铁路信号设备的自动化控制技术研究

王天鸣

(国家铁路局装备技术中心，北京 丰台 100070)

随着我国现代科学技术水平的提高，人们出行越来越方便，尤其是高铁的修建，满足了人们在较短时间内长距离出行。为保证人们出行安全与列车稳定运行，需要引入高新技术的使用。目前，我国借鉴欧洲列控系统(ETCS)建设经验，结合我国铁路修建的特点，以当前我国现有的信号设备制式，制定了我国列控系统CTCS技术保准。当前使用的是CTCS-3级，而未来将使用CTCS-4列控系统。对于自动化技术在铁路信号设备中的引入，可让总控室随时了解列车的运行情况，并在运行中可及时掌控铁路线上各类车运行距离，可见维护铁路信号设备的稳定性十分重要，这也是目前铁路部门亟待解决的问题。

1 铁路信号设备中继电器工作原理与作用

1.1 继电器工作原理

目前，所参与的信号设备在列车运行过程中存在较多，大部分的设备执行通过继电器来实现自动化控制。在通常情况下，铁路信号设备中继电器主要由电磁系统与接点系统构成。其中，电磁系统由线圈、可动的衔铁及固定的铁心等部分组成。而接点系统主要由两部分组成，即动节点与静节点。当继电器在实际工作时，在电路系统中将一定额度的电流输入，当线圈中通过一定数值的电流后，所产生的电磁吸引力受多方面的影响，但最主要的是受电磁影响。受电磁的影响下衔铁会受到吸引而带动接点系统，之后该系统启动并运行，使当前的运行状态受到改变。

1.2 继电器运行作用

根据继电器工作原理，了解到继电器聚义开关性质，通过其接点的通电、断电路，构成各种控制表面电路。继电器在整个铁路信号设备运行中发挥着重要的作用。它可以以极小的电信号对电路中相当大的对象进行控制执行，可实现数个对象与数个回路的控制，也能对远距离的对象进行控制，具有良好的开关性能。当继电器运行中断开时，将会对整体产生较大的阻抗。当继电器处于闭合状态，相应的阻抗性就较小，这可以将产生的突发事故有效进行隔离。现阶段，在铁路信号设备管控阶段，继电器可作为主要接口元件，在实际应用中可将系统主机、轨道电路、信号机等执行部件有效结合，这对实现设备的自动化大有帮助。

2 铁路信号设备中典型继电器

在列车运行中，为了保证铁路系统信号设备安全性，工作人员会选择应用典型继电器，也就是应用安全型继电器。该继电器由无极式继电器结构构成，按照插入情况划分，主要型号有插入式与非插入式。它们两者的区别在于外观上是否配备防尘罩，前者单独使用，后者匝内使用。对于安全型继电器，按照类型进行划分，可分为三种，具体如表1所示。其中，有机式继电器具有两种不同形态的定位及反位。在继电器的内部结构中，条形永久磁钢作用的发挥受其他铁组织影响，以此形成两种保护断电后继电器安全情况。也就说单号电流通若继电器时，组织结构内固定的磁路与其他磁路之间产生动力。由此衔铁受到影响，改变了继电器开关状态。而无极式继电器受电流大小影响较大，为促进工作任务的完成，其改变电磁力的强弱推动其进行拉杆运动，这一特殊之处在各种信号系统中被广泛应用。该继电器动作原理：电-磁-力-动作拉杆。在无极继电器两个接点之间出现短路或失控等情况，可在基点之间增加隔离装置，避免受耐高温与耐高压影响，保证了该继电器系统内的安全性。在该继电器使用中可安装隔弧片，当发现有大额度电流进入继电器后，飞隔短路情况突显，而为避免接点组件问题可运用隔弧片。对于整流式继电器，其与无极式继电器的应用存在相似之处，但又不一样。该继电器中安装二极管，通过二极管可将存在电流转化为半波或全波整流电流，在此电流工作处理过程中可直流电源是由交流电源直接转变的，其可在线圈中合理输入。

表1 安全型继电器类型

3 铁路信号设备的自动化控制技术

铁路信号设备运行质量情况，将会对铁路列车运行稳定性与安全性造成影响。为给人们一个相对良好的出行环境，需加大应用自动化控制技术，给铁路信号设备的高效运行打下基础。一般情况下，铁路信号设备中自动化技术的应用决定于设备运行的高低，由此需要作出以下几点。

3.1 合理选择继电器

在铁路系统中对铁路信号设备运行质量控制，对继电器的选择，必须要满足于两点：一是满足于信号设备运行；另一点是必须要切合实际发展需要。例如，当铁路信号设备的电路情况确定后，对铁路信号设备中继电器的选择，第一点要考虑满足电路需求，这需要顾虑到其电阻、电器类型等特点；第二点是根据电路情况实际进行选择。在对继电器进行连接时，若选择串联方式，该串联的应用要满足于两点，一是符合继电器与电力工作需求，二是保证串联的次数，符合电压的相关要求，而继电器接点所通过的电流不应比电路的工作电流小，必要情况下可采用并联。一般而言，继电器的信号可用“XL”代表，确保其符合带有“AJ”按钮继电器。当继电器同一功能与作用数不止一个时，若应用作用于使用功能相同的继电器，可利用“AJXL”来进行表示。

3.2 继电器处理功能有效定位

基于继电器的作用，对铁路信号设备的自动化控制管理，可充分发挥其定位优势与处理功能。在此过程中，继电器定位工作状态要求较高，需要设备的定位状态与继电器定位状态保持一致。为将信号定位的实际状态进行展现，可将定位进行开通与关闭。当处于空闲状态避险时，需要分析出铁路轨道电路的实际情况，对继电器的运用，除了便于工作外，需要在日常中加强其安全维护，该工作十分重要。若信号继电器发生下落，信号机这时会表现出关闭情况。在列车实际工作与运行中，为了保证其整体性的安全，可将大量的继电器可进行双线圈串联方式，保证电路电源、继电器的运行可对列车实际运行需要进行满足，同时确保继电器定位状态与通信之间准确调整，尤其是在列车运行中，为保证铁路信号设备自动化操作需要对其定时定位，当发现问题时自动化设备发出警报，根据铁路整体运行情况，制定合理的运行方案。对于铁路信号设备中的继电器，其存在状态分为两种，即吸起状态与落下状态。一般及继电器在整个电路中处于定位模式。在实际情况先，对其定位状态分析必须满足相关原则。例如，在列车运行中保证继电器运行状态与设备实际状态相符，此时的信号机处于关闭，而道岔定位则为开通定位，轨道电路状态表示为空闲模式。为保证继电器在实际情况下运用，根据故障安全原则，当发现关闭限号与继电器的落下相一致时，这时电路尽管发生断线，但会继续维持安全，而轨道电路与规带继电器落下保持一致。关于继电器符号，主要在线圈标注状态下对箭头与线圈端子号定位。对继电器前、后节点的位置标注接点组号，但对前、后节点不需要详细标。

3.3 继电器检修与调整

对于铁路信号设备中继电器运行，在工作状态下会出现一定的问题。由此，需要对继电器安全检修与调整工作。比如，检修继电器的电磁系统，需要分析与处理线圈与磁路，不仅要根据情况清洁内容部的钢丝卡、衔铁等部件，还要观察设备使用是否时间的影响而发生破损、老化等情况，避免机械使用强度降低。若继电器线圈内引线是假焊的需要重新焊接。在检修磁路时，看衔铁是否发生变形，保证其表现不变形，还要促进气隙之间的均匀性，保证磁性的充分发挥与有效实现。若发现其扭曲需及时进行修理。例如，当衔铁磨损较严重时，需要结合实际对其进行修复与更换。在检修对接点系统时，为表面拉杆安装发生偏移，需可对衔铁是否变形与接点片之间衔接是否正确进行分析，这样在整体建设与发展下维护其应用。此外，相关人员要集中对其管理机制进行调整，统筹监督磁路与接点系统工作，一方面可对接点架结构与衔铁间隙性进行调整，一方面维护管理衔铁角度。达到列车安全、有序运行的目的。

4 结束语

综上所述，本文通过对铁路信号设备的自动化控制技术的研究，了解了铁路信号设备中继电器动作原理与产生的作用，分析了典型继电器的三种类型，在铁路信号设备中引入自控化控制技术的应用，需要根据实际选择合理的继电器、有效定位继电器处理功能，在日常工作中注重对继电器检修与调整，才能实现铁路信号设备的自动化运行，保证列车整体稳定、安全地运行，这对我国铁路建设发展而言意义重大。