道岔控制電路可靠性研究

孫平（沈陽鐵路局遼西工程建設指揮部，遼寧 錦州 121000）

道岔控制電路可靠性研究

孫平（沈陽鐵路局遼西工程建設指揮部，遼寧 錦州 121000）

對道岔控制電路的發展現狀進行簡單的闡述，并且從性能方面來分析傳統道岔控制電路可靠性，最后對新型道岔控制電路進行深入地分析和研究。

道岔；控制電路；研究

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.07.047

1 道岔控制電路發展簡述

我國最早使用的道岔控制電路方式是人力來搬動道岔，屬于機械控制，從而實現道岔在定位與反位之間的相互轉換。然而伴隨著計算機技術的不斷深入和發展，我國在計算機聯鎖方面的研究已經獲得了巨大的成就，計算機聯鎖系統的應用極大地提高了我國鐵路運行的效率和安全性。不過計算機聯鎖系統只是實現了聯鎖的計算機化，實際的執行仍然沒有實現計算機化，道岔控制電路仍然依靠繼電器組合來完成。

在長期的使用過程中道岔控制電路也存在著一些問題。（1）道岔位置只是反映二極管的極性，相對比較簡單，在某些情況下外電路可以形成二極管特性，從而形成“虛假”的現象，從而影響了道岔控制電路的可靠性。（2）道岔控制電路并沒有相匹配的防雷電路，容易受到雷電的影響而出現故障。（3）繼電器聯鎖的道岔控制電路，其系統配線較為復雜。另外，由于材質工藝等問題道岔控制電路故障經常發生，極大地影響了道岔控制電路的可靠性。然而在鐵道信號控制方面卻對技術、故障防護等方面的要求極高，因此新型的道岔控制電路，即全電子道岔控制電路便應運而生。新型的道岔控制電路全面結合了電力電子技術、通信技術、計算機技術等，具有所占用的面積非常小、功能性較強、維護維修率較低，自動保護警報等特點。所以新型的道岔控制電路有很好的可靠性，能夠極大地提高行車的運輸效率，符合我國鐵路行業對信號系統的要求。

2 傳統道岔控制電路可靠性研究

傳統道岔控制電路主要由室內控制電路、道岔動作電路以及道岔表示電路組成，這種道岔控制電路通過動作電動轉轍機來實現道岔定位與反位之間的相互轉換。關于傳統道岔控制電路，主要對其的性能進行分析，從而得出道岔控制電路的可靠性情況如何。實際上可靠性研究的途徑多種多樣，主要有故障樹研究法、可靠性框圖法、馬爾科夫模型等，這些可靠性研究方法常用于鐵路設備的可靠性研究上，而且相對比較成熟。下面筆者就通過故障模式影響研究法和故障樹研究法來分析傳統的道岔控制電路可靠性。

2.1 故障模式影響研究法

這種研究方法是一種能夠提高道岔控制電路設備的可靠性設計的方法，屬于預防性的措施工具，能夠對道岔控制電路中存在的各種故障進行研究和評價，從而更好地處理故障，或者是減少故障的發生率，并且將這些處理方法進行不斷地完善和優化，故障模式影響研究法是故障樹研究法的基礎。

傳統的道岔控制電路主要包括了繼電器、變壓器、電阻、二極管等元件，若有任何一個元件出現問題，那么都會使道岔控制電路發生故障。因此道岔控制電路元件之間是串聯的關系。當三相電源中的任一相電源斷開，那么室外的電機務必會啟動，在道岔控制電路定位與反位相互轉換的過程中，任一相電源斷開，那么電機便會立即停止轉換。尖軌和心軌中有一臺電機不啟動，則會切斷牽引道岔的各個轉轍機電源，并且停止轉換。若道岔控制電路定位與反位轉換超過實踐，會停止轉換，這極大地提高了道岔控制電路的可靠性。

2.2 故障樹研究法

這種方法是對道岔控制電路進行可靠性分析的重要技術。當前故障樹研究法已經被公認為能夠對復雜系統進行可靠性研究的重要途徑，并且在很多行業領域中得到了很好的應用。故障樹研究主要通過建立故障樹、定性分析和定量分析的方式完成。

2.2.1 故障樹的建立

引導學生進行合作探究式學習是需要講究策略的。對于小學語文教師來說，如何組織學生進行合作探究，使得他們完成情感的準備，盡快地進入合作探究的狀態中是他們首先要考慮的問題。其次，學生在探究中以什么樣的方式進行合作，合作是否合理有效更是他們需要去解決的問題。更重要的是，學生在合作探究的過程中是否緊緊地抓住問題不放，是不是能夠從一個疑難延伸開來，達到舉一反三的效果，保證了探究問題的深度與廣度更是直接影響到課堂教學的效率。所以說，在組織引導學生進行合作探究過程中，是需要語文教師去好好考慮組織引導學生的策略問題，探索出一種從具體學情出發的，能夠促使學生合作探究進行得更加順暢自然的方法。

將影響鐵路行車效率定義為道岔控制電路中最不期望發生的“頂事件”，依據道岔控制電路的結構來找出影響“頂事件”發生的各種可能性，這些可能的原因便是“中間事件”，可以依據“中間事件”往下一級分析，直到最后一級基本事件，也就是“底事件”。借助“或門”和“與門”這兩個邏輯門把頂事件、中間事件和底事件緊密聯系在一起，從而形成一個完整的故障樹。

2.2.2 定性分析

故障樹定性分析的過程中主要是求最小割集，采用上行法或者是下行法來計算出故障樹最小割集，也就是所有使頂事件發生的系統故障模式，是為了找出頂事件發生的各種可能原因以及原因的組合。實際上故障樹定性分析是進行定量分析的前提，從頂事件開始逐漸向下將故障樹進行簡化，從而可以求出最小割集。

2.2.3 定量分析

通過故障樹定性分析得出的最小割集，便可以進行定量分析，主要是將頂事件、底事件所發生的概率大小以及可能性大小進行量化確定，也就是底事件的重要度。啟動道岔控制電路是一種重力式的繼電器，當斷電后重力會落下，可以滿足上接點粘連之后，下接點無須閉合，并且全面檢查繼電器的要求。不過在繼電器接點粘連之后，沒辦法滿足斷開故障的要求。

3 新型道岔控制電路可靠性研究

可靠性是維系系統功能正常運行的關鍵，強調的是道岔控制電路無故障工作的能力。按照鐵路信號控制系統的要求，需要有效精確地探析道岔控制電路的可靠性。前面提到故障樹研究法、可靠性框圖研究法和馬爾科夫模型法等，然而綜合這些方法，馬爾科夫模型是最適合的分析手段。馬爾科夫模型采用的是狀態空間法，也即將道岔控制電路中各個工作狀態分析出來，再按照各個狀態之間的關系，構建一個狀態轉移的關系圖，標識出各種狀態的轉移概率，并且根據模型來求出道岔控制電路的可靠性指標。

3.1 可靠性框圖

新型的道岔控制電路主要由微控制器、驅動電路、換相開關等組成，這些都是能夠維修的系統。道岔轉換命令經過總線，由通信電路想兩套微控器進行傳送，并且通過微控器的二取二“與”邏輯比較控制來輸送出信息和數據，從而控制道岔控制電路與開關。道岔控制電路位置的信息反映了道岔控制電路采集到信息，并且邏輯比較輸出。若比較一致，便會經過通信電路和總線輸送到聯鎖機。若是比較不同，則會將采集信息輸送至微機監測機。

其他電路主要有復位電路、基準電路和晶振電路三種，它們之間是串聯的關系。要知道元件的失效率與元件基本失效率、環境溫度、電應力比、工作環境等有關。對于一個元器件，實際上存在著多種失效的模式，而這些故障模式對于道岔控制電路可能出現截然相反的效果。所以在系統的實際分析中，務必要考慮不同失效模式下對的元件失效率。

3.3 可修復時間

新型道岔控制電路的維修時間可以分為“接近”、“診斷”、“更換”和“確定”。可以采取自底向上的方式對維修性預計進行分析。其中“接近”指的是維修工作人員抵達現場的時間；“診斷”是指維修工作人員借助表示燈、維護機等指示，從而將故障進行定位的時間；“更換”則是指維修工作人員更換故障的時間；“確定”則是更換故障之后恢復正常的時間。

4 新型道岔控制電路的電磁兼容性測試

在新型道岔控制電路使用的現場，會受到各種各樣的干擾，還會受到電路自身產生的干擾，這些實際上都屬于電磁干擾。對于傳統的道岔控制電路，聯鎖機與道岔控制電路、道岔控制電路與轉轍機之間信息轉換是相當重要的。若電磁干擾影響力傳送的信號信息，是相當危險的。電磁兼容性是指系統以及設備在使用電磁環境中能夠保證所有設備不會承受電磁干擾等特性。這就要求設備在正常運營下所產生的電磁干擾不能夠超過限值；另外，設備的電磁干擾具有一定的抗擾度，也就是電磁敏感性。

5 結語

我國在鐵路上使用最多的道岔控制電路主要是由繼電器和元器件組成的，而其中的配線復雜、元器件可靠性低等問題導致道岔控制電路在使用過程中出現不少故障，直接影響了鐵路列車的行車效率。本篇文章對道岔控制電路進行了探索性的研究，并且對可靠性各項指標進行了探究，發現傳統道岔控制電路在功能和性能需求上采取可靠性更高的開關來替代繼電器，將新型的道岔控制電路進行科學合理地運用，從而使道岔控制電路的可靠性得到顯著的提升。

【1】曹友杰.鐵路信號分布式計算機聯鎖系統——道岔控制模塊研究[D].蘭州：蘭州交通大學，2014.

【2】陳東.新型道岔控制電路研究及其可靠性安全性分析[D].蘭州：蘭州交通大學，2014.

Research on Reliability of Turnout Control Circuit

SUNPing
（ShenyangRailwayBureau,LiaoxiEngineeringConstructionHeadquarters,Jinzhou121000,China）

This article simpllyelaborates the current development situation of the turnout controlling circuit , and analyze the reliability of traditional turnout controlcircuit fromtheaspectofperformance,finallythisarticlemakesain-depthanalysisandresearchonnewtypeturnoutcontrolcircuit.

turnout;controlcircuit;research

U284.72

A

1007-9467（2016）07-0074-02

2016-5-17

孫平（1981～），男，遼寧錦州人，工程師，從事鐵路信號自動化控制研究，（電子信箱）sp1015@126.com。