降低信号机USU电路故障的探讨

2021-02-14陶余永中国铁路上海局集团有限公司合肥电务段

上海铁道增刊 2021年2期

陶余永中国铁路上海局集团有限公司合肥电务段

近年来铁路建设突飞猛进，尤其是高铁建设速度之快，为了保障列车通过效率，大号码道岔成为高铁线路的标配，因此在一些线路所和旅客列车停靠较多的大站进站信号机越来越多使用USU点灯显示，近年来信号机USU电路故障表现突出，特别是SNJ闪光继电器，在实际应急处理过程中，信号机USU点灯电路故障判断较难，处理时间长，一旦发生故障影响行车较大，因此如何降低站场进站信号机USU电路故障尤为迫切。本文结合案例阐述USU点灯电路和SNJ电路原理，分析电路存在的问题，并针对问题提出解决措施。

1 进站信号机USU点灯电路

在高铁进站信号机USU电路中，开放黄闪黄信号显示灯光时，1U的黄灯通过脉动闪光电路实现灯光由强变弱，由弱变强的交替闪烁；2U通过检查LXJ、ZXJ和TXJ接点亮稳定的黄灯，原理图如图1所示。

图1 信号机点灯电路原理图

（1）1U闪光电路接通公式：XJZ→RD1→1DJ↑→LXJ11-12↑→ZXJ11-13↓→2DJ↑→A→B→1U点灯单元→LXJ42-41↑→RD3→XJF。

（2）2U稳定灯光电路接通公式：XJZ→RD2→2DJ↑→LXJ31-32↑→ZXJ31-33↓→TXJ41-43↓→2U点灯单元→LXJ42-41↑→RD3→XJF。

（3）A→B间局部电路原理如图2、图3和图4所示。SNJ第5组吸起接点中并联电阻R3，当SNJ在电容C1充放电过程中，会有规律地吸起落下，从而使得A→B间形成两条接通回路，分别是：A→SNJJ21-22↑→XSJ21-22↑→SNJ51-52↑→B（SNJ↑时），此时SNJ接点短路电阻R3，使得1U灯正常点亮；A→SNJJ21-22↑→XSJ21-22↑→R3→B（SNJ↓时），此时1U点灯回路串入电阻R3，回路电阻变大1U灯变暗；通过继电器接点电阻和R3电阻阻值的变化，使得1U点灯电路阻值变化，1U黄色灯光频率闪烁。

图2 闪光电路原理图

图3 SNJ脉动电路原理图

图4 SNJJ电路原理图

（4）SNJJ和SNJ工作原理图。由闪光电路原理图3可以看出，当排列经过大号码道岔侧向接车进路时，联锁驱动XSJ↑,然后通过XSJ第二组前接点、SNJ第一组后接点、R2可调电阻为SNJ线圈1提供KZ电源，同时为电容C1充电，使得SNJ延时吸起。当SNJ↑后，第二组后接点断开KZ，C1电容放电使得SNJ缓放落下，SNJ落下后再次沟通SNJ1-2线圈励磁电路，从而使得SNJ在XSJ↑期间脉动工作。由于SNJ↑使得SNJJ↑，由于在SNJ↑时对C2电容充电，在SNJ落下期间C2电容放电使得SNJJ继续保持在吸起状态至下一次SNJ↑，因此信号机在开放USU时SNJJ始终在励磁状态。

2 进站信号USU点灯电路故障案例分析

根据USU点灯电路原理，结合实际案例对该电路进行分析说明。2020年10月26日合肥南沪蓉场XW信号机开放USU后故障关闭，经排查故障原因为USU组合中SNJ继电器第5组接点不良造成，更换继电器后故障恢复，通过外观观察故障继电器发现其接点有烧黑痕迹，经过检修所上台测试该继电器第5组接点偶尔有接点不通的现象。

2.1 SNJ接点不良原因分析

（1）SNJ第5组接点瞬间电流大。通过调阅集中监测灯丝电流采集曲线发现当进站信号机开放USU时，1DJ电流峰值达到280 mA，说明当SNJ↑时其第5组接点，瞬间电流达到280 mA，无极继电器普通接点，在直流24 V电压下允许最大电流是1A，而该接点在220V交流电压下，通过电流为280mA，影响了继电器接点使用寿命，实际现场故障继电器上测试台测试，发生不良接点仅为第5组接点，其他接点均良好，因此通过该接点瞬间交流电流大是造成继电器故障的一个原因。

（2）SNJ日动作频率高。通过微机监测数据统计，发现XW每日开放USU次数平均约为75次，每次开放时间平均在3.5 min，根据《行规》规定信号机闪光频率为50-65次，实际统计每分钟在55次左右，通过以上计算正常情况下SNJ每日动作频次为13 200次左右，SNJ使用的是JWXC-1700型继电器，根据《铁路信号维护规则技术标准》规定当继电器动作次数或使用年限规定，JWXC-1700型无极继电器动作次数使用寿命为200万次，因此SNJ在大站场使用150天就超过继电器接点使用寿命，而目前根据维修规定JWXC-1700型继电器是按照使用时间要求随大修周期更换，因此现场使用在USU点灯电路中SNJ大都远远超过使用次数，因此SNJ动作频次大超过继电器使用寿命是造成故障的另一大原因。

2.2 降低USU点灯电路SNJ故障措施

通过以上原因分析，导致SNJ故障原因主要是电路电气特性和使用频率，因此重点完善特殊无极继电器的维修周期，并改进点灯电路增加冗余防护，确保SNJ运用正常。

（1）修改闪光控制电路。在实际使用中，SNJ定型配置，其第6组接点未使用，因此为了提高闪光控制电路的可靠性，可以在点灯回路中SNJ第5组前接点并联其第6组前接点，使得在信号机点亮USU时，降低继电器接点通过的电流，接点并联后每组接点通过最大电流降低至140 mA，从而增加了继电器使用寿命；同时当有其中某一组接点不良时，另一组接点可以保证信号机正常使用，也减少故障的发生。具体电路修改如图5：

图5 改进后的闪光控制电路

（2）调整SNJ轮修周期。在原因分析中已说明继电器的使用频率直接影响继电器的寿命，为减少因继电器不良导致的信号机故障，应根据继电器使用次数来调整轮修周期。各站通过微机监测调阅信号机开放USU的次数，统计SNJ日动作次数，计算出本站SNJ在动作200万次寿命内周期，为继电器轮修提供基础数据。设备维修管理部门根据实际情况调整特殊运用继电器的轮修周期，当继电器动作超过200万次后及时组织轮修更换。

（3）加强集中监测分析。通过调阅进站信号机USU点灯故障前后1DJ电流曲线，发现故障更换SNJ后1DJ电流脉冲峰值为280 mA左右，SNJ故障前闪灯状态采集到的灯丝电流脉冲峰值为180 mA左右，比正常下降约36%，如图6。因此在日常调阅分析中，发现1DJ在电流下降到超过正常值30%时，说明SNJ可能接点存在不良问题，应及时组织更换SNJ，该曲线分析也可作为SNJ实行状态修的参考临界周期。