提速道岔表示电路的故障分析与处理

赵德生

（南京铁道职业技术学院，讲师 南京，210031）

1 概述

为了确保高速铁路安全可靠运营，铁路各部门（车、机、工、电、辆）的设备维护工作便显得尤为重要，而提速道岔转辙设备（以S700K型电动转辙机和ZYJ7型电液转辙机为主）的维护工作是电务部门的重中之重。

以2014 年某单位为例，全年电务设备故障86件，故障总延时3 216 min，其中道岔故障46件，占总数的53.5%，故障延时1 692 min，占总延时的52.6%，由以上数据可知，控制并减少道岔故障是电务部门维护工作的重点［1］。

本文以具有代表性的S700K 型电动转辙机为例，介绍提速道岔表示电路的故障分析与处理。

2 ZDBJ与各牵引点DBJ的关系

在高速铁路中，辙叉号为1/18 的道岔应用较多，在信号工程设计时该类型单动道岔需5 台S700K型电动转辙机牵引，尖轨3台，可动心轨2台。

道岔ZDFB 组合中的ZDBJ 和ZFBJ 反映道岔定反位状态，车站联锁系统通过采集ZDBJ 或ZFBJ 接点状态，判断室外道岔状态（定位、反位、四开），从而用来参与联锁运算。例如图1（ZDBJ 与各牵引点DBJ关系图）中单开道岔失去表示，则通过该道岔的进路不能排列出来，符合“故障-安全”理念。

以道岔定位为例，道岔定位状态时，ZDBJ 励吸起，而在ZDBJ 的励磁电路中，需检查每个牵引点DBJ 的状态。如图1 所示，在五个牵引点的TDF 组合中，任何一个DBJ落下，均导致ZDBJ落下，又例如道岔转换过程中（反位→定位），任一牵引点转辙机超过13 s（ZYJ7型电液转辙机设置时间为30 s）未转换到定位，该牵引点所对应的DBJ不吸起，此时联锁系统仍采集不到ZDBJ的吸起状态，便会在控制台上给出失去表示的报警。

图1 ZDBJ与各牵引点DBJ关系图

图中各DBJ前接点两端为各牵引点TDF组合的侧面端子，图中仅标出02-4和02-6以作示例。

道岔失去表示原因有三类情况（以定位为例）：

1）各个牵引点DBJ可靠吸起，但ZDBJ不励磁吸起，通常为ZDBJ线圈与各牵引点DBJ前接点的串联电电路存在开路问题；

2）各牵引点DBJ及ZDBJ均可靠吸起，但控制台上道岔无定位表示，通常为道岔采集电路问题；

3）某牵引点DBJ 的失磁落下或不励磁，导致ZDBJ的失磁落下或不励磁，使联锁系统无法采集到ZDBJ前接点闭合状态，控制台上道岔无定位表示。

第一种情况发生概率较低，即使发生也多为断线故障，处理较为简单以图1为例，可用“借负查正”的方法快速定位故障点，即将万用表红表笔撘至J1（尖轨第一牵引点）组合侧面端子的02-4，黑表笔借KF电源，如有24 V直流电压则为正常，红表笔可按图从左向右依次测量，假设图1 中02-4 与J1DBJ 的接点31之间存在断线故障，当红表笔撘至接点31时便无电压，则可定位故障点。。第二、三种情况较为常见，尤其是第三种情况，下文进行重点分析。

3 道岔表示采集电路问题

道岔表示采集电路以开路故障居多，下面以某站5#道岔表示电路故障即道岔操纵正常但定位无表示为例，介绍故障分析和处理方法及步骤如下：

1）仔细观察控制台现象，操纵道岔并同时查看电流表，如确认道岔定反位操纵正常，则可初步判断为表示电路问题。

2）将道岔操纵至定位后，测试分线盘X 1-X 2端子、X 2-X 4端子，如交直流电压数据均在正常范围内，同时观察道岔ZDBJ 为可靠励磁吸起状态，则可判定为道岔采集电路问题。

3）将道岔操纵至定位状态，如图2（道岔采集电路图）所示，采用万用表分别测试图中JK-901-1（接口架第9层，第一块端子板，第1个端子）和JK-901-3、JK-901-2和JK-901-3，如均没有测到DC 24 V左右的电压，则可判定为DBJ 采集支路存在开路（断线）故障。

图2 道岔采集电路图

确定DBJ 支路存在断线故障后，同样可以采用“借负查正”的方法来判定故障点位置，此正负电源是由联锁系统电源柜的接口电源模块送出，并非KZ、KF电源，其中正电源DC 24 V（+）分别环至组合架零层及侧面端子。

在组合侧面端子或组合架零层电源端子借用IOF电源，按图依次查找IOZ电源，当测量02-1端子有电而JK-901-1 端子无电时，可判断IOZ 电源在02-1 至JK-901-1 端子之间断开，再次测量两端子间是否有24 V直流电压来进一步确认断线点。

4 某牵引点道岔自身问题

提速道岔表示电路故障通常可分为开路故障和短路故障（断线故障和混线故障），以开路故障居多。

4.1 开路故障分析及处理方法 以道岔定位为例定位表示电路用到X 1、X 2、X 4，简图见图3。

1）电路正常状态。电路正常时，在分线盘处所测交直流电压数据如下：

X 1-X 2间交流、直流电压分别为55 V-65 V和19 V-24 V；

X 2-X 4间交流、直流电压分别为55 V-65 V和19 V-24 V；

X 1-X 4间可视为等电位。

图3 道岔定位表示电路简图

2）X 2 开路故障分析。二极管支路的X2 开路后，则在分线盘相关端子处（X 1-X 2、X 2-X 4、X 1-X 4）测不到直流电压，X 2开路等效电路（断线范围：1DQJF的第一组后接点---室外电机B项绕组）如图4所示，其中Rr和Lr分别代表DBJ的阻抗和感抗。

图4 X2开路等效图

X 2 开路后，X 1 和X 4 支路串联，由于X 4 支路偏极继电器具有较大感抗和阻抗，所以X 2-X 4间、X 1-X 2间均有较高电压，实测交流电压值接近110 V，而X 1-X 4 之间只有两相电机绕组，所以仍可看做等电位［2］。

在确定X 2 开路后，可采用电压法按图查找故障点，例如遇到室外TS-1 接点不良现象（31 接点拉簧断裂），可用此方法判定故障点位置：

固定万用表一根表笔在终端盒的2#端子上，按图移动另一根表笔，当移动表笔到31和32之间，会有电压的跳变，为进一步确认，可测试31与32之间是否有电压，如有电压值则可断定31-32 接点间为开路故障点。

3）X4 开路故障分析。当X 4 室外某部分开路（图3中①所示）时，其等效电路如图5中①所示。电路剩下二极管支路与X1支路串联，原并联两条支路中的其中一条开路导致电路总负载增大，从而使二极管支路（X 1-X 2 间）的电压升高（交流电压：60 V变为75 V 左右，直流电压：22 V 左右变为35 V 左右）；X1-X4间电压等同于X 1-X 2间电压；X 2-X 4间无交直流电压。

图5 X4开路等效图

当X 4室内某部分开路（图3中②所示）时，其等效电路如图5中②所示。电路剩下二极管支路与X 1支路串联，构成半波整流电路。在此状态下，电路负载将由R 1、R 2、二极管及两项电机绕组构成，在交流信号的正半周期，二极管处于导通状态，U 2-4约等于R 2两端的电压；而在交流信号负半周时，二极管处于反向截止状态，U 2-4 等于变压器二次侧的输出电压［3］。

X 2-X 4 间、X 1-X 2 间的交流电压值为75V 左右，直流电压值为35 V左右，而X 1-X 4间无交直流电压。

在确定X 4 开路后，可采用电压法按图查找故障点。

4）X 1 开路。X 1 室外开路故障，由于X 1 是道岔定反位动作电路和表示电路的公共支路，在此状态下，定反位的启动电路和表示电路均故障。

从表示电路的角度分析，其等效电路见图6 所示。整个电路的回路被断开，X 2-X 4 之间电压为零，X 1-X 4、X 1-X 2间电压等于变压器二次侧的输出电压（约为交流110 V），由于万用表内阻的原因，X 1-X 4间电压稍微小于X 1-X 2间电压。

图6 X1开路等效图

如X1 室内开路故障，以图3 中③为例分析，假设侧面端子05-1至1 DQJ的11接点断线，则整个表示电路的回路被断开，在分线盘的相关端子上均测不到交直流电压。

在确定X 1 开路后，仍可采用电压法按图查找故障点。

4.2 电压法处理短路故障 当发生表示电路短路（混线）故障时，分线盘上X 1-X 4、X 1-X 2 间无电压或电压数值非常小，甩开室外电缆线后，继续在相应端子上测量，如果在分线盘上无电压且在R1两端有交流110 V左右电压，则可断定为室内短路；若甩线后分线盘上可测110 V 左右交流电压，则断定为室外表示电路短路。下面分析几种典型的室外短路故障。

1）二极管短路。当终端电缆盒内二极管被反向击穿时其等效电路图如图7 所示，道岔在定位时，X 1-X 2 间的电压实测约为交流25 V，X 2-X 4间的电压约为交流23 V，X 1-X 4间电压为3 V左右。

图7 二极管反向击穿等效图

2）室外短路（混线）故障。在图8中①和③两种短路情况下，室外电路负载都只剩下电机两项绕组，在分线盘测量X 1-X 2电压值，为交流15 V左右；而此种情况下，X 1-X 4间和X 2-X 4交流电压值非常低（2-3 V）。

对于以上两种短路情况的电压数据基本相同，如何进一步区分？可将分线盘X 4 处电缆甩开，然后测量X 1-X 2 间电压，如有75 V 左右交流电压和35 V 直流电压（相当于X 4 室外开路），则可断定为短路情况①；如测量到十几伏交流电，则可断定为短路情况③。

在极端情况②下，室外电路负载只剩电缆，所以在分线盘X1-X2处所测到的交流电压值极低。

图8 表示电路室外混线示意图

确定是哪种情况后，可按照X 1-X 2或X 2-X 4的电流方向，逐段进行甩线查找，当出现电压跳变（交流电压值由有到无），便为短路故障点。

4.3 电流法处理短路故障 使用电压法处理短路（混线）故障，需要甩线处理，效率较低，而采用电流法进行故障处理可提高作业效率。

在正常情况下，表示电路的回路电流实测值为60 mA 左右。当发生短路故障时（例如图8 中的三种情况），变压器次级输出的110 V电压大部分加到阻值为1 000 Ω 的R 1 两端，回路电流增大至100 mA 左右。

以道岔定位为例，在分线盘相关端子上逐一测试（X 1-X 2），如测到很低的交流电压(2-18 V)，再使用电流钳进行测试，如测到100 mA 左右的交流电，则可判定为室外短路故障；当在分线盘相关端子上（X 1-X 2）测不到交直流电压，同时也测试不到电流，而在表示变压器的次级可测到100 mA左右的电流值，则可判定为室内短路故障，在现场的故障案例中，室外短路故障数量相对室内更多。

当确认短路点在室外时，应先到道岔电缆盒内卡电流，如果有100 mA 左右电流，则判定短路点在机内；如果无电流，说明短路点在电缆线路上。

如果短路点在电缆线路上时，应按配线图纸逐段判定短路（混线）点，将电缆短路（混线）的具体位置锁定；然后通过倒用备用芯线等方法恢复设备，在设备恢复后再进一步查找故障原因。

当确认故障在转辙机内部时，首先通过电机绕组来区分电流走向，然后顺着电流的方向往负载端卡电流，电流钳读不到电流的地方，就是短路（混线）点。卡电流时应注意的事项：在配线和接点分叉的地点要确认电流是通过配线、接点还是端子，当确认是流经端子时，还得进一步区分端子是否接地［4］。

5 结束语

本文以道岔定位为例，介绍了道岔未启动转换时失去表示的情况。例如道岔采集电路开路、室外二极管被反向击穿、表示电路室外开路和短路等故障。还有一种道岔失表的情况：道岔未启动转换前有表示，而道岔转换时，在超过规定的转换时间后（13s 或30s）仍没构成表示。此种情况下，发生故障的原因多为室外机械卡阻或室内三相电源缺相。