道岔控制表示單元常見故障原因分析與處理

張建敏

摘 要 通過對道岔控制表示單元表示電路進行分析，找到“跳表示”和雷擊故障的根本原因和處理措施，提出改進方法。

關(guān)鍵詞 跳表示；濾波電路；濾波電容；雷擊

中圖分類號：U262 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0183-01

道岔控制表示單元是鐵路信號微機聯(lián)鎖系統(tǒng)的重要元器件，在道岔控制電路中起著控制道岔轉(zhuǎn)換、鎖閉和給出表示的作用，其運行的可靠性直接影響信號系統(tǒng)的可靠性和安全性。每一組道岔均對應(yīng)一臺控制表示單元，山鋼集團萊蕪分公司運輸部6套微機聯(lián)鎖系統(tǒng)，共應(yīng)用控制表示單元310臺。在設(shè)備維護中我們發(fā)現(xiàn)，道岔控制表示單元常出現(xiàn)的故障有“跳表示”和雷擊兩種，占總故障的80%以上。為保障設(shè)備的穩(wěn)定運行，降低故障率，同時做好設(shè)備修舊利廢工作，使故障的元器件得到重新利用，我們對其進行深入分析和研究。

1 表示電路原理分析

道岔控制表示單元電路分三部分，控制電路、轉(zhuǎn)換鎖閉電路和表示電路。三部分電路除共用電源外，電路部分彼此獨立，工作狀態(tài)互不影響。“跳表示”故障發(fā)生在表示電路，雷擊故障大多數(shù)只擊壞表示電路，故對表示電路進行深入分析。

道岔表示電路原理圖如圖1。

圖1 道岔表示電路原理圖

由圖可以看出，此電路由上下對稱兩部分組成，下半部分為定位表示電路，上半部分為反位表示電路，電源由53輸入，道岔在定位時，53、63有30 V的交流表示電源，在反位時53、51有30 V的交流表示電源，兩路電源分別通過兩個濾波電路，分別給光耦TLP521-2和固態(tài)繼電器K2提供電源。工作正常時，定位表示電由62輸出，反位表示電由52輸出。

當(dāng)?shù)啦硖幵诙ㄎ粫r，30 V的交流表示電由53、63輸入后，經(jīng)過D4和D26單相整流，和C2、C20的電容濾波，原來的交流電變成直流供下一級電路使用。D26和C20整流濾波后，24V直流電送到K2繼電器線圈兩端，K2得電吸起；D4和C2整流濾波后的6V電源送到光耦TLP521-2工作，經(jīng)過電阻R4分壓后，1、2端電壓1.2 V左右，使內(nèi)部發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，內(nèi)部三極管7、8耦合導(dǎo)通，使KZ24V電源經(jīng)過繼電器K2的9、13和K1的6、4接點到達62，經(jīng)62輸出到微機聯(lián)鎖主機，使主機能夠辨識定位表示，通過顯示器顯示。

當(dāng)?shù)啦硖幵诜次粫r，原理與定位相同。

2 故障原因分析與處理

1）“跳表示”故障。經(jīng)過以上電路分析，表示電路的正常工作與濾波電路、光耦TLP521-2及固態(tài)繼電器的性能有關(guān)。用萬用表反復(fù)測量，確定光耦TLP521-2、OMRON24V固態(tài)繼電器及周圍電阻電容等元件均狀態(tài)良好，無燒損、短路或斷路情況。查找光耦TLP521-2參數(shù)資料，其輸入端典型工作電壓和轉(zhuǎn)換電流為5V 16 mA，最大25 mA。D3、D4為1N4735A，1W6.2V穩(wěn)壓二極管，R4、R5由以下公式確定其阻值：

R=（U-U二極管×3）/I =（6.2-0.7×3）/0.016≈256 Ω

由色標(biāo)確認R4、R5阻值為220Ω，接近256Ω。使用220 Ω電阻時，電路中電流為：

I=（U-U二極管×3）/ R=（6.2-0.7×3）/220=0.0164=16.4 mA

電路中電流接近典型值，因此，R4、R5電阻選擇適當(dāng)。

故障的發(fā)生還可能與濾波電路的設(shè)計有關(guān)，則內(nèi)部三極管7、8導(dǎo)通不正常，而控制光耦TLP521-2耦合導(dǎo)通的電源來自前級的濾波電容和穩(wěn)壓二極管C2、 D4和C1、D3，濾波電容C1和C2容量的大小與充放電能力直接影響光耦內(nèi)二極管的導(dǎo)通，從而也間接影響了三極管的導(dǎo)通，故障原因可能出現(xiàn)在與濾波電容的選擇上，于是重新核算C1、C2電容容量。

在濾波電路中電容的選擇應(yīng)遵循以下公式：

C≥（3-5）T/2R

R為電路負載電阻，R≈R4=R5=220 Ω

T為50 Hz工頻電路，T=1/50=0.02 s

經(jīng)計算得出：C≥136-227uf

因此，原來應(yīng)用的100uf的電容容量太低，長時間使用后，容量還會下降，濾波電壓不穩(wěn)定，進而造成供給光耦輸入端的電壓不穩(wěn)定，當(dāng)二極管發(fā)光較弱時，三極管不能導(dǎo)通。輸出端電壓不穩(wěn)定，經(jīng)過其導(dǎo)通輸出的KZ24V電壓時有時無，就造成道岔表示的閃爍，形成了道岔“跳表示”故障。

在濾波電容C的選擇上，容量應(yīng)越大越好，越大輸出電壓的波形變得更為平滑、起伏更小，濾波電壓更穩(wěn)定，但在電路接通瞬間，電路中所產(chǎn)生的沖擊電流太大，對電路中其它元器件會造成損壞。因此，C1，C2選擇容量220uf耐壓值25 V的電解電容即可。

基于以上原因分析，我們對故障的18臺道岔控制表示單元進行了維修，將C1、C2均更換為220uf的大容量電容，更換后貼好標(biāo)簽，做好標(biāo)記，送信號樓微機聯(lián)鎖道岔柜進行應(yīng)用試驗，重點監(jiān)督運行狀態(tài)，使用一個月未再發(fā)生“跳表示”故障，由此斷定，原因分析和解決措施是正確的。以后陸續(xù)對同批次的道岔控制表示單元電容進行了更換，“跳表示”故障未在出現(xiàn)。

2）雷擊故障。通過對十幾臺被雷擊的道岔控制表示單元的研究分析發(fā)現(xiàn)，多數(shù)都是擊壞表示電路元件，雷電沿道岔控制線X3進入設(shè)備內(nèi)部，擊壞元件如下：①擊壞光電耦合器521-2P，輸入端二極管短路，外殼崩裂，元件無法再用；②擊壞整流濾波元件D3、D25或D4、D26，二極管短路，光電耦合器521-2P沒有輸入電源，不能工作；③擊壞R5、D5，光電耦合器前級電阻和定、反位表示燈，電路無法工作，無法給出表示。

我們對雷擊損壞的元器件進行了更換，對修復(fù)的控制表示單元進行綜合電氣參數(shù)測試后，送信號樓在道岔機柜上進行應(yīng)用試驗，確認合格后貼標(biāo)簽備用。

3 結(jié)束語

“跳表示”故障的發(fā)生與廠家供應(yīng)的設(shè)備質(zhì)量有關(guān)，為此對同批次所有控制表示單元進行了檢查，對所有C1、C2使用小容量的控制表示單元進行了更換，與廠家聯(lián)系退回，協(xié)商賠償損失。同時聯(lián)系廠家對設(shè)備設(shè)計、安裝及元器件應(yīng)用進行再檢查，防止此類問題發(fā)生。

同時探索在道岔控制電路X3中加裝雷電防護裝置，當(dāng)雷電發(fā)生時進行有效的隔離和放電，防止雷電竄入擊壞設(shè)備。

參考文獻

[1]劉文富.ZD6型電動道岔機械故障的原因分析及其對策[A].河南省鐵道學(xué)會2007年學(xué)術(shù)活動月優(yōu)秀論文集[C].2007.endprint

摘 要 通過對道岔控制表示單元表示電路進行分析，找到“跳表示”和雷擊故障的根本原因和處理措施，提出改進方法。

關(guān)鍵詞 跳表示；濾波電路；濾波電容；雷擊

中圖分類號：U262 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0183-01

道岔控制表示單元是鐵路信號微機聯(lián)鎖系統(tǒng)的重要元器件，在道岔控制電路中起著控制道岔轉(zhuǎn)換、鎖閉和給出表示的作用，其運行的可靠性直接影響信號系統(tǒng)的可靠性和安全性。每一組道岔均對應(yīng)一臺控制表示單元，山鋼集團萊蕪分公司運輸部6套微機聯(lián)鎖系統(tǒng)，共應(yīng)用控制表示單元310臺。在設(shè)備維護中我們發(fā)現(xiàn)，道岔控制表示單元常出現(xiàn)的故障有“跳表示”和雷擊兩種，占總故障的80%以上。為保障設(shè)備的穩(wěn)定運行，降低故障率，同時做好設(shè)備修舊利廢工作，使故障的元器件得到重新利用，我們對其進行深入分析和研究。

1 表示電路原理分析

道岔控制表示單元電路分三部分，控制電路、轉(zhuǎn)換鎖閉電路和表示電路。三部分電路除共用電源外，電路部分彼此獨立，工作狀態(tài)互不影響。“跳表示”故障發(fā)生在表示電路，雷擊故障大多數(shù)只擊壞表示電路，故對表示電路進行深入分析。

道岔表示電路原理圖如圖1。

圖1 道岔表示電路原理圖

由圖可以看出，此電路由上下對稱兩部分組成，下半部分為定位表示電路，上半部分為反位表示電路，電源由53輸入，道岔在定位時，53、63有30 V的交流表示電源，在反位時53、51有30 V的交流表示電源，兩路電源分別通過兩個濾波電路，分別給光耦TLP521-2和固態(tài)繼電器K2提供電源。工作正常時，定位表示電由62輸出，反位表示電由52輸出。

當(dāng)?shù)啦硖幵诙ㄎ粫r，30 V的交流表示電由53、63輸入后，經(jīng)過D4和D26單相整流，和C2、C20的電容濾波，原來的交流電變成直流供下一級電路使用。D26和C20整流濾波后，24V直流電送到K2繼電器線圈兩端，K2得電吸起；D4和C2整流濾波后的6V電源送到光耦TLP521-2工作，經(jīng)過電阻R4分壓后，1、2端電壓1.2 V左右，使內(nèi)部發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，內(nèi)部三極管7、8耦合導(dǎo)通，使KZ24V電源經(jīng)過繼電器K2的9、13和K1的6、4接點到達62，經(jīng)62輸出到微機聯(lián)鎖主機，使主機能夠辨識定位表示，通過顯示器顯示。

當(dāng)?shù)啦硖幵诜次粫r，原理與定位相同。

2 故障原因分析與處理

1）“跳表示”故障。經(jīng)過以上電路分析，表示電路的正常工作與濾波電路、光耦TLP521-2及固態(tài)繼電器的性能有關(guān)。用萬用表反復(fù)測量，確定光耦TLP521-2、OMRON24V固態(tài)繼電器及周圍電阻電容等元件均狀態(tài)良好，無燒損、短路或斷路情況。查找光耦TLP521-2參數(shù)資料，其輸入端典型工作電壓和轉(zhuǎn)換電流為5V 16 mA，最大25 mA。D3、D4為1N4735A，1W6.2V穩(wěn)壓二極管，R4、R5由以下公式確定其阻值：

R=（U-U二極管×3）/I =（6.2-0.7×3）/0.016≈256 Ω

由色標(biāo)確認R4、R5阻值為220Ω，接近256Ω。使用220 Ω電阻時，電路中電流為：

I=（U-U二極管×3）/ R=（6.2-0.7×3）/220=0.0164=16.4 mA

電路中電流接近典型值，因此，R4、R5電阻選擇適當(dāng)。

故障的發(fā)生還可能與濾波電路的設(shè)計有關(guān)，則內(nèi)部三極管7、8導(dǎo)通不正常，而控制光耦TLP521-2耦合導(dǎo)通的電源來自前級的濾波電容和穩(wěn)壓二極管C2、 D4和C1、D3，濾波電容C1和C2容量的大小與充放電能力直接影響光耦內(nèi)二極管的導(dǎo)通，從而也間接影響了三極管的導(dǎo)通，故障原因可能出現(xiàn)在與濾波電容的選擇上，于是重新核算C1、C2電容容量。

在濾波電路中電容的選擇應(yīng)遵循以下公式：

C≥（3-5）T/2R

R為電路負載電阻，R≈R4=R5=220 Ω

T為50 Hz工頻電路，T=1/50=0.02 s

經(jīng)計算得出：C≥136-227uf

因此，原來應(yīng)用的100uf的電容容量太低，長時間使用后，容量還會下降，濾波電壓不穩(wěn)定，進而造成供給光耦輸入端的電壓不穩(wěn)定，當(dāng)二極管發(fā)光較弱時，三極管不能導(dǎo)通。輸出端電壓不穩(wěn)定，經(jīng)過其導(dǎo)通輸出的KZ24V電壓時有時無，就造成道岔表示的閃爍，形成了道岔“跳表示”故障。

在濾波電容C的選擇上，容量應(yīng)越大越好，越大輸出電壓的波形變得更為平滑、起伏更小，濾波電壓更穩(wěn)定，但在電路接通瞬間，電路中所產(chǎn)生的沖擊電流太大，對電路中其它元器件會造成損壞。因此，C1，C2選擇容量220uf耐壓值25 V的電解電容即可。

基于以上原因分析，我們對故障的18臺道岔控制表示單元進行了維修，將C1、C2均更換為220uf的大容量電容，更換后貼好標(biāo)簽，做好標(biāo)記，送信號樓微機聯(lián)鎖道岔柜進行應(yīng)用試驗，重點監(jiān)督運行狀態(tài)，使用一個月未再發(fā)生“跳表示”故障，由此斷定，原因分析和解決措施是正確的。以后陸續(xù)對同批次的道岔控制表示單元電容進行了更換，“跳表示”故障未在出現(xiàn)。

2）雷擊故障。通過對十幾臺被雷擊的道岔控制表示單元的研究分析發(fā)現(xiàn)，多數(shù)都是擊壞表示電路元件，雷電沿道岔控制線X3進入設(shè)備內(nèi)部，擊壞元件如下：①擊壞光電耦合器521-2P，輸入端二極管短路，外殼崩裂，元件無法再用；②擊壞整流濾波元件D3、D25或D4、D26，二極管短路，光電耦合器521-2P沒有輸入電源，不能工作；③擊壞R5、D5，光電耦合器前級電阻和定、反位表示燈，電路無法工作，無法給出表示。

我們對雷擊損壞的元器件進行了更換，對修復(fù)的控制表示單元進行綜合電氣參數(shù)測試后，送信號樓在道岔機柜上進行應(yīng)用試驗，確認合格后貼標(biāo)簽備用。

3 結(jié)束語

“跳表示”故障的發(fā)生與廠家供應(yīng)的設(shè)備質(zhì)量有關(guān)，為此對同批次所有控制表示單元進行了檢查，對所有C1、C2使用小容量的控制表示單元進行了更換，與廠家聯(lián)系退回，協(xié)商賠償損失。同時聯(lián)系廠家對設(shè)備設(shè)計、安裝及元器件應(yīng)用進行再檢查，防止此類問題發(fā)生。

同時探索在道岔控制電路X3中加裝雷電防護裝置，當(dāng)雷電發(fā)生時進行有效的隔離和放電，防止雷電竄入擊壞設(shè)備。

參考文獻

[1]劉文富.ZD6型電動道岔機械故障的原因分析及其對策[A].河南省鐵道學(xué)會2007年學(xué)術(shù)活動月優(yōu)秀論文集[C].2007.endprint

摘 要 通過對道岔控制表示單元表示電路進行分析，找到“跳表示”和雷擊故障的根本原因和處理措施，提出改進方法。

關(guān)鍵詞 跳表示；濾波電路；濾波電容；雷擊

中圖分類號：U262 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0183-01

道岔控制表示單元是鐵路信號微機聯(lián)鎖系統(tǒng)的重要元器件，在道岔控制電路中起著控制道岔轉(zhuǎn)換、鎖閉和給出表示的作用，其運行的可靠性直接影響信號系統(tǒng)的可靠性和安全性。每一組道岔均對應(yīng)一臺控制表示單元，山鋼集團萊蕪分公司運輸部6套微機聯(lián)鎖系統(tǒng)，共應(yīng)用控制表示單元310臺。在設(shè)備維護中我們發(fā)現(xiàn)，道岔控制表示單元常出現(xiàn)的故障有“跳表示”和雷擊兩種，占總故障的80%以上。為保障設(shè)備的穩(wěn)定運行，降低故障率，同時做好設(shè)備修舊利廢工作，使故障的元器件得到重新利用，我們對其進行深入分析和研究。

1 表示電路原理分析

道岔控制表示單元電路分三部分，控制電路、轉(zhuǎn)換鎖閉電路和表示電路。三部分電路除共用電源外，電路部分彼此獨立，工作狀態(tài)互不影響。“跳表示”故障發(fā)生在表示電路，雷擊故障大多數(shù)只擊壞表示電路，故對表示電路進行深入分析。

道岔表示電路原理圖如圖1。

圖1 道岔表示電路原理圖

由圖可以看出，此電路由上下對稱兩部分組成，下半部分為定位表示電路，上半部分為反位表示電路，電源由53輸入，道岔在定位時，53、63有30 V的交流表示電源，在反位時53、51有30 V的交流表示電源，兩路電源分別通過兩個濾波電路，分別給光耦TLP521-2和固態(tài)繼電器K2提供電源。工作正常時，定位表示電由62輸出，反位表示電由52輸出。

當(dāng)?shù)啦硖幵诙ㄎ粫r，30 V的交流表示電由53、63輸入后，經(jīng)過D4和D26單相整流，和C2、C20的電容濾波，原來的交流電變成直流供下一級電路使用。D26和C20整流濾波后，24V直流電送到K2繼電器線圈兩端，K2得電吸起；D4和C2整流濾波后的6V電源送到光耦TLP521-2工作，經(jīng)過電阻R4分壓后，1、2端電壓1.2 V左右，使內(nèi)部發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光，內(nèi)部三極管7、8耦合導(dǎo)通，使KZ24V電源經(jīng)過繼電器K2的9、13和K1的6、4接點到達62，經(jīng)62輸出到微機聯(lián)鎖主機，使主機能夠辨識定位表示，通過顯示器顯示。

當(dāng)?shù)啦硖幵诜次粫r，原理與定位相同。

2 故障原因分析與處理

1）“跳表示”故障。經(jīng)過以上電路分析，表示電路的正常工作與濾波電路、光耦TLP521-2及固態(tài)繼電器的性能有關(guān)。用萬用表反復(fù)測量，確定光耦TLP521-2、OMRON24V固態(tài)繼電器及周圍電阻電容等元件均狀態(tài)良好，無燒損、短路或斷路情況。查找光耦TLP521-2參數(shù)資料，其輸入端典型工作電壓和轉(zhuǎn)換電流為5V 16 mA，最大25 mA。D3、D4為1N4735A，1W6.2V穩(wěn)壓二極管，R4、R5由以下公式確定其阻值：

R=（U-U二極管×3）/I =（6.2-0.7×3）/0.016≈256 Ω

由色標(biāo)確認R4、R5阻值為220Ω，接近256Ω。使用220 Ω電阻時，電路中電流為：

I=（U-U二極管×3）/ R=（6.2-0.7×3）/220=0.0164=16.4 mA

電路中電流接近典型值，因此，R4、R5電阻選擇適當(dāng)。

故障的發(fā)生還可能與濾波電路的設(shè)計有關(guān)，則內(nèi)部三極管7、8導(dǎo)通不正常，而控制光耦TLP521-2耦合導(dǎo)通的電源來自前級的濾波電容和穩(wěn)壓二極管C2、 D4和C1、D3，濾波電容C1和C2容量的大小與充放電能力直接影響光耦內(nèi)二極管的導(dǎo)通，從而也間接影響了三極管的導(dǎo)通，故障原因可能出現(xiàn)在與濾波電容的選擇上，于是重新核算C1、C2電容容量。

在濾波電路中電容的選擇應(yīng)遵循以下公式：

C≥（3-5）T/2R

R為電路負載電阻，R≈R4=R5=220 Ω

T為50 Hz工頻電路，T=1/50=0.02 s

經(jīng)計算得出：C≥136-227uf

因此，原來應(yīng)用的100uf的電容容量太低，長時間使用后，容量還會下降，濾波電壓不穩(wěn)定，進而造成供給光耦輸入端的電壓不穩(wěn)定，當(dāng)二極管發(fā)光較弱時，三極管不能導(dǎo)通。輸出端電壓不穩(wěn)定，經(jīng)過其導(dǎo)通輸出的KZ24V電壓時有時無，就造成道岔表示的閃爍，形成了道岔“跳表示”故障。

在濾波電容C的選擇上，容量應(yīng)越大越好，越大輸出電壓的波形變得更為平滑、起伏更小，濾波電壓更穩(wěn)定，但在電路接通瞬間，電路中所產(chǎn)生的沖擊電流太大，對電路中其它元器件會造成損壞。因此，C1，C2選擇容量220uf耐壓值25 V的電解電容即可。

基于以上原因分析，我們對故障的18臺道岔控制表示單元進行了維修，將C1、C2均更換為220uf的大容量電容，更換后貼好標(biāo)簽，做好標(biāo)記，送信號樓微機聯(lián)鎖道岔柜進行應(yīng)用試驗，重點監(jiān)督運行狀態(tài)，使用一個月未再發(fā)生“跳表示”故障，由此斷定，原因分析和解決措施是正確的。以后陸續(xù)對同批次的道岔控制表示單元電容進行了更換，“跳表示”故障未在出現(xiàn)。

2）雷擊故障。通過對十幾臺被雷擊的道岔控制表示單元的研究分析發(fā)現(xiàn)，多數(shù)都是擊壞表示電路元件，雷電沿道岔控制線X3進入設(shè)備內(nèi)部，擊壞元件如下：①擊壞光電耦合器521-2P，輸入端二極管短路，外殼崩裂，元件無法再用；②擊壞整流濾波元件D3、D25或D4、D26，二極管短路，光電耦合器521-2P沒有輸入電源，不能工作；③擊壞R5、D5，光電耦合器前級電阻和定、反位表示燈，電路無法工作，無法給出表示。

我們對雷擊損壞的元器件進行了更換，對修復(fù)的控制表示單元進行綜合電氣參數(shù)測試后，送信號樓在道岔機柜上進行應(yīng)用試驗，確認合格后貼標(biāo)簽備用。

3 結(jié)束語

“跳表示”故障的發(fā)生與廠家供應(yīng)的設(shè)備質(zhì)量有關(guān)，為此對同批次所有控制表示單元進行了檢查，對所有C1、C2使用小容量的控制表示單元進行了更換，與廠家聯(lián)系退回，協(xié)商賠償損失。同時聯(lián)系廠家對設(shè)備設(shè)計、安裝及元器件應(yīng)用進行再檢查，防止此類問題發(fā)生。

同時探索在道岔控制電路X3中加裝雷電防護裝置，當(dāng)雷電發(fā)生時進行有效的隔離和放電，防止雷電竄入擊壞設(shè)備。

參考文獻

[1]劉文富.ZD6型電動道岔機械故障的原因分析及其對策[A].河南省鐵道學(xué)會2007年學(xué)術(shù)活動月優(yōu)秀論文集[C].2007.endprint