道岔控制電路中DKJ繼電器自閉問題分析與處理方法研究

賈浩偉

(通號工程局集團有限公司北京分公司,北京 100000)

0 引言

隨著中國高速鐵路的不斷發展,在高速鐵路建設中,越來越多使用側向通過速度高的大號碼道岔,大號碼道岔多使用9機牽引;由于牽引點多、道岔牽引電流大,9機道岔控制電路需要滿足順序啟動、故障停轉、串聯表示等技術要求;涉及道岔轉換設備的故障點相對較多,判斷故障點通常需要花費大量時間,容易對高速鐵路的正常行車造成較大的干擾,因此對故障的處理和防范是十分重要的。以某鐵路局電務段調查數據為例,高鐵開通一年以來轄區內發生的110起地面設備故障中,92起屬于道岔故障,而故障率超過80%。其中,控制電路故障頻率高。因此,研究道岔控制電路的故障診斷方法,保障高鐵安全運行,顯得十分緊迫,具有重要的現實意義。由于道岔控制電路中含有機電設備,故障具有明顯的隨機不確定性和模糊性[1]。這使診斷非常困難。因此,本文以某道岔控制電路中DKJ繼電器自閉問題為例,探討問題產生的原因及解決方法,為同類故障的處理提供參考。

1 控制電路分析

根據道岔的運行情況,交流控制系統包括啟動部件、執行部件以及顯示部件3級組件[2]。按照聯鎖系統的指令,將三相交流380 V電源通過控制電路經電纜送至室外道岔,以此來轉動轉轍機,使其正常運行;通過控制電路控制的轉轍機,可以使道岔從一個固定的位置轉換到另一個/相對的位置。9機雙動道岔的控制電路具有相似的特征,但它的啟動電路卻更加復雜。因此,本文將著重研究這一關鍵組成部分,以期更好地掌握它的動作原理。

如圖1所示,ADG和BDG的軌道電路處于空閑狀態,聯鎖機驅動YCJ,使YCJ↑,經YCJ第4組吸起接點,YCJF的1-4線圈,使一動和二動YCJF勵磁;當QBW組合的DKJ↓、DWJ↓和YCJF↑時,FCJ↑就能夠讓1DQJ經FCJ前接點勵磁,而2DQJ也會隨之轉極,此時,為尖軌第1至第6臺轉轍機和心軌第1至3臺轉轍機1DQJ繼電器提供勵磁條件。當J1和X1的1DQJ3-4線圈經FCJ和2DQJ的141-142接點勵磁,當1DQJ↑時,它們的1DQJF也會↑,而2DQJ經本身的1-2線圈勵磁,這樣一來,三相交流電就會被斷相保護器DBQ傳輸到轉轍機,使尖軌和心軌第一臺轉轍機同時開始動作,當BHJ↑的時候,1DQJ的1-2線圈的自閉電路也會被激活,從而使得電機驅動道岔實現轉換。為了實現這一目的,1DQJ使用了JWJXCH125/80型繼電器,它可以實現這一功能。當2DQJ的轉極,2DQJ的141-142接點斷開,1DQJ3-4線圈失去電源,而BHJ的在道岔轉動過程中,一直處于吸起狀態,這樣,在2DQJ斷開的過程中,1DQJ就能夠通過BHJ和本身的第3組接點保持吸起,由1DQJ繼電器的前接點和本組DKJ繼電器前接點接通各自第2臺轉轍機1DQJ繼電器的勵磁電路,使第2臺轉轍機開始動作;由第2臺轉轍機1DQJ繼電器的前接點和本組DKJ繼電器前接點接通各自第3臺轉轍機1DQJ的勵磁電路,使第3臺轉轍機開始動作;如下按照次序,尖軌6臺及心軌3臺轉轍機順序啟動,二動經一動DKJ、DWJ吸起接點,按照上述順序動作,最終,兩組道岔轉換到正確的位置之后,BHJ↓、1DQJ↓、1DQJF↓,從而使三相交流電被切斷,同時也使得道岔的反位表示電路得以連接。

圖1 九機雙動道岔啟動電路示意圖

(1)在J1和X1的1DQJ↑上,將勵磁電路連接至J2和X2的3-4線圈,然后將勵磁電路的信號逐步傳輸至尖軌和心軌的后續牽引點,從而達到技術要求。

(2)當啟動電路時,應當仔細檢查一動QBW組件中的DKJ和DWJ狀態,以確保它們處于落下狀態;在二動啟動電路中,為了確保QBW組合的準確性,應該仔細檢查DKJ↓和DWJ↓狀態,并且按照圖1中的虛線框的指示進行操作。當電機啟動,J1的1DQJ↑和對應的DKJ↑會被激活,電機便會啟動。接下來,JZBHJ↑和XZBHJ↑會被激活,而DWJ勵磁會被吸起,從而切斷DKJ自閉電路,最終,DKJ會↓,就像圖2一樣。當JZBHJ↓、XZBHJ↓、DWJ↓、DKJ↓的操作完成一動轉換便可以完美地完成。當一動DWJ↓、DKJ↓和2DQJ轉極,這樣連接了二動的勵磁電路,這樣就可以確保只有當一動動作完成時,才可以繼續實施二動。

圖2 DKJ、DWJ電路

(3)當三相交流電斷相時,DBQ的工作原理將引起BHJ的變化,這將斷開1DQJ↓和1DQJF↓自保電路,從而斷開三相電源,電機的運行也將受到影響。

(4)如果電機未能啟動,BHJ將會受到影響,導致勵磁信號不通,從而使得JQDJ和XQDJ無法吸起,進而切斷尖軌或心軌上所有牽引點的1DQJ和1-2線圈的自閉電路,從而切斷轉轍機的電源,使得轉轍機無法正常運行。

(5)當一個牽引點的控制電路受損時,可以使用JGAJ↑和XGAJ↑的操作,將其中一個重置,使得另一個重置,這樣就能夠使得其他牽引點的電機也能夠正常運行。

(6)為了滿足工程需求,9點牽引的雙動道岔在每次操作時,都會配備獨立的單操作按鈕。在一動操作中,DCJ和FCJ將通過一個單獨的按鈕與KF相連,而在二動操作中,它們將先與1AJ相連,然后再與2AJ相連,最終與KF相連,如圖1中的虛線框內所示。通過按下2AJ↑鍵,可以斷開2AJ的前端連接,并且只需要控制DCJ/FCJ的KF電源,而無需進行任何其他操作,從而達到單獨控制的目的;根據上述操作流程,首先進行單次操作,然后按下定位/反位按鈕,1AJ↑,此時,前端的接點將斷開DCJ/FCJ的KF電源,使得單次操作完成[3]。

2 DKJ電路分析及改進

DKJ繼電器勵磁電路如圖2所示,由尖軌1的1DQJ繼電器的吸起和BHJ繼電器的落下條件構成。正常情況下,DKJ繼電器常態落下,正常扳動道岔時,1DQJ繼電器吸起,在BHJ繼電器未吸起時,DKJ繼電器靠自身1～2線圈吸起,并經3～4線圈自閉,一是用來切斷另一動的啟動電路,二是用DKJ繼電器的前接點接入尖軌2的1DQJ繼電器的勵磁電路中,記錄本動的DKJ繼電器正確吸起,如圖2所示。道岔啟動后尖軌1的BHJ繼電器吸起,切斷DKJ繼電器的勵磁電路,當尖軌6臺轉轍機都動作完成后,JZBHJ繼電器吸起,使DWJ繼電器勵磁吸起,切斷了DKJ繼電器的自閉電路。

3 道岔的故障分析及解決方法

該1/42道岔由9臺液壓轉轍機構成,其中,尖軌被6臺液壓轉轍機牽引,從尖端開始依次命名為 J1、J2、J3、4、J5、J6;而心軌則被3臺液壓轉轍機牽引,從心軌尖端開始依次命名為X1、X2、X3。

由于J2轉轍機無法正常運行,導致其他牽引點的轉轍機無法正常運行,中途停止轉動。

為了確保轉轍機的安全操作,當存在2個或更多的外鎖道岔時,必須采取措施使各個轉轍機之間的協調性達到最佳狀態,避免任何一個轉轍機出現故障,從而影響到其他正常工作的轉轍機,甚至可能造成尖端和心軌的變形。因此,在具有多個牽引點的外鎖道岔控制電路中,設置了JZBHJ、XZBHJ和QDJ 3種繼電器。其中,JZBHJ勵磁電路由J1、J2、J3、J4、J5、J6 6個BHJ的前接點組成,當這6個牽點的BHJ全部勵磁時,JZBHJ通過1～2線圈勵磁;JQDJ勵磁電路由J1、J2、J3、J4、J5、J6 6個BHJ的后接點組成,常態保持吸起狀態。

當道岔動作時,BHJ的后接點會斷開JQDJ勵磁電路,此時JQDJ靠自身RC電路保持吸起。當道岔全部動作完成后,JZBHJ勵磁,構成JQDJ的自保電路。若有一臺轉轍機未正常動作,JZBHJ會失勵磁,從而導致JQDJ失去勵磁[4]。

為了確保ZBHJ和QDJ處于自閉狀態,并且使得所有牽引點的操作都可以順利進行,需要將其進行連接,以保證牽引點能夠順利操作,從而保障道岔尖軌、心軌的安全和順利運行。若某臺轉轍機無法正常運行,而BHJ↓→JZBHJ↓一JQDJ也無法保持勵磁狀態,那么這一牽引點的運行狀況將受到嚴重的影響。JQDJ失去勵磁,將切斷1DQJ的自保電路,使1DQJ失去勵磁斷開與之匹配的轉轍機的啟動電源,1DQJ失去勵磁將斷開后續轉轍機啟動電路,這樣可以有效地阻止其他正在運行的轉轍機發生故障,從而防止外鎖桿件受損或者鋼軌受到拉伸變形。因此,在這個故障的路線上,如果J2轉轍機無法正常工作,那么J2～J6的轉轍機就應該停止運行。

雙動道岔控制電路技術要求:雙動道岔需要滿足一組道岔動作完成后,另一組再動作,為了實現上述技術要求,在9機雙動道岔控制電路中增加了DWJ、DKJ繼電器,以便能夠確保所有牽引點的轉轍機都能夠正常按照順序運行;單動道岔不設此繼電器。這與其他外鎖道岔不同之處。

經過深入分析,可以發現:QBW組合1DQJ的勵磁電路、尖軌1和心軌1的勵磁電路中,接入DWJ、DKJ的后接點,只有在DWJ、DKJ兩臺繼電器全部在落下狀態,才能構成道岔的啟動電路,根據DWJ、DKJ動作原理,可以保證一動動作完成后,才動作另一動。

研究發現,J2轉轍機啟動電路中,接入本組道岔的DKJ前接點,只有當DKJ處于正常運行狀態時,才能接通1DQJ勵磁電路,但DKJ必須等到J1的1DQJ勵磁、BHJ未動作前才會吸起,吸起后靠DWJ的落下接點接通自保電路。當DKJ勵磁不能自保的情況下,導致J2的1DQJ勵磁電路被斷開,使ZBHJ和DWJ勵磁電路不能接通,QDJ緩慢落下后,切斷了轉轍機動作電路,從而使得轉轍機停止運行。

4 道岔控制問題解決建議

(1)多機牽引的外鎖道岔,為了更好地檢查和分析其運行狀態,目前采用微機監控技術,每臺轉轍機都應該單獨查看其運行曲線,尤其是當發現類似的故障情況時,應該單獨查看9臺轉轍機的曲線圖像。在操作過程中,不僅需要花費大量的時間,還有可能出現嚴重的疏忽。通過在微機監測屏幕上同步顯示多條曲線圖像,操作人員可以迅速獲取牽引點之間的關聯信息,并基于這些信息進行精準的故障診斷,從而極大地提升了故障診斷的效率[5]。

(2)道岔試驗要徹底,在工程施工階段聯鎖試驗,主要是對道岔轉換、位置核對和切斷表示試驗,這種試驗對大的電路都能試驗到,對一些小電路,對續操電路有可能都試驗不到,可能導致聯鎖試驗不徹底。在施工階段聯鎖試驗,要嚴格按照驗標中道岔試驗記錄表進行試驗。

5 結語

綜上所述,道岔是與高速列車直接接觸的重要信號設備。其中,控制電路故障的檢測效率低下,亟須改善。為了實現道岔控制電路故障的智能診斷, 提高故障診斷的準確率和效率,本文結合道岔控制電路中DKJ繼電器自閉問題,對控制電路進行了分析,并結合實例,深入剖析了DKJ繼電器在岔控系統中的故障原因,并給出了有效的解決辦案,以期對有關專業者有所幫助。