ZYJ7型轉轍機道岔啟動電路改進研究

陳澤濤，鄭樂藩

(廣州鐵路職業技術學院，廣州 510430)

1 概述

隨著中國鐵路的快速發展，全國新建鐵路線路進行了多次提速，ZYJ7 型轉轍機作為提速線路的主要設備，在提速線路廣泛使用[1-2]。作為提速線路上的關鍵設備，ZYJ7 型轉轍機為保障列車高速安全行駛，為鐵路線路提速提供堅實的設備基礎[3-4]。本文主要改進ZYJ7 型轉轍機道岔啟動電路，改進后電路在單操道岔后規定時間切斷電機啟動電路，防止道岔動作故障沒有到位或到位后無表示、卡阻現象。在滿足故障導向安全原則下節省一個時間繼電器，簡化啟動電路同時確保提速區段的運輸安全、暢通。

ZYJ7 型轉轍機原道岔啟動電路，1DQJ1-2 線圈接入一個時間繼電器TJ，在BHJ ↑時1DQJ 自閉電路接通，TJ 計時一段時間后斷開。當道岔動作故障沒有到位或到位后無表示在規定時間切斷電機啟動電路[5-6]，改進后啟動電路使用斷相和帶延時切斷功能一體的斷相保護器DBQ，節省了時間繼電器TJ。

2 ZYJ7型轉轍機原道岔啟動電路分析

原啟動電路如圖1 所示，各繼電器的動作順序如下。定操或反操道岔時，DCJ 或FCJ ↑、SFJ 勵磁↑→1DQJ ↑→1DQJF ↑→2DQJ 轉極(定位時↑狀態或反位時↓狀態），1DQJ ↑時，TJ 勵磁電路接通(超過30 s 如動作電路還沒結束，時間繼電器TJ ↑→切斷1DQJ 自閉電路→切斷電機動作電路）。1DQJF ↑時2DQJ 轉極→切斷1DQJ 的勵磁電路(此時1DQJ 處于緩放狀態)→室內外動作電路正常時BHJ ↑(1DQJ 自閉電路接通)→道岔動作到位后轉轍機自動開閉器接點斷開啟動電路→保護繼電器BHJ ↓→切斷1DQJ 自閉電路改進后啟動電路如圖2 所示，各繼電器的動作順序：定操或反操道岔時，DCJ ↑或者FCJ ↑、SFJ 勵磁↑→1DQJ ↑→1DQJF ↑ →2DQJ 轉極（定位時↑狀態或反位時↓狀態）→2DQJ轉極后切斷1DQJ 的勵磁電路（此時1DQJ處于緩放狀態）→室內外動作電路正常時BHJ ↑(1DQJ 自 閉 電路接通，同時DBQ 延時切斷電路定時30 s 切斷BHJ 勵磁電路，BHJ ↓切斷1DQJ 自閉電路，從而切斷電機動作電路。）→道岔動作到位后轉轍機自動開閉器接點斷開啟動電路→BHJ 失磁↓，1DQJ 自閉電路斷開→1DQJ ↓→1DQJF ↓, 進而接通道岔表示電路。

圖1 原啟動電路Fig.1 Original starting circuit

2.1 DBQ帶延時切斷功能一體電路設計

A、B、C 相電壓經過降壓整流后輸出24 V 直流電壓，作為延時斷開電路輸入端；延時電路輸出端接入開關電路，使用8050 三 極 管、R1、R2設計，接通延時30 s 切斷BHJ 勵磁電路；同時在BHJ1-4 線圈兩端反向并聯續流二極管VD1 延續電流，進行保護，防止斷電時繼電器線圈提供自感電流的流通回路，出現過高的自感電壓，擊穿三極管或其他電路元件。此設計滿足故障導向安全原則，A、B、C 哪 一 路 出現故障時延時斷開電路都不工作，切斷BHJ 勵磁電路進而切斷1DQJ 自閉電路，道岔停止啟動。如圖3 所示。

圖2 改進后啟動電路Fig.2 The improved starting circuit

圖3 DBQ帶延時切斷功能一體電路Fig.3 DBQ integrated circuit with delay cut-off function

2.2 延時斷開電路設計

選用NE555 集成芯片設計延時斷開電路，NE555 體積小、重量輕、穩定可靠，操作電源范圍大，輸出端的供給電流能力強，計時精確度高，溫度穩定度佳，且價格便宜。

考慮到NE555 芯片供應電壓的范圍是+4.5(最小值)～+16 V(最大值)。使用三端穩壓集成電路IC 芯片LM7812 輸出DV 12 V 作為NE555 芯片供應電壓。LM7812 具有輸出穩定性好、使用方便、輸出過流、過熱自動保護。延時斷開電路中，電阻器R1、Rt選用RTX-1/4W 型碳膜電阻器；電容器Ct選用電解電容器；

要 建 立30 s 定 時， 需 要30 kΩ 電 阻 和1 000 μf 電容，電路如圖4 所示，Rt使用可調電阻，可以根據需要調節延時時間。

2.3 改進ZYJ7型轍機道岔啟動工作原理

1）沒有操道岔時，1DQJ、1DQJF 落下，無電流流過斷相保護器的3 個變壓器輸入線圈，橋式整流橋也無直流輸出，BHJ3-4 線圈沒有勵磁，BHJ ↓。

2）定操或者反操 道 岔 時，1DQJ、1DQJF 吸 起，斷 相保護器的3 個變壓器的輸入線圈中有電流通過，變壓器的二次側得到的感應電壓串聯疊加送至橋式整流橋的交流輸入端，通過橋式整流后輸出24 V 的 直 流 電 壓。NE555 定時電路延時輸出高電平，8050三極管開關電路接通，BHJ1-4 線圈勵磁吸起，啟動電路正常工作，帶動道岔轉換。

圖4 延時斷開電路Fig.4 Delay cut-off circuit

3）當電機轉換到位后，自閉器接點打到另一位置（反操時候自閉器接通反位表示電路，定操時接通反位表示電路），斷相保護器DBQ 沒有接負載停止輸出，NE555 定時電路沒有供應電壓輸出為低電平，開關電路關斷，使BHJ1-4 線圈勵磁電路斷開，啟動電路完成工作。

4）當道岔因其他故障沒有轉換到位或出現卡阻時，在NE555 定時電路延時一段時間后輸出低電平使開關電路關斷，BHJ1-4 勵磁電路斷開落下。當斷相保護器發生斷相時，斷相的變壓器一次側開路產生無窮大的阻抗，而另外兩相電源的負載電流則因為缺少了一相變小，另外兩相的相位也會發生變化；變壓器的二次側感應電壓幅值及相位也會對應變化，斷相保護器的3 個變壓器的二次側串聯疊加后輸出電壓趨于零，導致橋式整流橋輸出的直流電壓也為零，NE555 定時電路輸出為低電平，開關電路關斷，BHJ1-4 線圈勵磁電路斷開落下。

5）BHJ 失磁↓→1DQJ 自閉電路斷開→斷相保護器DBQ 停止輸出切斷三相電源輸出→斷開啟動電路。

3 總結

本文對高速鐵路ZYJ7 型轉轍機的道岔啟動電路進行改進，設計帶有延時切斷功能一體斷相保護器DBQ，并給出延時斷開電路各電子元件參考選型，同時對改進后啟動電路各繼電器的動作順序，啟動工作原理進行說明。改進后的ZYJ7 型轉轍機道岔啟動電路滿足故障導向安全原則，節省一個時間繼電器，簡化啟動電路同時確保提速區段的運輸安全、暢通。