鐵路信號大站直流電源屏設計

張治國 楊園園 焦長宇 王欣

摘 要 大站信號直流電源屏無論是在電氣集中聯(lián)鎖還是在計算機聯(lián)鎖，都需要為鐵路大站中的直流信號設備供電，大站信號直流電源屏一定要保障能夠不停地供電，并且不受外部電網(wǎng)電壓波動和負荷變動的影響，確保行車安全。信號設備不同，使用條件也各不相同，對供電電源電壓和頻率的穩(wěn)定性具有一定的要求，而且必須確保供電的安全。

關鍵詞 三相全波整流 繼電器動作電源 直流轉(zhuǎn)轍機動作電源電路 指示燈電路模塊

中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0745（2020）04-0011-03

鐵路信號電源屏是為鐵路信號設備供電的重要設備，是鐵路信號系統(tǒng)正常運行的保證，也是鐵路運輸安全運行的基本保障，由于電源不可靠，造成信號設備不能正常工作，輕則打亂正常運輸秩序，重則會導致列車脫軌、顛覆或沖突，將造成極其嚴重的行車事故，帶來不可挽回的損失。

鐵路信號大站直流電源屏主要為大站直流信號設備供電，為直流信號繼電器、直流轉(zhuǎn)轍機動作電源和閉塞電路供電。大站信號直流電源屏首先要保證供電的可靠性，確保供電的正常;其次，大站信號直流電源屏要確保提供的電壓穩(wěn)定，不能因外電網(wǎng)電壓波動或負荷變動而影響直流信號設備正常的工作;再次，大站信號直流設備要保證供電設備安全，不能使電設備燒壞或影響其正常工作。同時，確保工作人員的安全，不能出現(xiàn)危及電務人員的安全隱患[1]。

鐵路信號大站直流電源屏主要有繼電器動作電源模塊、直流電動轉(zhuǎn)轍機動作電源模塊、閉塞電路模塊和指示燈電路模塊四大模塊構(gòu)成，各個模塊各盡其職，發(fā)揮各自的作用。

1 繼電器動作電源模塊

該電路模塊主要為直流信號繼電器供電。主要包括三部分：三相全波整流電路、過流防護電路和過壓防護電路。其主要器件中1ZK、3ZK為斷路器，JDB為三相變壓器，1GZ為三相整流橋，1FL為分流器，JDJ為直流無極繼電器。

電路的主要工作原理是采用三相三線制將380V的三相交流電加到1ZK上，然后供到三相變壓器JDB上，三相變壓器采用星形接法;三相變壓器變壓以后供給三相整流橋1GZ，經(jīng)過1GZ整流以后，通過1GZ的“+”端子輸出直流電，經(jīng)過3ZK將直流電供給所需的直流信號繼電器上。電壓表用來檢測輸出電壓的大小，電流表用來測量輸出電流的大小。而JDJ繼電器主要用來控制供電是否正常指示燈。

1.1 三相全波整流電路

三相全波整流電路有六個整流二極管構(gòu)成;三相全波整流電路導電規(guī)律是由電壓最高的一相出發(fā)，經(jīng)過有關的整流元件和負載，回到電壓最低的一相去。在負載上就得到較為平直的電壓，其瞬時值就是瞬間的線電壓，負載上電壓的平均值比變壓器副邊的相電壓有效值提高了2.34倍。

三相全波整流電路的輸出電壓比較平直，脈動系數(shù)僅為0.057，而單相半波整流電流為1.57，單相全波整流電路為0.67，所以本電路沒有濾波電路。每隔1/6周期，三相電壓的高低對比發(fā)生一次變化，整流二極管的導電順序就變動一次，每次只變動導通兩個管子中的一個，每個二極管在一個周期中只有1/3時間是導通的。因此，流過每個二極管的平均電流只是負載電流的1/3。各個二極管所承受的最高反向電壓發(fā)生在線電壓的最大值時，為相電壓最大值的倍，也就是說輸出電壓平均值的1.05倍。

1.2 過流防護電路

在整流電路發(fā)生過載、負載短路或元件短路的情況下，流過整流元件的電流往往超過額定值很多倍，就有可能損壞整流元件，因此必須采取過流防護保護，可采用斷路器來進行過流防護。輸入斷路器1ZK用來防護元件短路的情況，輸出斷路器3ZK用來防護過載和負載短路的情況。過流時，斷路器分斷，斷開電源，從而使整流電路得到防護。

1.3 過壓防護電路

接通或斷開整流電路以及斷路器分斷、電源側(cè)侵入的浪涌電壓等，都會造成過電壓，將超過額定值許多倍，過電壓會擊穿整流元件，為此在整流電路輸出端并聯(lián)了C1和R1串聯(lián)而成的浪涌吸收器，來進行過壓防護。

直流電壓表V1和直流電流表A1用來測量輸出電壓和電流，和A1并聯(lián)的是分流器1FL。在測量較大的直流電流時，用分流器來擴大電流表的量程，因分流器分流，流過電流表的電流只是其中一部分，這是分流器和電流表精密配合的體現(xiàn)。

三相全波整流電路額定輸出電壓為24V，改變整流變壓器JDB原邊的抽頭可獲得26V、28V。

2 直流電動轉(zhuǎn)轍機動作電源模塊

該電路模塊主要為直流電動轉(zhuǎn)轍機供電。主要包括三部分：三相全波整流電路、過流防護電路和過壓防護電路。其主要器件中2ZK、4ZK為斷路器，DZB為三相變壓器，2GZ為三相整流橋，2FL為分流器，DZJ為直流無極繼電器。

電路的主要工作原理是采用三相三線制將380V的三相交流電加到2ZK上，然后供到三相變壓器DZB上，三相變壓器DZB采用星形接法;變壓以后供給三相整流橋2GZ，經(jīng)過2GZ整流以后，通過2GZ的“+”端子輸出直流電，經(jīng)過4ZK將直流電供給所需的直流電動轉(zhuǎn)轍機（如圖1）。電壓表用來檢測輸出電壓的大小，電流表用來測量輸出電流的大小，而DZJ繼電器主要用來控制供電是否正常指示燈。

三相全波整流電路的工作原理與直流繼電器動作電源模塊的原理一樣，只不過通過引入三相三線制的380V交流電，經(jīng)三相全波整流，輸出220V直流電，供給電動轉(zhuǎn)轍。同時選用的器件的容量、規(guī)格有差異。通過改變整流變壓器DZB的不同抽頭，可獲得210V、230V和240V電壓[2]。

而過流防護電路和過壓防護電路與直流繼電器動作電源模塊的原理一樣，只不過選用的器件的容量、規(guī)格有差異，在此不詳細敘述。

3 閉塞電路模塊

閉塞電源模塊由變壓器ZFB隔離、變壓，其副邊有四個線圈，其中線圈Ⅱ的輸出經(jīng)過整流器4GZ供給閉塞電源I，線圈Ⅲ的輸出經(jīng)過整流器5GZ供給閉塞電源Ⅱ，線圈Ⅳ的輸出經(jīng)過整流器6GZ供給上行方向電源，線圈Ⅳ的輸出經(jīng)過整流器7GZ供給下行方向電源。各個線圈都有24V、36V、48V、60V的不同抽頭，可根據(jù)實際需要選用。其主要器件中9ZK、5ZK、6ZK、7ZK、8ZK為斷路器，ZFB為單相變壓器，4GZ、5GZ、6GZ、7GZ為單相整流橋，Z1J、Z1J、SFJ、XFJ為直流無極繼電器。W1、W2為電位器。

電路的主要工作原理是將220V的單相交流電電加到9ZK上，然后供到單相相變壓器ZFB上;變壓以后分別供給單相整流橋4GZ、5GZ、6GZ、7GZ，經(jīng)過4GZ、5GZ、6GZ、7GZ整流以后，通過4GZ、5GZ、6GZ、7GZ的“+”端子輸出直流電，經(jīng)過5ZK、6ZK、7ZK、8ZK將直流電供給所需的閉塞電路上。而Z1J、Z1J、SFJ、XFJ繼電器主要用來控制供電是否正常的指示燈（如下圖3）。

4 指示燈電路模塊

指示燈電路模塊主要用來指示繼電器動作電源模塊、直流電動轉(zhuǎn)轍機動作電源模塊和閉塞電路模塊是否正常供電。DB為點燈變壓器，向各表示燈提供電源。

電路的主要工作原理是將220V的單相交流電電加到10ZK上，然后供到單相相變壓器DB上;變壓以后分別供給1BD、2BD、3BD、4BD、5BD、6BD。

當繼電器動作電源模塊給直流繼電器供電正常時，JDJ繼電器勵磁吸起，其指示燈1BD亮;當直流電動轉(zhuǎn)轍機動作電源模塊給直流轉(zhuǎn)轍機供電正常時，DZJ繼電器勵磁吸起，其指示燈2BD亮;當閉塞電路模塊中閉塞I供電正常時，Z1J繼電器勵磁吸起，其指示燈3BD亮;當閉塞電路模塊中閉塞Ⅱ供電正常時，Z2J繼電器勵磁吸起，其指示燈4BD亮;當閉塞電路模塊中上行方向供電正常時，SFJ繼電器勵磁吸起，其指示燈5BD亮;當閉塞電路模塊中下行方向供電正常時，XFJ繼電器勵磁吸起，其指示燈6BD亮;其中SFJ電路中串聯(lián)W1電位器，XFJ電路中串聯(lián)W2電位器，主要目的是為了調(diào)整它們的動作值（如上圖2）。

參考文獻：

[1] 林瑜筠.鐵路信號電源[M].北京：中國鐵道出版社，2016.

[2] 蔡小平.鐵路信號電源設備維護[M].北京：中國鐵道出版社，2019.

（西安交通工程學院，陜西 西安 710065）