ZYJ7电液转辙机启动曲线分析及应用

黄祖宁

(南宁轨道交通集团有限责任公司，南宁 530000)

转辙机是极其关键的信号设备，该设备能否稳定运转直接影响行车效率，转辙机维护工作是信号设备维护一大部分内容。道岔启动曲线包含道岔电流曲线及道岔总功率曲线，道岔启动曲线内涵十分丰富，可以反映道岔转换过程的电气特性和机械特性。维护人员经常对每组道岔的启动曲线进行查看分析，可以远程了解道岔运转情况，及时发现道岔工作过程中存在的不良情况。本文根据ZYJ7三相电液转辙机设备运用及维护情况，阐述如何运用道岔启动曲线对ZYJ7转辙机进行日常维护，以及在转辙机故障后如何运用道岔启动曲线准确快速的处理故障。

1 道岔启动曲线采集原理

信号集中监测系统绘制完整的道岔启动曲线需要采集转辙机的三相电压、电流、道岔有功功率、道岔动作时间等信息。电压的采集点在断相保护器之前，电流采用互感器方式采集，采集点在断相保护器（DBQ）输出与一启动继电器（1DQJ）之间。由于1DQJ和1DQJF的四组前接点均已占用，三相道岔功率采集单元通过开关量采集模块采集1DQJ的吸起或落下，来判断转辙机是否处于转换状态。当三相道岔功率采集单元采集到1DQJ吸起后， 三相道岔功率采集单元开始采集并记录电机动作时的电压值和电流值，计算并记录有功功率，1DQJ落下后完成一次道岔转换启动曲线采集。在道岔启动曲线采集后，三相道岔功率采集单元以总线通信方式将电压、电流实时值以及有功功率曲线送往信号集中监测站机进行处理显示。站机曲线显示1条总功率加3条分电流。ZYJ7转辙机启动曲线原理如图1所示。

2 正常道岔电流曲线分析

ZYJ7+SH6转辙机启动曲线如图2所示，电流曲线为流过转辙机绕组A、B、C三相电流重合一起，三相电流大小一致。横向为记录电流的时间。总功率曲线为三相电机功率之和，电流曲线可以反应大部分道岔的运转情况。但是由于三相电机的特性，电流曲线无法及时反应电机遇到阻力的情况，因此需要结合功率曲线进行分析。按照电路的动作顺序结合道岔转换情况，将转辙机动作曲线分为以下几个部分。

1DQJ吸起：1DQJ吸起后，三相道岔功率采集单元开始采集记录转辙机启动曲线，在2DQJ未完成转极之前，电流大小为零，功率为零，此时道岔启动电路未接通。

图1 ZYJ7转辙机功率监测原理Fig.1 The principle for power monitoring of ZYJ7 switch machine

二启动继电器（2DQJ）转极：2DQJ完成转极后，道岔启动电路接通，道岔动作电流曲线及功率曲线均出现一个较大的峰值，道岔开始动作。在转换的过程中，三相电流大小几乎不变，道岔转换过程遇到的阻力体现在功率曲线上。转换阻力增大，功率增大。阻力减小，功率变小。

启动电路断开：道岔转换完毕，自动开闭器断开室外启动电路，DBQ切断保护继电器（BHJ）励磁电源使BHJ落下，BHJ落下后切断1DQJ自闭电路，使1DQJ缓放落下。室外启动电路断开后，电路中仍然存在二相小电流，一般为0.5 A左右（一般称这段小电流为“小尾巴”）。

1DQJ落下：1DQJ经过完全落下后，开关量采集模块采集1DQJ落下，三相道岔功率采集单元停止记录道岔启动曲线。

图2 转辙机动作曲线过程Fig.2 The process for operating curve of switch machine

图3 “小尾巴”电流径路Fig.3 "Little tail" current path

如图3所示，“小尾巴”电流形成的原因主要是道岔转换完毕后，自动开闭器断开室外启动电路，但是DBQ未能及时切断BHJ继电器励磁电源。在切断BHJ励磁电源后，1DQJ失磁缓放落下。1DQJF此时未落下，室内启动电路仍为沟通状态，而室外表示电路在自动开闭器转换到位后沟通，有二相电经室外表示电路形成回路，从而产生电流。该二相小电流时间取决于DBQ缺相动作时间、BHJ缓放时间、1DQJ缓放时间三者之和。电流大小取决于表示回路电阻。

3 ZYJ7异常动作电流分析

3.1 “小尾巴”电流升高

道岔在定位转换到反位时曲线正常，如图4（a）所示。但反位转换到定位时，如图4（b）所示，道岔在7 s时电流有一相为零，另外二相电流增大。在8 s时二相电流减小到0.5 A左右，说明在7～8 s之间电机仍在转动，应是主机到位，副机尚未到位，室外启动电路转续超电路时出现缺相。道岔动作电流曲线显示道岔转换到位前，有二相电流升高，约20%，另外一相电流为0 A，道岔表示正常。

图4 “小尾巴”电流升高Fig.4 "Little tail" current increasing

图4（b）是一种断相曲线，ZYJ7道岔动作曲线在到位前出现短时间断相。从断相发生时刻分析，发生在接通续操电路时刻。但因主副机不同步时间较短（短于1DQJ 缓放时间及DBQ动作时间），电机断相后为了维持电机转动，电流增大，副机仍通过液压传动的惯性转换到位，所以未造成道岔断表示。续操电路只在主机先于副机到位时起作用，在副机转换阻力变小的情况下，主副机基本能同步到位，此异常曲线消失，容易隐藏续操电路故障的隐患，且长期若此，会影响转辙机使用寿命，甚至烧毁电动机，严重影响运营安全。

3.2 道岔正常动作完毕后无“小尾巴”

如图5所示，道岔1DQJ吸起至2DQJ转极时间、启动峰值正常，道岔动作电流额定值内，整个曲线记录时间约9 s，转换时间符合现场情况，但是在曲线末尾缺少“小尾巴”电流，说明此时道岔表示电路未沟通。可能是ZYJ7型转辙机卡缺口或者道岔表示电路末端故障。从动作时间看，道岔转换时间接近8 s多，与正常转换时间相比很接近，说明道岔已转换到位，但是8 s后无缓放电流台阶出现，说明表示电路故障。卡缺口、二极管开路等表示电路断路均可产生此类曲线。

图5 转辙机动作曲线无“小尾巴”Fig.5 The operating curve of switch machine has no "little tail"

3.3 转换中途电流出现尖峰

如图6所示，道岔在7 s前转换曲线均正常，电流曲线平滑，在7～8 s时一个电流及功率均出现尖峰，约为额定电流的2倍。这是由于电机转动过程中产生反电动势，在7～8 s时道岔被往另外一个位置操纵，道岔动作电源与电动机产生的电动势叠加，使得电流增大，功率增大。由于时间继电器限定时间为13 s，一般情况下，道岔转换至中途被往另外一个位置操纵后无充足的时间完成往回的转换及锁闭。此类现象一般容易出现在道岔操纵过快或因进路触发使得道岔转换冲突，可结合联锁数据确认。

图6 转换中途电流出现尖峰Fig.6 Current spike exists in the middle of conversion

3.4 道岔转换中途功率增大

如图7所示，道岔启动功率，电流正常，道岔在转换途中功率上升，道岔在1DQJ缓放阶段，没有正常曲线时应该有二相电流组成的“小尾巴”，曲线记录一直持续至13 s，此时时间继电器吸起，断开启动电路，道岔未能完成锁闭。此类现象应为道岔转换卡阻，道岔未能解锁或无法锁闭时会出现此现象，具体可根据功率上升时间点判断。

图7 道岔转换中途功率增大Fig.7 Increased power during turnout conversion

4 结语

ZYJ7转辙机广泛应用于城市轨道交通中，在日常维护中，应加强对道岔曲线的调阅，于参考曲线进行对比分析，了解道岔的运转情况，尤其是关键径路的道岔，要反复查看分析，及时发现道岔存在的一些隐患，尽早消除，有效的保障转辙机设备稳定运转。同时熟悉道岔曲线分析，可以在发生故障时准确快速的判断故障原因，减少故障处理时间，减少对轨道交通运营的影响。