非联锁监控下的交流道岔转辙机动力电源防护电路设计与校验

2021-03-12任建新赖洪涛田丽娟钟志强

甘肃科技纵横 2021年12期

任建新赖洪涛田丽娟钟志强

摘要：非联锁监控模式作为道岔的一种可选模式被诸多铁路运营单位和高等职业院校釆纳，该模式能展示道岔控制的逻辑过程，方便各类职工培训、技能比武等，但由于动力电源对表示支路的冲击，非联锁监控模式可用性不高。本研究设计了一套满足非联锁监控模式需求的动力电源防护电路，能够全面防护动力电源冲击，保障联锁系统工作正常，能用于单机、多机等各类交流道岔转辙系统，可靠性及可用性高，电气参数标准、定型生产、施工安装，应用前景广阔。

关键词：非联锁;道岔转辙机;防护电路

中图分类号：U284.72文献标志码：A

0引言

被誉为信号三大件之一的道岔转辙机是信号专业的关键基础设备[1]，是计算机联锁系统重点监控的室外设备⑵，随着轨道交通事业的持续向好发展，更多的交流转辙机被应用于高速铁路、城市轨道交通等。对交流道岔转辙机的标准化检修已经成为当前运营企业信号职工的一项必备核心技能，但由于交流转辙机采用三相交流电源控制电路复杂、动作力大、转换时间快、室内外距离过长等不利因素，针对交流转辙机的单项技能培训效果不尽如人意。

非联锁监控的单独操纵型道岔控制系统已由本团队研制成功，且投入使用，其系统结构如图1所示（QHA意为切换按钮：是一组非自复式切换装置）。

图1中，此时道岔受计算机联锁系统监控，道岔开通列车运行直向运行方向，道岔位置状态处于定位，计算机联锁系统界面上，该组道岔处于定位表示灯点亮，室内室外一致，运用良好，处于联锁监控模式;与此同时，可操纵单独控制系统一直处于挤岔报警状态，挤岔表示灯一致点亮，故障提示。若在联锁监控模式下，将道岔位置做出“假表示”给可操纵单独控制系统，对动力电源无法进行有效防护，将会造成道岔位置表示二极管反向击穿，计算机联锁系统将丢失道岔位置信息，室内联锁界面将再次出现挤岔报警故障现象。

按照上述分析，需要有一套动力电源防护电路，解决非联锁单独操纵模式下的联锁系统采集道岔位置状态的技术问题;解决非联锁单独操纵模式下的道岔控制电路二极管击穿的技术问题。

1电路设计

1.1技术要求

电源防护电路必须要满足以下几项技术要求，一是功能需求，防护电路不能影响道岔转辙机控制电路正常功能，能起到可靠性很高的动力电源防护作用;二是安全需求，防护电路不能改变道岔转辙机控制电路电气指标，对控制电路表示部分的非线性器件起到有效的保护作用;三是通用需求，防护电路不能仅适用于某种单一的道岔转辙型号，要对所有三相交流电源的道岔转辙机适用，既可面向地下铁道信号技术培训单位，也可面向国家铁路信号技术的培训单位。

1.2铁标电路模型分析

1.2.1在用电路

在铁路运营现场，计算机联锁系统对交流转辙机进行实时监控⑶，进而决定铁路道岔开通方向，获取铁路道岔位置状态，因此，道岔转辙机的良好运用工况是保障铁路运输的最关键因素，直接保障着铁路运输的安全叫

对于道岔转辙机的控制电路，必须要设计为安全型电路，要满足铁路信号专业的“故障导向安全”要求。图2是在用交流道岔转辙机控制电路，控制电路主要有两部分构成，一部分为道岔转辙机启动电路，即动力电路，动力电路采用了三相电源，图2中的左侧A、B、 C即为三相电源;另一部分是道岔转辙机位置状态电路，简称表示电路，表示电路采用的是经过隔离变压之后的AC110V电源，黑色实线表示的是道岔的一种位置状态（定位）。

在铁路运营现场，道岔转辙机控制电路不需做动力电源防护，表示电路中的R（300Q）已经起到了良好的防护作用[5]。但在教学培训单位，必须要设计独立的位置状态防护电路，这样才能实现对道岔转辙机在非联锁控制模式下的有效监控，才能在技术层面严格保障实践教学与设备安全、人身安全的多重需要。

1.2.2模拟仿真电路

通过对图2的分析，可以设计一种仅用作道岔位置状态模拟仿真的电路，省去室外道岔转辙机自动开闭器接点的逻辑检查，只保留表示電路中起到半波整流的非线性原件二极管，模拟仿真电路如图3所示，模拟仿真电路在道岔位置状态正常（定位或反位）、故障状态时（挤岔）均能正确工作。

由图3可以看出，五线制交流道岔转辙机在定位时，沟通道岔位置状态表示的电源线路有X1、X2和 X4，同时根据《高速铁路信号维护规则》，道岔在定位时，XI、X2之间有AC 65V左右的电压，有DC30V左右的电压，确保了位置表示继电器正常工作'可。

1.3动力电源防护电路原理

五线制交流道岔转辙机在定位时（本设计中自闭器为1/3闭合），表示电路线路为：X1、X2和X4，定位向反位启动的线路为：XI、X3、X4;在反位时，反位表示电路线路为：X1、X3和X5，反位向定位启动的线路为： X1、X2、X5;定位向反位启动与反位表示时的共用线路为XI和X4;反位向定位启动与定位表示时的共用线路为XI和X5。据此，需要在XI和X4;XI和X5之间安装动力电源防护器件，已设计好的电路原理如图4所示。

1.4动力电源防护电路解析

道岔转辙机动力电源防护电路主要基于非线性电气元件和电阻设计，该电路利用了道岔控制电路中二极管续流原理。当在联锁系统监控模式下，若对道岔进行操纵，该电路使得动力电源不对称地加载在异步三相电机绕组，使得保护装置不工作，沟通不了第一道岔启动继电器的自保电路，瞬间动力电源有供出，R4电阻有效防护动力电源，保护了表示电路中核心器件二极管;若不对道岔进行操纵，此动力电源仍可靠地工作，给出道岔正确的位置状态。

2试验数据

道岔转辙机动力防护电源设计好之后，利用本设计研究依托单位新建的9号道岔，9号道岔是一组有5台三相交流转辙机控制的高速铁路道岔，分别组装了5套道岔转辙机动力电源防护电路，采用跟铁路运营现场一样的生产组织模式，利用师生不在教学的时间（天窗），进行了道岔转辙机动力电源防护电路安装、调试、试验、总结等项目。以9号道岔第5台（心2）转辙机为例，试验数据见表1所列。

3结论

动力电源防护电路适用于教学培训单位有两种道岔控制模式的教学、实验场景中，在列车运行速度等级持续提高，培训需求日趋旺盛的未来有较广阔的应用前景，通过本研究，有如下结论：

（1）动力电源防护电路能有效防护表示电路中二极管被击穿;

（2）动力电源防护电路完全可以充当铁路运营场景的室外部分;

（3）动力电源防护电路能有效防护计算机联锁组合架零层跳闸;

（4）动力电源防护电路能有效防止道岔转辙机保护系统工作，防止电源持续输出;

（5）动力电源防护电路有良好的定型工程设计潜质，可以全部封装在铁路信号继电器组匣中。

参考文献：

[1]刘应君，司涌波，陈光武，等.基于CDET/MPSO-SVM的道岔故障诊断[J].北京交通大学学报，2021，45（2）：52-59.

[2]赵伟.计算机在铁路信号联锁系统中的运用一《铁路信号基础设备维护》[J].机械设计，2020，37⑼：156.

[3]韩会学.基于SCADE的计算机联锁与列控一体化系统研究[D ].西安：西安电子科技大学，2019.

[4]王新钟.基于差分精准定位技术和GIS平台的铁路安全生产管理系统运用实践[J].铁路通信信号工程技术，2020， 17（10）：41-47.