李志兵

(1．北京全路通信信號研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；2．北京市高速鐵路運(yùn)行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100070)

1 問題的提出

電空轉(zhuǎn)轍機(jī)適用于有壓縮空氣源的駝峰調(diào)車場，是借助于壓縮空氣完成轉(zhuǎn)換道岔、鎖閉道岔和表示尖軌位置的快速道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備，由于其拉力大，動作快，節(jié)省能源，在全路駝峰上廣泛使用。但在使用過程中道岔中途轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象偶有發(fā)生，原因以機(jī)械故障和道岔卡阻為多。駝峰溜放下峰的鉤車沒有動力牽引，而駝峰岔路道岔的轉(zhuǎn)換是在上級道岔占用后，本級道岔才開始轉(zhuǎn)換，一旦本級道岔或轉(zhuǎn)轍機(jī)出現(xiàn)問題，事故將不可避免，因此要徹底消除事故是不可能的，但可以通過修改設(shè)備或控制電路減少事故發(fā)生的概率。

2 電空轉(zhuǎn)轍機(jī)工作原理

電空轉(zhuǎn)轍機(jī)以空氣為轉(zhuǎn)換動力帶動道岔轉(zhuǎn)換，電磁先導(dǎo)閥受電路控制導(dǎo)通空氣通道，二者缺一不可。

當(dāng)定(反)位電磁先導(dǎo)閥勵磁，換向閥換向，氣缸前腔進(jìn)氣，活塞桿縮回，待尖軌與基本軌重新密貼后，接通定(反)位表示電路。

ZK4電空轉(zhuǎn)轍機(jī)比ZK3電空轉(zhuǎn)轍機(jī)增加電磁鎖閉閥，電磁鎖閉閥在壓力開關(guān)控制下處于長期通電狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)壓高于壓力開關(guān)接通設(shè)定值時，壓力開關(guān)接通電磁鎖閉閥電路，鎖閉桿處于縮回狀態(tài)；當(dāng)風(fēng)壓低于壓力開關(guān)斷開風(fēng)壓設(shè)定值時，壓力開關(guān)切斷電磁鎖閉閥電路，鎖閉桿伸出，鎖閉活塞桿，從而鎖閉道岔，保持尖軌位置。

3 駝峰分路道岔控制要求

根據(jù)《自動化駝峰技術(shù)條件》（TB/T 2306）和《鐵路駝峰信號及編組站自動化系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10069），駝峰分路道岔電空轉(zhuǎn)轍機(jī)控制要求匯總?cè)缦隆?/p>

分路道岔應(yīng)采用快動型轉(zhuǎn)轍設(shè)備，其轉(zhuǎn)換時間電空轉(zhuǎn)轍機(jī)應(yīng)不大于0.6 s。

分路道岔除自動控制外，應(yīng)有手動控制的功能，且手動優(yōu)先于自動控制。

道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備的動作必須與值班員的操縱意圖一致。

分路道岔應(yīng)與有關(guān)的信號機(jī)聯(lián)鎖，解體車列時，與駝峰信號無聯(lián)鎖關(guān)系。

分路道岔應(yīng)受進(jìn)路鎖閉、區(qū)段鎖閉及人工鎖閉。

按進(jìn)路命令轉(zhuǎn)換的分路道岔在車組進(jìn)入道岔尖軌前自動轉(zhuǎn)換至規(guī)定位置。

已被操縱的分路道岔，當(dāng)車列駛?cè)肫鋮^(qū)段時，若轉(zhuǎn)轍機(jī)自動開閉器尚未斷開，則不能再進(jìn)行轉(zhuǎn)換；若已斷開，則應(yīng)轉(zhuǎn)換到底。

在車組進(jìn)入分路道岔保護(hù)區(qū)段前，若道岔在規(guī)定時間內(nèi)不能轉(zhuǎn)換到底時，經(jīng)操縱或經(jīng)一定時間（電空轉(zhuǎn)轍機(jī)1.0～1.2 s）后道岔應(yīng)能向原位轉(zhuǎn)換。

道岔恢復(fù)應(yīng)有報警，且必須經(jīng)人工確認(rèn)后，該道岔才能再次投入使用。

道岔執(zhí)行電路應(yīng)遵循故障-安全原則。

分路道岔表示應(yīng)與道岔的實(shí)際位置一致。

表示電路應(yīng)與轉(zhuǎn)轍機(jī)自動開閉器接點(diǎn)狀態(tài)一致。

當(dāng)?shù)啦聿幻苜N時，嚴(yán)禁出現(xiàn)道岔位置表示。

發(fā)生擠岔時，應(yīng)有擠岔報警信息。

4 既有駝峰分路道岔電空轉(zhuǎn)轍機(jī)控制電路

根據(jù)《駝峰自動集中電路圖冊》（電號7021）、《關(guān)于對駝峰自動集中電路圖冊分路道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)控制電路修改的通知》（建技[2001]81號）和《ZK4-170型電空轉(zhuǎn)轍機(jī)使用說明書》，現(xiàn)行駝峰分路道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)控制電路如圖1，2所示。

圖1 電空轉(zhuǎn)轍機(jī)啟動部分電路圖Fig.1 The circuit diagram of start up part of electropneumatic switch machine

圖2 ZK4電空轉(zhuǎn)轍機(jī)室外控制電路圖Fig.2 The outdoor control circuit diagram of ZK4 electropneumatic switch machine

5 道岔轉(zhuǎn)換過程分析

道岔轉(zhuǎn)換的過程（假設(shè)道岔由定位向反位轉(zhuǎn)換）：FS吸起（手柄扳到反位）或FJ吸起（且SZJ吸起）→DCJ落下→反位電磁先導(dǎo)閥得電勵磁→換向閥換向→開始轉(zhuǎn)換→DBJ落下→道岔轉(zhuǎn)換→FBJ吸起→反位電磁先導(dǎo)閥失電。

道岔轉(zhuǎn)換過程及動作結(jié)果如表1所示。

表1 道岔由定位向反位轉(zhuǎn)換過程及動作結(jié)果Tab.1 The process and operation result of the point switching from normal position to reverse position

由表1可知：

第1、2、3、4種情況，操作是安全的。

第5種情況，道岔由定位向反位轉(zhuǎn)換后，反位表示未吸起，道岔再次由反位向定位轉(zhuǎn)換，定位表示也未吸起，道岔處于四開狀態(tài)。如果此時溜放鉤車進(jìn)入道岔區(qū)段，可能會發(fā)生脫線事故?？刂葡到y(tǒng)對此現(xiàn)象有一定的防護(hù)功能，會對該道岔的上級道岔進(jìn)行防護(hù)，但如果鉤車已經(jīng)壓入上級道岔，無法實(shí)施防護(hù)功能，事故還會發(fā)生?？刂齐娐泛娃D(zhuǎn)換設(shè)備無法避免該情況發(fā)生。

第6、7種情況，道岔由定位向反位轉(zhuǎn)換后，反位表示未吸起，這時如果鉤車跟蹤比較緊，后鉤車已進(jìn)入道岔區(qū)段，由于保護(hù)區(qū)段的長度只保護(hù)一鉤車在道岔啟動后轉(zhuǎn)換到底，這時已無法采取防護(hù)措施，道岔處于不安全狀態(tài)，可能會發(fā)生脫線事故。控制電路和轉(zhuǎn)換設(shè)備無法避免該情況發(fā)生。

第8、9種情況，反位電磁先導(dǎo)閥得電勵磁后，由于道岔卡阻或機(jī)械故障道岔未轉(zhuǎn)動，道岔表示保持不變(DBJ吸起)；當(dāng)鉤車進(jìn)入道岔區(qū)段后，軌道繼電器DGJ1落下和DGJ落下，使DCJ反轉(zhuǎn)回和表示一致的位置，即DCJ吸起，但由于DBJ吸起,無法向定位電磁先導(dǎo)閥供電，風(fēng)路仍保持在反位位置，而只是斷開了對原來反位電磁先導(dǎo)閥的供電。當(dāng)車輛進(jìn)入后，由于振動使卡阻減小或消失，道岔開始轉(zhuǎn)向反位，可能發(fā)生車輛脫線事故。轉(zhuǎn)換設(shè)備或控制電路改造后，可以減少該種情況的發(fā)生。

當(dāng)?shù)啦韽姆次话庀蚨ㄎ粫r，以上各種情況同樣存在。

6 解決方案

針對上述分析結(jié)果，對第8、9兩種情況，結(jié)合電空轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備、繼電器控制電路和駝峰控制系統(tǒng)綜合解決，最大限度減少這種現(xiàn)象的發(fā)生。

6.1 方案一：改進(jìn)電空轉(zhuǎn)轍機(jī)

修改電空轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備，電磁先導(dǎo)閥得電道岔不能轉(zhuǎn)換的情況下，在電磁先導(dǎo)閥失磁后，轉(zhuǎn)轍機(jī)不再進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可以徹底解決上述8、9兩種情況。本方案不需要修改繼電器控制電路和駝峰控制系統(tǒng)，但轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備改動的難度可能比較大。

6.2 方案二：修改電磁鎖閉閥供電電路

利用ZK4電空轉(zhuǎn)轍機(jī)的電磁鎖閉閥，在出現(xiàn)電磁先導(dǎo)閥勵磁道岔不能轉(zhuǎn)換的情況下，通過控制電磁鎖閉閥的電源，實(shí)現(xiàn)對道岔的鎖閉。

在電磁鎖閉閥的供電電路中增加SJ條件，修改電路如圖3所示。

駝峰控制系統(tǒng)正常時，SJ吸起。操縱道岔轉(zhuǎn)換DCJ轉(zhuǎn)極后，在規(guī)定的時間（如0.6 s）內(nèi)，如果原道岔表示仍保持，意味著道岔不能正常轉(zhuǎn)換，駝峰控制系統(tǒng)或人工控制鎖閉繼電器落下，使電磁鎖閉閥失磁鎖閉道岔。待室外設(shè)備正常后，控制鎖閉繼電器勵磁，道岔恢復(fù)正常使用。

圖3 電磁鎖閉閥供電電路圖Fig.3 The power supply circuit diagram of electromagnetic lock valve

本方案修改難度比較小，SJ有多余的節(jié)點(diǎn)，電磁鎖閉閥的供電電路增加SJ節(jié)點(diǎn)，駝峰控制系統(tǒng)修改SJ的控制邏輯。本方案可以有效減少事故的發(fā)生概率。但由于SJ落下時間大于2 s，在前后鉤車間隔小，后車速度快時，電路可能來不及動作，不能完全避免8、9兩種情況。

6.3 方案三：修改電空轉(zhuǎn)轍機(jī)室外控制電路

利用既有繼電器增加電空轉(zhuǎn)轍機(jī)電磁先導(dǎo)閥供電通道，通過修改駝峰控制系統(tǒng)控制時機(jī)，在出現(xiàn)異常情況時，使電磁先導(dǎo)閥回到原位。

如圖4所示，駝峰控制系統(tǒng)修改道岔控制邏輯，并在道岔轉(zhuǎn)換到位表示構(gòu)成后切斷轉(zhuǎn)換條件。

道岔轉(zhuǎn)換過程（假設(shè)道岔由定位向反位轉(zhuǎn)換）：

圖4 ZK4電空轉(zhuǎn)轍機(jī)室外控制電路修改圖Fig.4 The modification diagram of outdoor control circuit of ZK4 electropneumatic switch machine

正常轉(zhuǎn)換：新增的電路在道岔正常啟動時不起作用，在道岔轉(zhuǎn)換到位表示構(gòu)成后，F(xiàn)J落下前對FK有短暫的持續(xù)供電，不影響道岔控制。

轉(zhuǎn)換異常：FJ吸起→DCJ落下,如果原道岔表示仍保持，意味著道岔不能正常轉(zhuǎn)換，在一定時間后，駝峰控制系統(tǒng)或人工控制DJ吸起、FJ落下→DCJ吸起，由于DBJ吸起,使定位電磁先導(dǎo)閥勵磁，駝峰控制系統(tǒng)或人工控制DJ落下，切斷定位電磁先導(dǎo)閥勵磁電路，室外控制電路恢復(fù)。

本方案修改難度比較小，DCJ、DBJ、FBJ、DJ、FJ有多余的節(jié)點(diǎn)，駝峰控制系統(tǒng)修改道岔轉(zhuǎn)換控制邏輯。本方案可以大大減少事故的發(fā)生概率。由于保護(hù)區(qū)段的長度只保護(hù)一鉤車在道岔啟動后轉(zhuǎn)換到底，如果在等候判斷時間內(nèi)道岔發(fā)生轉(zhuǎn)換，在保護(hù)區(qū)段短、前后鉤車間隔小、后車速度快時，電路可能來不及動作，不能完全避免8、9兩種情況。