三机牵引道岔直流电动转辙机控制电路的改进与应用

赵会勇

（本钢集团北营铁运公司，辽宁本溪，117017）

0 引言

随着本钢集团北营公司淘汰落后产能项目大型高炉的建设，铁水运输生产组织也由原来运用的75吨敞口罐改为320吨鱼雷罐，与之配套的铁路线路及铁路信号设备也随着进行改造。由于铁路线路改造受高炉渣场装渣线与炼钢一区铁水运输走行线等地形因素的影响，道岔设计时考虑满足装渣线的一次装车数量需求，经研究决定运用特制18号加长曲线道岔。该特种道岔设备在铁路运输上运用较少，而在铁路信号联锁方面更无标准控制电路可以使用，为解决特制18号加长曲线道岔的计算机联锁控制问题，并从节省工程投资以及减少设备类型角度考虑，借鉴双机牵引道岔控制电路原理，采用ZD6型直流电动转辙机针对电路实施控制。

1 当前电路控制中十线制直流电动转辙机的不足之处

将直流电动转辙机应用于18号三机牵引道岔牵引时，铁道部尚未针对控制电路颁布相关的标准，但是根据日常应用的十线制道岔控制电路图能够发现，转辙机表示线为X3、X7、X10，转辙机动作线为X1与X2、X5与X6、X8与X9，公共回线则为X4。在进行近路排列的过程中，经过联锁设备的驱动，刀道岔FCJ或是DCJ可以实现励磁吸起，并且在道岔控制电路之中，将1DQJ励磁电路接通，顺利吸起之后，2DQJ能够发生转极，此时可以将室外转辙机方面动作电路接通。

因为各个牵引点上相应的1DQJ全部需要在FCJ和DCJ 的中间接点上进行并联，以保障各转辙机相关的1DQJ可以在同一时间段内实现励磁吸起，并能够同时向室外转辙机输送电能，也就是可以同时将转辙机启动，并转换道岔。

一般来说，完成上述操作之后，即能够落实3点牵引道岔在定位与反位之间的转换，且已经在国铁胶济线提速改造工程等诸多工程中得到充分应用。但是随着研究的深入和时间次数的增加，可以发现其中仍然存在不足之处[1]。

1.1 电缆加芯严重

因为在这一电路之中，存在控制回线共用的情况，并且在通常情况下，这一型号的道岔与信号楼之间的距离较远，所以应用该控制电路之后，电缆加芯情况更加严重。通过公式对电缆的最大控制长度进行计算，公式为

在该公式之中，ZQ表示曲线之后电缆的芯线数，ZH表示回线之后电缆的芯线数，r表示每一米长电缆单芯的电阻值，I表示工作电流，∆U表示线路允许降压，n表示回线电流对比去线电流的倍数。

如果控制电缆在信号楼以及道岔之间的长度为1400m，根据上述公式，需要至少两根59芯信号电缆，才能够保障转辙机正常运行需求得到满足。

1.2 无切断保护功能

如果位于各个牵引点的转辙机均在同一时间段内启动，一个位置的转辙机或是电路出现障碍，另外的控制电路不会受到不良影响，且转辙机也能够处于正常的工作状态，由此，“小马拉大车”的现象形成，道岔或是转辙机均有可能受到损害。

1.3 三机牵引道岔置留电动转辙机在运转中的故障

在三机牵引道岔置留电动转辙机进行运转的过程中，牵引道岔经常出现发生启动后电机停转，导致三机牵引道岔置留电动转辙机在运转中会出现道岔运转不到底或者道岔无表示等一系列故障，其比较常见的故障现象为1DQJ励磁吸起，2DQJ转极，三机牵引道岔置留电动转辙机电机未启动，1DQJ又落下。通过观察现象并分析现象可以得出结论：上述故障出现的原因是由于在三机牵引道岔置留电动转辙机1DQJF1的吸起事件加上2DQJ的转极时间之和如果大于1DQJ的缓放时间时，会导致三机牵引道岔置留电动转辙机电机未启动时的1DQJ不能构成自闭电路，此时，1DQJ已经处于了缓慢落下的状态，从而不导致了三机牵引道岔置留电动转辙机电机的停转。

1.4 三机牵引道岔直流电动转辙机控制电路的设计原则

首先，是三机牵引道岔置留电动转辙机控制电路的设计原则必须满足《铁路信号站内联锁设计规范》中对于三机牵引道岔置留电动转辙机控制电路的相关要求：(1)三机牵引道岔转换设备的动作，必须与值班员的操纵意图相一致；(2)三机牵引道岔在任何一种锁闭条件下都不得启动；(3)道岔一经启动，不论其所处轨道及其所管辖轨道的电路区段是否有车，均应继续转换到底；(4)如果三机牵引道岔置留电动转辙机其中的道岔因故障受阻而导致其不能转换到底时，对于三机牵引道岔置留电动转辙机调度集中所操纵的道岔，必须保证道岔经过操纵后能够转换到原位，对于集中操纵的道岔进行调度集中时，应在操纵前自动切断供电电路，停止道岔的转换；(5)如果三机牵引道岔置留电动转辙机出现电机故障，道岔应自动断电，不再进行转换；(6)当三机牵引道岔置留电动转辙机的道岔转换完毕后，应自动切断三机牵引道岔置留电动转辙机的启动电路。其次，三机牵引道岔置留电动转辙机控制电路在设计时，应采取顺序错峰启动的方式，应错开三机牵引道岔置留电动的启动电流峰值，保证三机牵引道岔置留电动转辙机电路设计工作质量及工作效率的提升。再者，三机牵引道岔置留电动转辙机的道岔电路需要保证其能够在规定的时间内完成道岔电路的转换，如果在规定的时间内，三机牵引道岔置留电动转辙机的道岔电路没有转换到底，应立即停止转换，不能继续进行道岔电路的转换。最后，在对于三机牵引道岔置留电动转辙机的牵引道岔的所有表示继电器进行检查时，必须将所有三机牵引道岔置留电动转辙机转换到规定的位置，以原始状态进行牵引道岔的检查[2]。

2 多点牵引道岔直流转辙机控制电路改进

为了有效改善上述各项不良情况，需要对相应的控制电路原理进行借鉴[3]，例如采用多点牵引道岔交流转辙机相关的控制电路模式，室内控制电路图如下图1所示，自保护继电器（ZBHJ ）及切断继电器（QDJ ）电路见图2。

图1 改进型三机牵引道岔直流转辙机室内控制电路图（以第一牵引点为例）

图2 ZBHJ及QDJ电路图

根据图1能够了解到，经过优化改进的控制电路X4回线不需继续进行共用，不同的转辙机也各自设有相应的回线，并分别具有处于独立状态的控制电路与各牵引点相对应，且在不同的牵引点之中，启动电路均需与QDJF前接点进行串接。并且，为了不同转辙机可以错开启动时的峰值，后一点的1DQJ 励磁电路应该与前一个牵引点的1DQJ相对应的前接点条件相的串接，也就是第2牵引点1DQJ励磁电路之中，存在第1牵引点1DQJ 相对应的前接点条件的串接，在第3牵引点1DQJ 励磁电路之中，存在第2牵引点1DQJ相对应的前接点条件的串接。基于此，分析结果显示，相对于原有的十线制电路，经过优化改进的控制电路主要能够体现出一下几个方面的特点：

2.1 降低电缆芯数

图3为原十线制道岔控制电路的线路压降原理示意图，虚线方框中的内容即为一个牵引点，设I为各个牵引点的工作电流，回线电流则应为3I，且要求控制电缆的“回线”“、去线”的芯数保持一致，同时线路电阻均应为R。借助公式U=RI进行几段，转辙机控制电缆线路之中，压降U线=RI+3RI=4RI 。

图3 十线制道岔控制电路线路压降原理示意图

针对道岔控制电路进行改进之后，各转辙机相应的控制回线均处于独立状态，其中的压降原理见图4。设各牵引点电流以及回线电流均为I，且要求控制电缆的“回线”、“去线”的芯数保持一致，同时线路电阻均应为R。所以，各转辙机控制电缆相应的线路压降U线=RI+RI=2RI。

图4 改进型道岔控制电路线路压降原理示意图

根据上文可以了解到，针对任何牵引点，同一条件之下，相对于既往的控制电路，经过优化改进的道岔控制电路的压降均能够降低二分之一。因为不同的道岔控制电路可以出现相同的压降，所以在电缆长度相同的状态下，经过优化改进的道岔控制电路，其中的电缆芯数更少，所以施工强度相对较低，成本也相对较低，例如电缆长度为1400m，根据上文中的公式，应用经过优化改进的道岔控制电路，控制电缆仅需26芯，即可能满足相应的道岔控制要求，也就能够节约3万元左右的资金。

2.2 具有设备故障切断保护功能

通过对图2进行分析，在这一电路之中，包含了多点牵引道岔交流转辙机控制电路的相关原理，针对1DQJ 自保电路适当设置了与相关的QDJ 的节点条件。在与QDJ相关的励磁电路之中，既连接了ZBHJ 的前接点，也串联了1DQJF的后接点条件，使励磁吸起的状态得以持续。进行道岔转换时，各个牵引点相应的1DQJ 均能够处于励磁吸起的状态，也就可以共同实现ZBHJ 的励磁电路，并借助各个点相应的1DQJF 前接点条件实现持续的自闭状态。与此同时，各个1DQJF 相应的前接点与DQJ励磁电路之间的连接断开，并且，因为ZBHJ处于吸起自闭的状态，QDJ相应的另一自闭电路可以接通，也就可以继续处于吸起状态。

在与道岔相关的牵引点同时启动时，其中之一相关的转辙机或是动作电路则可能出现故障，在此状态下，该点相应的1DQJ落下，其他点相应的1DQJ 仍然可正常吸起，ZBHJ也就不能正常进行到励磁吸起的状态中，QDJ 受到励磁电路断开以及自闭的影响，将处于落下状态，QDJ 相关的后接点可以将转辙机电源切断，也就可以起到保护设备的作用。

3 现场运用情况

改进后的三机牵引道岔直流转辙机控制电路经现场负荷试验及转辙机动作电流测试时，由于尖轨牵引点开程不同，第一牵引点空动距离较小，第二牵引点次之，第三牵引点空动距离较大，导致道岔在各牵引点受力不均，为使道岔受力均衡，将第一牵引点与第三牵引点的室外动作电路调换，在第三牵引点启动后空转时，第二牵引点启动空转，第一牵引点启动，各点刚好同时受力，使道岔受力均衡，效果明显改善。改进后的三机牵引道岔控制电路已运用到铁水运输走行线路中，现场开通使用一年来均运行良好，表明该项电路在实现道岔转换、提高安全性、节省工程投资等方面是行之有效的。