道岔控制电路中DKJ继电器自闭问题分析与处理方法研究

贾浩伟

(通号工程局集团有限公司北京分公司,北京 100000)

0 引言

随着中国高速铁路的不断发展,在高速铁路建设中,越来越多使用侧向通过速度高的大号码道岔,大号码道岔多使用9机牵引;由于牵引点多、道岔牵引电流大,9机道岔控制电路需要满足顺序启动、故障停转、串联表示等技术要求;涉及道岔转换设备的故障点相对较多,判断故障点通常需要花费大量时间,容易对高速铁路的正常行车造成较大的干扰,因此对故障的处理和防范是十分重要的。以某铁路局电务段调查数据为例,高铁开通一年以来辖区内发生的110起地面设备故障中,92起属于道岔故障,而故障率超过80%。其中,控制电路故障频率高。因此,研究道岔控制电路的故障诊断方法,保障高铁安全运行,显得十分紧迫,具有重要的现实意义。由于道岔控制电路中含有机电设备,故障具有明显的随机不确定性和模糊性[1]。这使诊断非常困难。因此,本文以某道岔控制电路中DKJ继电器自闭问题为例,探讨问题产生的原因及解决方法,为同类故障的处理提供参考。

1 控制电路分析

根据道岔的运行情况,交流控制系统包括启动部件、执行部件以及显示部件3级组件[2]。按照联锁系统的指令,将三相交流380 V电源通过控制电路经电缆送至室外道岔,以此来转动转辙机,使其正常运行;通过控制电路控制的转辙机,可以使道岔从一个固定的位置转换到另一个/相对的位置。9机双动道岔的控制电路具有相似的特征,但它的启动电路却更加复杂。因此,本文将着重研究这一关键组成部分,以期更好地掌握它的动作原理。

如图1所示,ADG和BDG的轨道电路处于空闲状态,联锁机驱动YCJ,使YCJ↑,经YCJ第4组吸起接点,YCJF的1-4线圈,使一动和二动YCJF励磁;当QBW组合的DKJ↓、DWJ↓和YCJF↑时,FCJ↑就能够让1DQJ经FCJ前接点励磁,而2DQJ也会随之转极,此时,为尖轨第1至第6台转辙机和心轨第1至3台转辙机1DQJ继电器提供励磁条件。当J1和X1的1DQJ3-4线圈经FCJ和2DQJ的141-142接点励磁,当1DQJ↑时,它们的1DQJF也会↑,而2DQJ经本身的1-2线圈励磁,这样一来,三相交流电就会被断相保护器DBQ传输到转辙机,使尖轨和心轨第一台转辙机同时开始动作,当BHJ↑的时候,1DQJ的1-2线圈的自闭电路也会被激活,从而使得电机驱动道岔实现转换。为了实现这一目的,1DQJ使用了JWJXCH125/80型继电器,它可以实现这一功能。当2DQJ的转极,2DQJ的141-142接点断开,1DQJ3-4线圈失去电源,而BHJ的在道岔转动过程中,一直处于吸起状态,这样,在2DQJ断开的过程中,1DQJ就能够通过BHJ和本身的第3组接点保持吸起,由1DQJ继电器的前接点和本组DKJ继电器前接点接通各自第2台转辙机1DQJ继电器的励磁电路,使第2台转辙机开始动作;由第2台转辙机1DQJ继电器的前接点和本组DKJ继电器前接点接通各自第3台转辙机1DQJ的励磁电路,使第3台转辙机开始动作;如下按照次序,尖轨6台及心轨3台转辙机顺序启动,二动经一动DKJ、DWJ吸起接点,按照上述顺序动作,最终,两组道岔转换到正确的位置之后,BHJ↓、1DQJ↓、1DQJF↓,从而使三相交流电被切断,同时也使得道岔的反位表示电路得以连接。

图1 九机双动道岔启动电路示意图

(1)在J1和X1的1DQJ↑上,将励磁电路连接至J2和X2的3-4线圈,然后将励磁电路的信号逐步传输至尖轨和心轨的后续牵引点,从而达到技术要求。

(2)当启动电路时,应当仔细检查一动QBW组件中的DKJ和DWJ状态,以确保它们处于落下状态;在二动启动电路中,为了确保QBW组合的准确性,应该仔细检查DKJ↓和DWJ↓状态,并且按照图1中的虚线框的指示进行操作。当电机启动,J1的1DQJ↑和对应的DKJ↑会被激活,电机便会启动。接下来,JZBHJ↑和XZBHJ↑会被激活,而DWJ励磁会被吸起,从而切断DKJ自闭电路,最终,DKJ会↓,就像图2一样。当JZBHJ↓、XZBHJ↓、DWJ↓、DKJ↓的操作完成一动转换便可以完美地完成。当一动DWJ↓、DKJ↓和2DQJ转极,这样连接了二动的励磁电路,这样就可以确保只有当一动动作完成时,才可以继续实施二动。

图2 DKJ、DWJ电路

(3)当三相交流电断相时,DBQ的工作原理将引起BHJ的变化,这将断开1DQJ↓和1DQJF↓自保电路,从而断开三相电源,电机的运行也将受到影响。

(4)如果电机未能启动,BHJ将会受到影响,导致励磁信号不通,从而使得JQDJ和XQDJ无法吸起,进而切断尖轨或心轨上所有牵引点的1DQJ和1-2线圈的自闭电路,从而切断转辙机的电源,使得转辙机无法正常运行。

(5)当一个牵引点的控制电路受损时,可以使用JGAJ↑和XGAJ↑的操作,将其中一个重置,使得另一个重置,这样就能够使得其他牵引点的电机也能够正常运行。

(6)为了满足工程需求,9点牵引的双动道岔在每次操作时,都会配备独立的单操作按钮。在一动操作中,DCJ和FCJ将通过一个单独的按钮与KF相连,而在二动操作中,它们将先与1AJ相连,然后再与2AJ相连,最终与KF相连,如图1中的虚线框内所示。通过按下2AJ↑键,可以断开2AJ的前端连接,并且只需要控制DCJ/FCJ的KF电源,而无需进行任何其他操作,从而达到单独控制的目的;根据上述操作流程,首先进行单次操作,然后按下定位/反位按钮,1AJ↑,此时,前端的接点将断开DCJ/FCJ的KF电源,使得单次操作完成[3]。

2 DKJ电路分析及改进

DKJ继电器励磁电路如图2所示,由尖轨1的1DQJ继电器的吸起和BHJ继电器的落下条件构成。正常情况下,DKJ继电器常态落下,正常扳动道岔时,1DQJ继电器吸起,在BHJ继电器未吸起时,DKJ继电器靠自身1～2线圈吸起,并经3～4线圈自闭,一是用来切断另一动的启动电路,二是用DKJ继电器的前接点接入尖轨2的1DQJ继电器的励磁电路中,记录本动的DKJ继电器正确吸起,如图2所示。道岔启动后尖轨1的BHJ继电器吸起,切断DKJ继电器的励磁电路,当尖轨6台转辙机都动作完成后,JZBHJ继电器吸起,使DWJ继电器励磁吸起,切断了DKJ继电器的自闭电路。

3 道岔的故障分析及解决方法

该1/42道岔由9台液压转辙机构成,其中,尖轨被6台液压转辙机牵引,从尖端开始依次命名为 J1、J2、J3、4、J5、J6;而心轨则被3台液压转辙机牵引,从心轨尖端开始依次命名为X1、X2、X3。

由于J2转辙机无法正常运行,导致其他牵引点的转辙机无法正常运行,中途停止转动。

为了确保转辙机的安全操作,当存在2个或更多的外锁道岔时,必须采取措施使各个转辙机之间的协调性达到最佳状态,避免任何一个转辙机出现故障,从而影响到其他正常工作的转辙机,甚至可能造成尖端和心轨的变形。因此,在具有多个牵引点的外锁道岔控制电路中,设置了JZBHJ、XZBHJ和QDJ 3种继电器。其中,JZBHJ励磁电路由J1、J2、J3、J4、J5、J6 6个BHJ的前接点组成,当这6个牵点的BHJ全部励磁时,JZBHJ通过1～2线圈励磁;JQDJ励磁电路由J1、J2、J3、J4、J5、J6 6个BHJ的后接点组成,常态保持吸起状态。

当道岔动作时,BHJ的后接点会断开JQDJ励磁电路,此时JQDJ靠自身RC电路保持吸起。当道岔全部动作完成后,JZBHJ励磁,构成JQDJ的自保电路。若有一台转辙机未正常动作,JZBHJ会失励磁,从而导致JQDJ失去励磁[4]。

为了确保ZBHJ和QDJ处于自闭状态,并且使得所有牵引点的操作都可以顺利进行,需要将其进行连接,以保证牵引点能够顺利操作,从而保障道岔尖轨、心轨的安全和顺利运行。若某台转辙机无法正常运行,而BHJ↓→JZBHJ↓一JQDJ也无法保持励磁状态,那么这一牵引点的运行状况将受到严重的影响。JQDJ失去励磁,将切断1DQJ的自保电路,使1DQJ失去励磁断开与之匹配的转辙机的启动电源,1DQJ失去励磁将断开后续转辙机启动电路,这样可以有效地阻止其他正在运行的转辙机发生故障,从而防止外锁杆件受损或者钢轨受到拉伸变形。因此,在这个故障的路线上,如果J2转辙机无法正常工作,那么J2～J6的转辙机就应该停止运行。

双动道岔控制电路技术要求:双动道岔需要满足一组道岔动作完成后,另一组再动作,为了实现上述技术要求,在9机双动道岔控制电路中增加了DWJ、DKJ继电器,以便能够确保所有牵引点的转辙机都能够正常按照顺序运行;单动道岔不设此继电器。这与其他外锁道岔不同之处。

经过深入分析,可以发现:QBW组合1DQJ的励磁电路、尖轨1和心轨1的励磁电路中,接入DWJ、DKJ的后接点,只有在DWJ、DKJ两台继电器全部在落下状态,才能构成道岔的启动电路,根据DWJ、DKJ动作原理,可以保证一动动作完成后,才动作另一动。

研究发现,J2转辙机启动电路中,接入本组道岔的DKJ前接点,只有当DKJ处于正常运行状态时,才能接通1DQJ励磁电路,但DKJ必须等到J1的1DQJ励磁、BHJ未动作前才会吸起,吸起后靠DWJ的落下接点接通自保电路。当DKJ励磁不能自保的情况下,导致J2的1DQJ励磁电路被断开,使ZBHJ和DWJ励磁电路不能接通,QDJ缓慢落下后,切断了转辙机动作电路,从而使得转辙机停止运行。

4 道岔控制问题解决建议

(1)多机牵引的外锁道岔,为了更好地检查和分析其运行状态,目前采用微机监控技术,每台转辙机都应该单独查看其运行曲线,尤其是当发现类似的故障情况时,应该单独查看9台转辙机的曲线图像。在操作过程中,不仅需要花费大量的时间,还有可能出现严重的疏忽。通过在微机监测屏幕上同步显示多条曲线图像,操作人员可以迅速获取牵引点之间的关联信息,并基于这些信息进行精准的故障诊断,从而极大地提升了故障诊断的效率[5]。

(2)道岔试验要彻底,在工程施工阶段联锁试验,主要是对道岔转换、位置核对和切断表示试验,这种试验对大的电路都能试验到,对一些小电路,对续操电路有可能都试验不到,可能导致联锁试验不彻底。在施工阶段联锁试验,要严格按照验标中道岔试验记录表进行试验。

5 结语

综上所述,道岔是与高速列车直接接触的重要信号设备。其中,控制电路故障的检测效率低下,亟须改善。为了实现道岔控制电路故障的智能诊断, 提高故障诊断的准确率和效率,本文结合道岔控制电路中DKJ继电器自闭问题,对控制电路进行了分析,并结合实例,深入剖析了DKJ继电器在岔控系统中的故障原因,并给出了有效的解决办案,以期对有关专业者有所帮助。