道岔位置與表示不一致分析及解決措施研究

張積勝

（廣西沿海鐵路股份有限公司，廣西南寧 530003）

1 引言

客運專線及高速鐵路線路道岔一般采用分動外鎖閉交流轉(zhuǎn)轍機(jī)多機(jī)牽引。在雙動多機(jī)牽引道岔表示電路中，用總表示繼電器檢查整組道岔的所有牽引點的道岔表示繼電器狀態(tài)，給出道岔正確位置。在某鐵路車站聯(lián)鎖試驗過程中，排列經(jīng)過1/3號雙動道岔定位的進(jìn)路后，1/3號道岔由反位轉(zhuǎn)換至定位，此時1/3號道岔總表示為定位，而1號道岔室外實際位置為反位，道岔表示與實際位置不一致。這種情況可能會造成聯(lián)鎖失效，嚴(yán)重威脅行車安全。本文針對這起道岔總表示故障，對其進(jìn)行分析研究，并提出解決措施。

2 道岔表示電路原理

2.1 道岔表示電路的技術(shù)條件

在道岔控制電路中，當(dāng)?shù)啦韱与娐穭幼魍戤叄瑧?yīng)接通道岔表示電路，并將道岔的實際位置反映到信號樓內(nèi)以便車站值班員對信號設(shè)備進(jìn)行控制和監(jiān)督，同時，用定位表示接點接通 DBJ（道岔定位表示繼電器） 電路，用反位表示接點接通FBJ（道岔反位表示繼電器）電路。

DBJ和FBJ的吸起和落下狀態(tài)不僅是道岔位置表示燈的控制條件，也是聯(lián)鎖軟件用于邏輯運算的重要依據(jù)。因此道岔表示電路必須是故障-安全電路，應(yīng)滿足以下技術(shù)要求：

（1）用表示繼電器的吸起狀態(tài)與道岔的工作狀態(tài)相對應(yīng)，不準(zhǔn)用一個繼電器（DBJ或者FBJ）的吸起和落下表示道岔的2種位置，即用DBJ的吸起表示道岔在定位，用FBJ的吸起表示道岔在反位；

（2）表示電路發(fā)生混線或混入其他電源時，必須保證 DBJ和FBJ 不能錯誤勵磁吸起；

（3）道岔在轉(zhuǎn)換過程中，或發(fā)生擠岔、停電、斷線等故障時，應(yīng)保證DBJ和FBJ可靠落下。

2.2 道岔啟動電路構(gòu)成

本文以客運專線常用外鎖閉ZYJ7型交流電液轉(zhuǎn)轍機(jī)為例，按照動作過程劃分，電路由啟動電路、動作電路構(gòu)成。啟動電路接收聯(lián)鎖指令的控制，主要控制室內(nèi)繼電器動作，動作電路則是控制轉(zhuǎn)轍機(jī)牽引道岔動作。以定位操縱為例，啟動電路如圖1中JDF（Ⅱ）（交流道岔輔助組合）所示，動作過程如下。

圖1 ZYJ7型交流電液轉(zhuǎn)轍機(jī)定位表示電路圖

（1）聯(lián)鎖發(fā)出指令，鎖閉防護(hù)繼電器（SFJ）吸起，道岔定位操縱繼電器（DCJ）吸起，1道岔啟動繼電器（1DQJ）的3-4線圈通過DCJ的前接點、2道岔啟動繼電器（2DQJ）的141-143接點得電，1DQJ吸起，1DQJ的前接點接通道岔啟動復(fù)示繼電器（1DQJF）的勵磁電路。

（2）2DQJ的3-4線圈通過1DQJF的前接點得電，轉(zhuǎn)極到定位接點閉合。

（3）2DQJ反位接點切斷1DQJ的3-4線圈勵磁電路，為下一次道岔動作做準(zhǔn)備。三相電源通過斷相保護(hù)器（DBQ）送到轉(zhuǎn)轍機(jī)，保護(hù)繼電器（BHJ）吸起，1DQJ的1-2線圈通過BHJ的前接點構(gòu)通自閉電路。通過DCJ的前接點、2DQJ的141-143接點得電，1DQJ吸起，1DQJ的前接點接通1DQJF的勵磁電路。2DQJ反位接點斷開到BHJ吸起有一定時間差，1DQJ依靠自身的緩放特性保持吸起。

反位操縱的啟動電路動作過程與定位操縱類似，僅是檢查繼電器接點不同而已，動作電路不涉及本次故障，不做進(jìn)一步分析。

2.3 道岔分表示電路構(gòu)成

以ZYJ7型交流電液轉(zhuǎn)轍機(jī)為例，其表示電路由道岔表示變壓器、繼電器、電阻器、整流二極管和轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)的表示接點組成，其特點是道岔表示變壓器向道岔表示繼電器線圈與半波整流二極管構(gòu)成的并聯(lián)電路提供電源。由于DBJ 或 FBJ 與整流二極管是并聯(lián)結(jié)構(gòu)，所以在構(gòu)通道岔表示時，有2條回路存在，即由 X1（定反位動作、表示共用線）至X4（定位至反位動作及定位表示線）間構(gòu)成的交流回路和由 X1 至X2（反位至定位動作及定位表示線）間二極管整流后構(gòu)成的直流回路，其中直流回路作為 DBJ或 FBJ 的吸起回路，交流回路起到檢查電動機(jī)完好的作用。 如圖1所示，在 ZYJ7型交流電液轉(zhuǎn)轍機(jī)定位表示電路中，50 Hz交流電源正半周、負(fù)半周持續(xù)時長均為10 ms。表示電源在交流正半周時，由于 DBJ 是并聯(lián)在道岔表示變壓器二次側(cè)，所以當(dāng)二極管導(dǎo)通時，二極管將整流后的電壓加在 DBJ 接線圈兩端，構(gòu)成 DBJ 的吸起電路。 表示電源在交流負(fù)半周時，整流二極管 Z 不導(dǎo)通。由于DBJ采用的型號JPXC-1000（偏極繼電器）是感性負(fù)載，線圈電壓下降過程中有反向電動勢，阻止線圈上的電壓下降，10 ms的時間內(nèi)仍能維持吸起。

2.4 道岔總表示電路構(gòu)成

單動道岔交流多機(jī)牽引電路中，一般設(shè)有交流道岔主組合（JDD）、2個JDF（Ⅰ）和JDF（Ⅱ）（交流道岔輔助組合），其組合內(nèi)都設(shè)有DBJ和FBJ。JDF（Ⅰ）、JDF（Ⅱ）組合內(nèi)的DBJ和FBJ根據(jù)各自轉(zhuǎn)轍機(jī)牽引尖軌或心軌的位置，決定哪一個表示繼電器勵磁吸起，而JDD組合內(nèi)的DBJ 的勵磁取決于JDF（Ⅰ）及JDF（Ⅱ）的DBJ是否全都吸起，同樣JDD組合內(nèi)的FBJ的勵磁取決于JDF（Ⅰ）及JDF（Ⅱ）的FBJ是否全都吸起。只有JDD組合內(nèi)的DBJ或FBJ的接點參與聯(lián)鎖邏輯運算，具體電路如圖2所示。

圖2 道岔總表示電路圖

雙動道岔交流多機(jī)牽引總表示電路與單動道岔原理一致，其總表示電路由第一動和第二動所有牽引點表示繼電器前接點串聯(lián)構(gòu)成。

3 典型故障分析

3.1 故障現(xiàn)象

某站聯(lián)鎖試驗過程中，當(dāng)排列經(jīng)過1/3號雙動道岔定位的進(jìn)路后，1/3號道岔由反位向定位操縱，1/3號道岔室內(nèi)控制臺給出定位總表示，室內(nèi)試驗人員反饋除1號道岔心機(jī)表示DBJ未吸起外，其他DBJ均吸起，同時室外試驗人員反饋1號道岔心機(jī)實際在反位，道岔表示與實際位置不一致。

3.2 故障分析

該道岔為雙動五機(jī)牽引道岔，尖軌和心軌各采用1套五線制三相交流道岔控制電路，主機(jī)聯(lián)動副機(jī)一起工作，故障查找分析過程如下。

（1）操縱1/3號道岔至定位，觀察發(fā)現(xiàn)1號道岔JDF（Ⅱ）組合的1DQJ 3-4沒有勵磁吸起，2DQJ沒有轉(zhuǎn)極，F(xiàn)BJ仍保持吸起。借用KF電源測量1號道岔JDF（Ⅱ）組合1DQJ線圈3電壓為24 V，借用KZ電源測量線圈4顯示無電壓、測量1號道岔JDF（Ⅱ）組合2DQJ141端子電壓為24 V，2DQJ143端子無電壓，判定2DQJ繼電器接點開路故障。按照J(rèn)DD組合DBJ、FBJ繼電器勵磁電路分析，道岔電路停止工作后，3號道岔JDF（Ⅰ）、JDF（Ⅱ）組合及1號道岔JDF（Ⅰ）組合DBJ均吸起，1號道岔JDF（Ⅱ）組合DBJ落下，但室內(nèi)1/3號道岔有定位總表示，說明該電路存在混電或短路現(xiàn)象。

（2）將道岔操縱至反位，觀察JDF（Ⅰ）、JDF（Ⅱ）及JDD組合DBJ、FBJ繼電器狀態(tài)，DBJ均落下、FBJ均吸起。借用KZ測量JDD組合DBJ勵磁電路發(fā)現(xiàn)1號道岔JDF（Ⅰ）組合DBJ的42接點至1號道岔JDF（Ⅱ）組合DBJ的41接點間均有24 V電壓；反過來借用KF測量JDD組合FBJ勵磁電路亦發(fā)現(xiàn)1號道岔JDF（Ⅰ）組合DBJ的32接點至1號JDF（Ⅱ）組合DBJ的31接點間均有24 V。這顯然和道岔總表示電路的正常工作時序應(yīng)表現(xiàn)出來的現(xiàn)象是不相符的，需查找混電來源。經(jīng)排查發(fā)現(xiàn)，JDF（Ⅱ）組合側(cè)面01-11、01-17分別至JDF（Ⅰ）組合02-4、02-15多增加了1根配線，拆除多余配線及更換2DQJ繼電器后，聯(lián)鎖試驗良好，故障恢復(fù)，其中該故障中的混電示意如圖3所示。

3.3 原理分析

1號道岔JDF（Ⅱ）組合2DQJ的141-143接點接觸不良，造成其1DQJ無法勵磁。因2DQJ未轉(zhuǎn)極，1號道岔心軌的分表示仍在反位，KZ、KF電源通過1號道岔JDF（Ⅱ）分表示FBJ的接點及1號道岔JDF（Ⅱ）組合側(cè)面01-11、01-17至JDF（I）組合側(cè)面02-4、02-15間的多余配線混入1/3號道岔JDD組合DBJ勵磁電路，導(dǎo)致1/3道岔DBJ錯誤吸起。此故障因在組合中存在多余側(cè)面配線，當(dāng)2DQJ接點故障時才會顯現(xiàn)，故障產(chǎn)生的條件較隱蔽，在常規(guī)聯(lián)鎖試驗過程中較難發(fā)現(xiàn)。

針對組合間存在多余配線的情況，為進(jìn)一步分析其導(dǎo)致的故障與多余配線所在的位置關(guān)系，對其他場景下是否存在類似問題做進(jìn)一步分析，仍以1/3號道岔反位操至定位為例，為便于分析，將總表示電路圖劃分為A、B、C、D 4個區(qū)域，分別對應(yīng)下面的4個場景，如圖4所示。

圖4 道岔總表示電路劃分示意圖

圖5 道岔總表示電路場景A出現(xiàn)多余配線示意圖

場景A：在1/3號道岔JDD組合DBJ、3號JDF（Ⅰ）組合DBJ與1/3號道岔JDD組合FBJ、3號JDF（Ⅰ）組合FBJ間，若出現(xiàn)多余配線情況，道岔動作到位后，不管1/3號道岔在定位還是反位，1/3號道岔JDD組合DBJ及FBJ均吸起，聯(lián)鎖系統(tǒng)判定道岔為無表示，如圖 5所示。

場景B：在3號道岔JDF（Ⅰ）組合DBJ、3號JDF（Ⅱ）組合DBJ與3號道岔JDF（Ⅰ）組合FBJ、3號道岔JDF（Ⅱ）組合FBJ間，若出現(xiàn)多余配線情況，3號道岔岔心、1號道岔岔尖或1號道岔岔心任一組合道岔電路會出現(xiàn)啟動故障，此時1/3號道岔無法給出道岔表示。反位同理。

場景C：在3號道岔JDF（Ⅱ）組合DBJ、1號道岔JDF（Ⅰ）組合DBJ與3號道岔JDF（Ⅱ）組合FBJ、1號道岔JDF（Ⅰ）組合FBJ間，若出現(xiàn)多余配線情況，不管1號道岔岔尖或1號道岔岔心任一組合道岔電路出現(xiàn)啟動故障，此時1/3號道岔無法給出道岔表示。反位同理。

場景D：在1號道岔JDF（Ⅱ）組合DBJ、1號道岔JDF（Ⅰ）組合DBJ與1號道岔JDF（Ⅱ）組合FBJ、1號道岔JDF（Ⅰ）組合FBJ間，若出現(xiàn)多余配線情況，若1號道岔岔尖出現(xiàn)啟動故障，此時1/3號道岔無法給出道岔表示，若1號道岔岔心出現(xiàn)啟動故障，則會出現(xiàn)1號心機(jī)位置在反位，實際1/3號道岔給出定位表示。反位同理。

通過4個場景分析，只有在場景D出現(xiàn)1號心機(jī)道岔啟動故障情況下，才會出現(xiàn)1號心機(jī)位置在反位，實際1/3號道岔給出定位表示。

4 措施建議及試驗方法

為防止出現(xiàn)類似場景D現(xiàn)象發(fā)生，提出2個解決方案。方案一是在A區(qū)域JDF（Ⅰ）組合DBJ前分別增加1組JDF（Ⅱ）FBJ后接點采集，A區(qū)域JDF（Ⅰ）組合FBJ分別增加1組JDF（Ⅱ）DBJ后接點采集，以防出現(xiàn)混線或混電后不滿足道岔表示技術(shù)條件。方案二增加所有牽引點的分表示采集，通過聯(lián)鎖軟件的總表示和分表示校核機(jī)制，當(dāng)總表示與分表示邏輯異常時及時切斷輸出，排除隱形故障，因聯(lián)鎖軟件采集的是總定表示繼電器和總反表示繼電器狀態(tài)，不需要修改聯(lián)鎖軟件，僅需修改總表示繼電器勵磁電路，方案二涉及聯(lián)鎖軟件邏輯運算，需要修改聯(lián)鎖軟件，且安全可靠性有待考究。建議可對方案一進(jìn)行現(xiàn)場實際驗證，以確保可行性。

嚴(yán)格按照程序試驗。一是在聯(lián)鎖試驗中，道岔位置要逐組核對，確保室外道岔開通位置與室內(nèi)定、反位標(biāo)識繼電器及控制臺光帶開通位置、道岔表示燈顯示相一致，對于可動心軌道岔確保尖軌與心軌開通位置一致，多動道岔要確認(rèn)各點位置相一致，該項工作在工程開通過程中尤為重要。二是開展配線核對，首先確保圖紙中沒有錯誤配線和多余配線，檢查雙動多機(jī)牽引道岔表示側(cè)面配線是否與圖紙一致。三是通過測試方法檢驗是否存在混電情況。仍以圖2中1/3號道岔定位為例，將道岔操縱至反位，借用KZ電源依次測試JDD組合DBJ的4至1號道岔JDF（Ⅱ）組合DBJ的41接點間是否存在24 V電源，分別測A、B、C、D 4個區(qū)域，再借KF電源依次測試JDD組合DBJ的1至1號道岔JDF（Ⅱ）組合DBJ的31接點間是否存在24 V電源，分別測A、B、C、D 4個區(qū)域。反位測試方法同理。

5 結(jié)語

以上是針對雙動多機(jī)牽引道岔總表示電路的日常維修及工程施工開通過程，通過模擬一些特殊場景進(jìn)行的理論分析。本著聯(lián)鎖無小事的原則，提出了一些解決思路及切實可行的試驗方法，旨在提前發(fā)現(xiàn)安全隱患，進(jìn)一步提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。