容易升高。

從以上分析我們可以得出，為什么改方故障會經常發生在FQJ繼電器。

（1）FQJ繼電器長期處于落下狀態，若繼電器防塵罩密封不良，機械室潮濕、機械室周圍環境有腐蝕性化學氣體等均會使繼電器靜接點氧化銀接點易氧化，接點電阻增大；

（2）電磁力給前接點的壓力遠大于銜鐵重力落下對后接點的壓力，所以FQJ繼電器接點不良易發生在其落下狀態時（后接點）；

（3）由于接點形式為點接觸，接觸面積小，在動接點不能打碎氧化膜的情況下極大地增加了接點電阻。

2.2 改方故障現象

通過改方原理圖，我們知道，FQJ繼電器的第1組接點用于列控采集回線中FQJ-H的串采電路中，第2組接點用于列控采集回線中FQJ-Q的串采電路中，第3、4、5、6組用于ZPW-2000軌道電路的通道中來改變發送方向。第7組用于室內衰耗盒正反向燈的條件中。第8組為空接點。

**區段紅光帶：出現**區段紅光帶極大地縮小了故障范圍，肯定是ZPW-2000軌道電路的通道中的接點不良造成，可以精確到某一個區段。一般出現這樣的情況，聯系臨站多次方向就可恢復，但也有例外。

第3、4、5、6組前接點不良：正方向改反方向后出現紅光帶，減小影響可用輔助改方將反方向改回正方向。

第3、4、5、6組后接點不良：正方向改反方向后正常，反方向改回正方向后出現紅光帶。

FQJ-H回線采集斷線：出現FQJ-H回線采集斷線問題較復雜，因為FQJ-H回線采集是將接車站和發車站的列控中心所有的區段的FQJ11-13串聯在一起進行采集，如果其中有一個區段FQJ13接點不良，就會出現此現象，一般都是正方向改反方向正常，反方向改回正方向時，老是改不過去，13 s后恢復反方向。此現象不出現紅光帶，不能迅速判斷具體的區段，可以判斷那個站，有的中繼站可能區段較多，加大了故障處理難度。

FQJ-Q回線采集斷線：同上，FQJ-Q回線采集是將接車站和發車站的列控中心所有的區段的FQJ21-22串聯在一起進行采集，如果其中有一個區段FQJ22接點不良，就會出現此現象,一般都是正方向改反方向改不過去。

FQJ第7組接點不良：會影響衰耗盒上正、反向表示燈的點亮。

3 通號改造后的弊端

3.1 通號改造原理

以北京全路通信信號研究設計院集團有限公司為例作說明。

正向采集FQJ第1組后接點，反向采集FQJ第2組前接點，組合內部通過繼電器接點環通。修改電路示意圖詳見圖1。

圖1 修改后的FQJ繼電器接點采集示意圖

3.2 改造弊端

改造方案只是簡單的將FQJ繼電器的第一組接點與第八組接點并聯，形成冗余，解決了FQJ-H回線采集斷線的問題，也就是說解決了列控在反向改正向過程中列控采集斷線的問題，但并沒有從根本解決問題。

4 改造建議

4.1 改變繼電器型號

現用FQJ繼電器型號為：JWXC-1700，如上所述，普通型安全接點存在諸多缺點，可改為加強型接點，加強型繼電器接點存在如下優點：

接點材料：采用銀氧化鎘，其基本物質為銀（80%-85%），起導電作用，氧化鎘起導熱作用，并具有一定的自動吹弧作用，其防粘連性、接觸電阻?。ㄐ∮?.1Ω）等特點。

接點壓力：前接點壓力為：不小于0.400 N，后接點壓力為：不小于0.300 N。

接點接觸形式：線接觸，接觸壓力比較集中，在接點閉合與斷開的過程中，線式接點的表面能延另一接點表面滑動，表面氧化層與灰塵自動脫落起到自動凈化的作用，使接觸電阻變小，且接觸電阻穩定。

采用加強型繼電器代替普通繼電器，勢必會增加成本，且存在接點不夠用的情況。

4.2 改變繼電器類型

采用雙接點繼電器。利用接點冗余，來增加其可靠性；缺點是增加了成本。

采用彈力式繼電器。在國外或者其他行業已大量使用彈力式繼電器，實物見圖2。彈簧彈力加銜鐵自身的重力使繼電器落下，加大了落下接點的接點壓力。此方法需要設計出符合中國鐵路國情的彈力式繼電器，包括與大部分繼電器同樣的電氣特性、尺寸等，適合新建線。

圖2 彈力式繼電器

4.3 增加繼電器

如上所述，在接點數量不能滿足需求的情況下，可以考慮增加繼電器的方法，接點冗余，減少故障發生；但此方法會增加成本，且配線及組合架均會增加。

5 高鐵改方電路應急處置流程及注意事項

5.1 改方應急處置

如果正常改方失敗，首先檢查原發車站是否改為接車站，如果原發車站未動作，則需檢查原接車站是否發檢測碼，如不發檢測碼，則需檢查原兩站是否滿足改方條件（全區間空閑，且車站A無發車進路鎖閉），排除故障后再次改方；如果原接車站已經發檢測碼，說明改方條件滿足，原發車站未完成改方，需檢查原發車站（包括其列控中心管轄的中繼站）的改方電路是否有問題（原發車站及其管轄范圍內的FJ及FQJ電路），排除故障后再次改方；若原發車站已改為接車站，則需檢查原接車站（包括其列控中心管轄的中繼站）的改方電路是否有問題（原接車站及其管轄范圍內的FJ及FQJ電路），排除故障后再次改方，直至改方成功。改方應急處置流程圖見圖3。

圖3 改方電路應急處置流程圖

5.2 應急注意事項

原發車站未改為接車站之前，改方失敗，問題在原發車站；

原發車站改為接車站后，改方失敗，問題在原接車站；

改方要求檢查兩站間及管轄中繼站所有的FJ及FQJ動作到位；

改方一次有效，若FJ及FQJ采集斷線，列控中心判斷為驅采不一致，13S后自動恢復原方向；若改方時出現紅光帶（原接車站或發車站及管轄中繼站），改方電路繼續執行，方向改變后，保持紅光帶，此時可用輔助改方改回原方向。

5.3 其他注意事項

在日常維修中增加區間改方試驗，在改方前中繼站應派人應急值守；

出現改方失敗時，應及時調閱列控維護機報警信息，尤其是FQJ采集斷線等，并改方時實時觀察區間軌道電路碼序及I/O驅采的實時信息，及時判斷故障范圍；

若已判斷出某一個FQJ不良，應對繼電器進行插拔或者更換，若中繼站無JWXC-1700備品，可臨時先用微機監測組合架的JWXC-1700繼電器應急處置。

6 結束語

從高鐵列控中心改方電路原理出發，剖析典型故障，分析故障的種類、成因；從器材、原理、實現方法推敲改造方案，最后總結故障處理注意事項等。雖然論文已成稿，但仍存在諸多缺點，如：改造建議實現有困難，經濟性不強，成本急劇增加，實施復雜。但本文旨在徹底解決改方故障，且改造建議有前瞻性，如采用彈力式繼電器，不乏為一種新思路。