交流转辙机八线制道岔控制电路故障诊断分析方法

崔明松

(卡斯柯信号有限公司, 200072, 上海∥工程师)

随着交流转辙机八线制控制电路的推广应用,八线制道岔如何进行实时监测、故障诊断、快速定位故障范围,已经成为了八线制道岔电路维护使用的关键问题[1]。鉴于此,本文提出一种交流转辙机八线制道岔控制电路故障诊断分析方法,能够基于八线制道岔控制电路及实时监测数据,通过实时故障诊断分析,定位八线制道岔控制电路的故障范围。

1 八线制道岔参数采集方法

八线制道岔控制电路由启动电路和表示电路构成。启动电路是指转辙机动作的电路,表示电路是指反映道岔位置的电路,两种电路由不同的继电器构成。

1.1 道岔功率采集

与传统的交流五线制道岔控制电路的功率采集方法一致,在DBQ(断向保护器)节点上并联采集三相电压Ua、Ub、Uc,在DBQ至1DQJ(1启动继电器)和1DQJF(1启动复示继电器)之间采集三相电流Ia、Ib、Ic,同时采集DBJ(定位表示继电器)、FBJ(反位表示继电器)和1DQJ状态。道岔功率采集示意图如图1所示。

注:A1—A4、A6—A9、B1—B3、C1—C5为设备端口;BHJ为保护继电器;RD为熔断器;DBQ-S为断向保护器-型号。

1.2 道岔动作电压采集

在分线盘上采集道岔动作电压,包括X1、X5间的电压,X1、X3间的电压,X1、X2间的电压,X1、X4间的电压(X1—X5为分线盘端子),同时还需采集BHJ动作电压。道岔动作电压采集示意图如图2所示。

注:2DQJ为2启动继电器。

1.3 道岔控制电路关键继电器状态采集

采集SJ(锁闭继电器)、FCJ(反位操作继电器)和DCJ(定位操作继电器)、1DQJ和1DQJF、2DQJ、BHJ、FBJ和DBJ等道岔动作关键继电器状态。道岔控制电路关键继电器状态采集示意图如图3所示。

注:KZ为控制正电源;KF为控制负电源;QDJ为切断继电器。

1.4 道岔表示电压采集

在分线盘上采集表示电压,包括X7、X8反位表示交流电压,X7、X8反位表示直流电压,X6、X8定位表示交流电压,X6、X8定位表示直流电压(X6—X8为分线盘端子)。道岔表示电压采集示意图如图4所示。

注:C为电容;BD为变压器;R为电阻。

2 故障诊断分析方法

故障诊断分析分为道岔表示电路分析和道岔启动电路分析。根据1DQJ状态,判断道岔是动作时故障,还是未动作时故障[2]。当1DQJ未吸起时道岔故障,判断为未动作时故障;当1DQJ吸起后道岔故障,判断为动作时故障。

2.1 道岔表示电路故障分析

在1DQJ未吸起时,判断道岔故障在表示电路,此时根据采集到的X6、X8间和X7、X8间道岔表示电压进行范围判断[3]。判断详细流程为:

当道岔在定位时:

1) 若120 V>X6、X8间交流电压>90 V,且X6、X8间直流电压<10 V,判断为定位表示电路室外开路;

2) X6、X8间交直流电压均为0,判断为定位表示电路室内开路;

3) 1 V

4) 5 V

5) X6、X8间交流电压>90 V,且X6、X8间直流电压>55 V,判断为定位表示电路室内表示继电器开路。

当道岔在反位时:

1) 若120 V>X7、X8间交流电压>90 V,且X7、X8间直流电压<10 V,判断为反位表示电路室外开路;

2) X7、X8间交直流电压均为0,判断为反位表示电路室内开路;

3) 1 V

4) 5 V

5) X7、X8间交流电压>90 V,且X7、X8间直流电压>55 V,判断为反位表示电路室内表示继电器开路。

道岔表示电路故障判断方法与传统五线制道岔控制电路相似,利用表示电压特性可以快速定位室内或室外故障范围,提高故障处理效率。

2.2 道岔启动电路故障分析

按功率曲线特性划分,道岔启动电路故障可以分为道岔操动后未动作故障、道岔动作过程中故障和道岔动作完成后故障[4]。

2.2.1 道岔操动后未动作故障

根据采集到的三相电流Ia、Ib、Ic进行判断,当未采集到三相电流时,基本可以判断为三相电流输出问题[5]。当采集到三相电流时,对控制继电器进行时序分析。

2DQJ转极电路分析时序为:在SJ吸起时搬动道岔,此时DCJ和FCJ吸起,导通1DQJ励磁电路,1DQJ吸起;1DQJ吸起导通1DQJF励磁电路,1DQJF吸起;1DQJF吸起导通2DQJ转极电路,2DQJ转极。

1DQJ自闭电路分析时序为:2DQJ转极后导通DBQ三相输出电路,此时DBQ输出24 V直流电给BHJ供电,BHJ吸起、QDJ常态吸起;当BHJ和QDJ吸起时,导通1DQJ自闭电路。

根据继电器动作时序及采集到的信息,能够分析出故障点位置,并根据故障点位置给出相应的维修建议。对于动作继电器的时序采集及故障分析可以极大地减轻人工查找故障的工作量,在没有时序采集分析时,需要人工反复更换继电器、反复操动道岔进行验证,整个故障排查过程十分繁琐。

2.2.2 动作过程中故障

分析继电器动作时序正常后,继续分析动作电路,根据采集到的三相电流Ia、Ib、Ic,以及DBJ和FBJ的情况,可具体判断X1—X5的线路故障[6]。判断详细流程为:

1) 当道岔定位向反位动作时,分析X1、X3、X4电流值,根据电流值进行判断。当X1、X3、X4其中一线连续多个采集点的电流值为0,而其他两线电流值大于1 A时,判断为对应线路故障。

2) 当道岔反位向定位动作时,分析X1、X5、X2电流值,根据电流值进行判断。当X1、X5、X2其中一线连续多个采集点的电流值为0,而其他两线电流值大于1 A时,判断为对应线路故障。

通过以上步骤分析出控制电路几线故障后,可根据采集到的道岔动作电压分析出几线故障位置是在室内还是在室外,进而定位故障范围。

在不考虑多点故障的情况下,根据试验特性可以进行故障范围定位。判断详细流程为:

1) 当道岔定位向反位动作、X1故障时,分析X1、X3间相电压。当X1、X3间相电压≥80 V时,判断为X1室外故障;当X1、X3间相电压<80 V时,判断为X1室内故障。

2) 当道岔定位向反位动作、X3故障时,分析X1、X3间相电压。当X1、X3间相电压≥80 V时,判断为X3室外故障;当X1、X3间相电压<80 V时,判断为X3室内故障。

3) 当道岔定位向反位动作、X4故障时,分析X1、X4间相电压。当X1、X4间相电压≥80 V时,判断为X4室外故障;当X1、X4间相电压<80 V时,判断为X4室内故障。

4) 当道岔反位向定位动作、X1故障时,分析X1、X5间相电压。当X1、X5间相电压≥80 V时,判断为X1室外故障;当X1、X5间相电压<80 V时,判断为X1室内故障。

5) 当道岔反位向定位动作、X5故障时,分析X1、X5间相电压。当X1、X5间相电压≥80 V时,判断为X5室外故障;当X1、X5间相电压<80 V时,判断为X5室内故障。

6) 当道岔反位向定位动作、X2故障时,分析X1、X2间相电压。当X1、X2间相电压≥80 V时,判断为X2室外故障;当X1、X2间相电压<80 V时,判断为X2室内故障。

在实际现场模拟故障试验中,当断开室内线缆时,在分析盘上无法测量到动作电压。当断开室外线缆时,因1DQJ的缓放特性,当电流为0时,可以测量到一个短暂的、较大的电压值。

在分析道岔动作线路故障范围时用到了动作线电压,其与传统五线制道岔控制电路有着较大的区别,例如可以迅速判断室内外故障范围,以及可以极大地缩小故障范围,进而简化人工处理过程,减少故障处理时间。

2.2.3 道岔动作完成后故障

在八线制道岔转辙机控制电路中,表示电路和启动电路是分开的,因此判断转辙机是否动作到位比较困难,可能存在转动即将到位时临界点故障,较难判断问题故障点。

本文经过反复试验后发现,可以通过比较功率曲线长度和曲线归零值长度判断道岔是否动作到位。当曲线总长度与参考曲线长度一致、曲线归零值长度与参考曲线一致时,判断为道岔动作到位;反之,则判断为道岔动作未到位。道岔动作到位后的故障,需要分析表示电路的故障逻辑。至此,道岔所有阶段的故障均有相应的故障诊断方法。

3 结语

本文列举了多种情况下的八线制道岔控制电路故障诊断方法,填补了该方面的研究空白。多次试验结果表明,所提故障分析方法可以准确诊断出八线制道岔的故障原因和定位故障范围。所提故障分析方法具有快速定位故障范围、降低人工维修难度、减少故障修复时间、减少故障对轨道交通运营影响等优点,在实际生产运营中,具有较为广泛

的应用场景。