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(yùn)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(diǎn)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(yàn)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(shí)際位置為反位，道岔表示與實(shí)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(shí)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(diǎn)接通 DBJ（道岔定位表示繼電器） 電路，用反位表示接點(diǎn)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(yùn)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(yùn)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(diǎn)、2道岔啟動繼電器（2DQJ）的141-143接點(diǎn)得電，1DQJ吸起，1DQJ的前接點(diǎn)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(diǎn)得電，轉(zhuǎn)極到定位接點(diǎn)閉合。

（3）2DQJ反位接點(diǎn)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(diǎn)構(gòu)通自閉電路。通過DCJ的前接點(diǎn)、2DQJ的141-143接點(diǎn)得電，1DQJ吸起，1DQJ的前接點(diǎn)接通1DQJF的勵磁電路。2DQJ反位接點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)組成，其特點(diǎn)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(diǎn)參與聯(lián)鎖邏輯運(yùn)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(diǎn)表示繼電器前接點(diǎn)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(yàn)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(yàn)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(yàn)人員反饋1號道岔心機(jī)實(shí)際在反位，道岔表示與實(shí)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(diǎn)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(diǎn)至1號道岔JDF（Ⅱ）組合DBJ的41接點(diǎn)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(diǎn)至1號JDF（Ⅱ）組合DBJ的31接點(diǎn)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(yàn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(yàn)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(shí)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(shí)際1/3號道岔給出定位表示。

4 措施建議及試驗(yàn)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(diǎn)采集，A區(qū)域JDF（Ⅰ）組合FBJ分別增加1組JDF（Ⅱ）DBJ后接點(diǎn)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(diǎn)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(yùn)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(shí)際驗(yàn)證，以確保可行性。

嚴(yán)格按照程序試驗(yàn)。一是在聯(lián)鎖試驗(yàn)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(diǎn)位置相一致，該項(xiàng)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(yàn)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)可行的試驗(yàn)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。