降低信號機USU電路故障的探討

陶余永 中國鐵路上海局集團有限公司合肥電務(wù)段

近年來鐵路建設(shè)突飛猛進，尤其是高鐵建設(shè)速度之快，為了保障列車通過效率，大號碼道岔成為高鐵線路的標(biāo)配，因此在一些線路所和旅客列車停靠較多的大站進站信號機越來越多使用USU點燈顯示，近年來信號機USU電路故障表現(xiàn)突出，特別是SNJ閃光繼電器，在實際應(yīng)急處理過程中，信號機USU點燈電路故障判斷較難，處理時間長，一旦發(fā)生故障影響行車較大，因此如何降低站場進站信號機USU電路故障尤為迫切。本文結(jié)合案例闡述USU點燈電路和SNJ電路原理，分析電路存在的問題，并針對問題提出解決措施。

1 進站信號機USU點燈電路

在高鐵進站信號機USU電路中，開放黃閃黃信號顯示燈光時，1U的黃燈通過脈動閃光電路實現(xiàn)燈光由強變?nèi)酰扇踝儚姷慕惶骈W爍；2U通過檢查LXJ、ZXJ和TXJ接點亮穩(wěn)定的黃燈，原理圖如圖1所示。

圖1 信號機點燈電路原理圖

（1）1U閃光電路接通公式：XJZ→RD1→1DJ↑→LXJ11-12↑→ZXJ11-13↓→2DJ↑→A→B→1U點燈單元→LXJ42-41↑→RD3→XJF。

（2）2U穩(wěn)定燈光電路接通公式：XJZ→RD2→2DJ↑→LXJ31-32↑→ZXJ31-33↓→TXJ41-43↓→2U點燈單元→LXJ42-41↑→RD3→XJF。

（3）A→B間局部電路原理如圖2、圖3和圖4所示。SNJ第5組吸起接點中并聯(lián)電阻R3，當(dāng)SNJ在電容C1充放電過程中，會有規(guī)律地吸起落下，從而使得A→B間形成兩條接通回路，分別是：A→SNJJ21-22↑→XSJ21-22↑→SNJ51-52↑→B（SNJ↑時），此時SNJ接點短路電阻R3，使得1U燈正常點亮；A→SNJJ21-22↑→XSJ21-22↑→R3→B（SNJ↓時），此時1U點燈回路串入電阻R3，回路電阻變大1U燈變暗；通過繼電器接點電阻和R3電阻阻值的變化，使得1U點燈電路阻值變化，1U黃色燈光頻率閃爍。

圖2 閃光電路原理圖

圖3 SNJ脈動電路原理圖

圖4 SNJJ電路原理圖

（4）SNJJ和SNJ工作原理圖。由閃光電路原理圖3可以看出，當(dāng)排列經(jīng)過大號碼道岔側(cè)向接車進路時，聯(lián)鎖驅(qū)動XSJ↑,然后通過XSJ第二組前接點、SNJ第一組后接點、R2可調(diào)電阻為SNJ線圈1提供KZ電源，同時為電容C1充電，使得SNJ延時吸起。當(dāng)SNJ↑后，第二組后接點斷開KZ，C1電容放電使得SNJ緩放落下，SNJ落下后再次溝通SNJ1-2線圈勵磁電路，從而使得SNJ在XSJ↑期間脈動工作。由于SNJ↑使得SNJJ↑，由于在SNJ↑時對C2電容充電，在SNJ落下期間C2電容放電使得SNJJ繼續(xù)保持在吸起狀態(tài)至下一次SNJ↑，因此信號機在開放USU時SNJJ始終在勵磁狀態(tài)。

2 進站信號USU點燈電路故障案例分析

根據(jù)USU點燈電路原理，結(jié)合實際案例對該電路進行分析說明。2020年10月26日合肥南滬蓉場XW信號機開放USU后故障關(guān)閉，經(jīng)排查故障原因為USU組合中SNJ繼電器第5組接點不良造成，更換繼電器后故障恢復(fù)，通過外觀觀察故障繼電器發(fā)現(xiàn)其接點有燒黑痕跡，經(jīng)過檢修所上臺測試該繼電器第5組接點偶爾有接點不通的現(xiàn)象。

2.1 SNJ接點不良原因分析

（1）SNJ第5組接點瞬間電流大。通過調(diào)閱集中監(jiān)測燈絲電流采集曲線發(fā)現(xiàn)當(dāng)進站信號機開放USU時，1DJ電流峰值達到280 mA，說明當(dāng)SNJ↑時其第5組接點，瞬間電流達到280 mA，無極繼電器普通接點，在直流24 V電壓下允許最大電流是1A，而該接點在220V交流電壓下，通過電流為280mA，影響了繼電器接點使用壽命，實際現(xiàn)場故障繼電器上測試臺測試，發(fā)生不良接點僅為第5組接點，其他接點均良好，因此通過該接點瞬間交流電流大是造成繼電器故障的一個原因。

（2）SNJ日動作頻率高。通過微機監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)XW每日開放USU次數(shù)平均約為75次，每次開放時間平均在3.5 min，根據(jù)《行規(guī)》規(guī)定信號機閃光頻率為50-65次，實際統(tǒng)計每分鐘在55次左右，通過以上計算正常情況下SNJ每日動作頻次為13 200次左右，SNJ使用的是JWXC-1700型繼電器，根據(jù)《鐵路信號維護規(guī)則技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定當(dāng)繼電器動作次數(shù)或使用年限規(guī)定，JWXC-1700型無極繼電器動作次數(shù)使用壽命為200萬次，因此SNJ在大站場使用150天就超過繼電器接點使用壽命，而目前根據(jù)維修規(guī)定JWXC-1700型繼電器是按照使用時間要求隨大修周期更換，因此現(xiàn)場使用在USU點燈電路中SNJ大都遠遠超過使用次數(shù)，因此SNJ動作頻次大超過繼電器使用壽命是造成故障的另一大原因。

2.2 降低USU點燈電路SNJ故障措施

通過以上原因分析，導(dǎo)致SNJ故障原因主要是電路電氣特性和使用頻率，因此重點完善特殊無極繼電器的維修周期，并改進點燈電路增加冗余防護，確保SNJ運用正常。

（1）修改閃光控制電路。在實際使用中，SNJ定型配置，其第6組接點未使用，因此為了提高閃光控制電路的可靠性，可以在點燈回路中SNJ第5組前接點并聯(lián)其第6組前接點，使得在信號機點亮USU時，降低繼電器接點通過的電流，接點并聯(lián)后每組接點通過最大電流降低至140 mA，從而增加了繼電器使用壽命；同時當(dāng)有其中某一組接點不良時，另一組接點可以保證信號機正常使用，也減少故障的發(fā)生。具體電路修改如圖5：

圖5 改進后的閃光控制電路

（2）調(diào)整SNJ輪修周期。在原因分析中已說明繼電器的使用頻率直接影響繼電器的壽命，為減少因繼電器不良導(dǎo)致的信號機故障，應(yīng)根據(jù)繼電器使用次數(shù)來調(diào)整輪修周期。各站通過微機監(jiān)測調(diào)閱信號機開放USU的次數(shù)，統(tǒng)計SNJ日動作次數(shù)，計算出本站SNJ在動作200萬次壽命內(nèi)周期，為繼電器輪修提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。設(shè)備維修管理部門根據(jù)實際情況調(diào)整特殊運用繼電器的輪修周期，當(dāng)繼電器動作超過200萬次后及時組織輪修更換。

（3）加強集中監(jiān)測分析。通過調(diào)閱進站信號機USU點燈故障前后1DJ電流曲線，發(fā)現(xiàn)故障更換SNJ后1DJ電流脈沖峰值為280 mA左右，SNJ故障前閃燈狀態(tài)采集到的燈絲電流脈沖峰值為180 mA左右，比正常下降約36%，如圖6。因此在日常調(diào)閱分析中，發(fā)現(xiàn)1DJ在電流下降到超過正常值30%時，說明SNJ可能接點存在不良問題，應(yīng)及時組織更換SNJ，該曲線分析也可作為SNJ實行狀態(tài)修的參考臨界周期。

圖6 合肥南滬蓉場更換SNJ前后對比圖

3 結(jié)論

通過調(diào)整特殊運行情況下SNJ的輪修周期，及時組織對超勞繼電器進行更換，在SNJ第5組接點并聯(lián)其第6組接點，后期未發(fā)生因SNJ繼電器接點不良導(dǎo)致的信號機故障。另外也提醒設(shè)備管理單位在日常管理中，對于標(biāo)準(zhǔn)性文件不能盲從，必須因地制宜，實事求是，提高設(shè)備運用質(zhì)量。