關于六號線道岔進一步降低動作電流的探討

廖百睿

摘 要：由于道岔動作電流偏高，導致速動開關接點拉弧發黑情況嚴重，六號線全線進行了道岔動作電壓降壓改造工作，有效降低了道岔動作電流，緩解了速動開關接點發黑的問題。文章參考了廣佛線道岔降壓降流的改造經驗，對六號線道岔進一步降低動作電流進行了探討。

關鍵詞：道岔；動作電流

中圖分類號：U213 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）20-0109-02

六號線為廣州地鐵首次使用卡斯柯iLOCK聯鎖系統及五線制的S700K轉轍機的線路，在運營初期，道岔的動作電流偏高，造成速動開關接點容易發黑，已多次出現速動開關接點電阻不良造成的故障，這極大影響了設備穩定及列車運營。為此，六號線進行了道岔動作電壓降壓改造工作，降低了經過速動開關接點的電流，接點發黑的問題得到了一定地改善。

在六號線降壓改造之前，廣佛線就采用了降低電源電壓和串接電阻兩種方法解決道岔啟動電流過大導致POM4板三相開關跳閘的問題。借鑒廣佛線的經驗，六號線也存在進一步降低動作電流的可能性。

1 改造的方法

1.1 降低電源電壓

國家小功率電動機通用技術條件規定，當電源電壓（如為交流電源時，頻率為額定）與額定值不超過±5%時，電動機應能連續運行，其輸出轉矩仍能維持額定值。同時西門子要求的S700K轉轍機電機的工作電壓范圍為交流380±5% V，在這個范圍內電機可以保證額定轉矩的輸出。根據歐姆定律，在負載不變的情況下，降低電壓可以降低電流。六號線電源屏的道岔三相交流變壓器的輸出側有370 V、390 V、410 V、430 V檔，改造前三相交流變壓器輸出側接390 V檔，要實現降壓可以將輸出側調整至370 V或進行輸入輸出反接操作。由于輸入電源屏的外電網三相交流電壓在400 V上線波動，即使道岔三相交流變壓器輸出側接370 V檔，降壓效果不理想，因此反接操作的降壓空間更大。目前六號線通過將電源屏三相交流變壓器輸入側接原輸出檔位390 V，輸出側接原變壓器輸入端。改造后轉轍機的動作電壓均能滿足西門子要求的轉轍機電機的工作電壓范圍，動作電流由約3.0 A降至約2.1 A，轉轍機測力數據滿足廣州地鐵信號維修規程要求。

1.2 串聯電阻

廣佛線采用ZYJ7型電動液壓轉轍機，轉轍機的室內控制模塊則采用德國西門子公司提供的POM4板。開通初期，頻繁出現西門子道岔控制模塊POM4板跳閘故障，導致道岔失去供電無法動作。原因是ZYJ7轉轍機啟動時存在一個較高的瞬間啟動電流，造成了POM4板三相開關跳閘。廣佛線先通過變壓器降壓的方法將電壓輸出降至最低，跳閘現象有所好轉，但沒有完全解決，因此廣佛線在此基礎上進行了串聯電阻改造，基本解決了板塊跳閘問題。

廣佛線ZYJ7道岔實施串聯電阻降壓改造的示意圖，如圖1所示。在X1至X5串接10 ？贅50 W的電阻，串接的電阻接在終端架處，代替原來的短接片，如圖2所示。

2 進一步降低電流的分析

2.1 繼續降低電源電壓

目前六號線三相變壓器輸入側接390 V檔，根據變比，可以將輸入側接410 V和430 V進行進一步降壓。培訓基地的測試數據，見表1。

從上表數據分析，輸入側接410 V檔時轉轍機動作電壓降到348 V，已經超出了西門子要求的轉轍機電機工作范圍。另外，因為轉轍機動作電源沒有經過穩壓器和UPS穩壓，所以外電網電壓波動對動作電壓有直接影響。微機監測的外電網電壓記錄，如圖3所示，微機監測的轉轍機電壓記錄，如圖4所示。受電壓波動影響，轉轍機動作電壓最低358.5 V，說明在交流380±5%伏電機工作范圍內，變壓器輸入側接390 V檔已經達到降壓的極限。

但根據表1的測試結果，轉轍機在348 V工作電壓下電流隨電壓降低而降低，摩擦力基本沒有變化，夾4 mm密貼試驗時的電壓和電流沒有異常，說明雖然轉轍機工作電壓下降，但轉轍機輸出的最大力和轉速都沒有發生變化，即S700K轉轍機電機在超過額定電壓范圍10%的情況下仍可以保證輸出額定轉矩。因此若要繼續通過降低電源電壓的方法實現降流，需要考慮放寬S700K轉轍機電機額定電壓范圍的可行性。

2.2 串接電阻

六號線聯鎖系統的道岔控制是通過繼電器接口實現，聯鎖機驅動定反操繼電器和鎖閉繼電器控制道岔的動作，采集表示繼電器的接點獲得道岔位置。道岔的動作電壓通過電源屏三相交流變壓器輸出，經過斷相保護器和繼電器接點，由X1、X2、X5或X1、X3、X4電纜送到室外轉轍機。根據技術標準，在動作電壓交流380±5%伏的前提下，當單線電阻為54 Ω時，工作電流要求不大于2 A。目前六號線道岔單線最大電阻約20 Ω，所以六號線理論上最大可以串接30 Ω的電阻。

在三相變壓器輸入側接390 V檔的前提下，在動作回路上串入10 Ω75 W電阻，如圖5紅框所示。

培訓基地測試數據見表2。

從上表數據分析，在串接電阻后道岔動作電壓和電流均有下降，摩擦力變化不大，僅從降低電流方面考慮是可以達到改造目的。但在試驗過程中發現這種改造方式存在以下問題：

①從改造工藝方面考慮，六號線加裝電阻的難度比較高。由于電阻尺寸大，加上每組轉轍機需要串接5個電阻，在現有組合架側面和分線架處都沒有足夠的位置能夠很好地固定電阻。如果需要加裝電阻，要對組合架或分線架進行改造，工作量大，風險高。

②通過紅外線測溫儀對電阻表面進行測溫后發現，道岔在動作40次后電阻表面溫度由初始的19 ℃上升到了81 ℃，發熱量較大，所以這種改造方法對電阻質量、散熱和安裝工藝的要求較高。

2.3 小 結

降低電源電壓的方法工作量小，改造簡單，但受限于轉轍機電機電壓范圍交流380±5% V的要求，無法進一步降壓。串接電阻的方法雖然在廣佛線經過實踐驗證，但受限于六號線采用的組合架與分線架的設計，改造工作量大、難度高、風險高、工藝要求高。

3 結 語

六號線進一步降低動作電流，目的在于延長速動開關的使用壽命，確保道岔運行穩定。目前六號線速動開關組在道岔每轉換3萬次更換，以折返站交替折返計算，每四個月速動開關組需要更換。相比線網內同樣使用S700K的線路，六號線速動開關的更換頻率比較頻繁，道岔的維護成本和機內線纜、線耳故障的風險也高。

在降低電源電壓和串接電阻都受到一定限制條件的情況下，本文認為：

①研究S700K轉轍機電機額定電壓范圍放寬的可行性，考慮繼續降低電源電壓的方法。

②對定期更換下來的速動開關組的狀態進行評估，研究速動開關組更換周期延長的可行性。

③研究速動開關并聯改造的可行性，考慮通過接點并聯來實現接點冗余與電流分流。

總之，道岔作為關鍵行車安全設備，減少設備故障率一方面可以通過技術改造實現，另一方面也需要維修人員精簡細修，從“人”的角度發現和消除隱患，保障設備的穩定運行。

參考文獻：

[1] GB/T 5171.1-2014，小功率電動機第一部分：通用技術條件[S].

[2] TB/T 3069-2002，S700K-C型電動轉轍機[S].