賈浩偉

(通號(hào)工程局集團(tuán)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(fā)展,在高速鐵路建設(shè)中,越來越多使用側(cè)向通過速度高的大號(hào)碼道岔,大號(hào)碼道岔多使用9機(jī)牽引;由于牽引點(diǎn)多、道岔牽引電流大,9機(jī)道岔控制電路需要滿足順序啟動(dòng)、故障停轉(zhuǎn)、串聯(lián)表示等技術(shù)要求;涉及道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備的故障點(diǎn)相對(duì)較多,判斷故障點(diǎn)通常需要花費(fèi)大量時(shí)間,容易對(duì)高速鐵路的正常行車造成較大的干擾,因此對(duì)故障的處理和防范是十分重要的。以某鐵路局電務(wù)段調(diào)查數(shù)據(jù)為例,高鐵開通一年以來轄區(qū)內(nèi)發(fā)生的110起地面設(shè)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(yùn)行,顯得十分緊迫,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于道岔控制電路中含有機(jī)電設(shè)備,故障具有明顯的隨機(jī)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(chǎn)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(jù)道岔的運(yùn)行情況,交流控制系統(tǒng)包括啟動(dòng)部件、執(zhí)行部件以及顯示部件3級(jí)組件[2]。按照聯(lián)鎖系統(tǒng)的指令,將三相交流380 V電源通過控制電路經(jīng)電纜送至室外道岔,以此來轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī),使其正常運(yùn)行;通過控制電路控制的轉(zhuǎn)轍機(jī),可以使道岔從一個(gè)固定的位置轉(zhuǎn)換到另一個(gè)/相對(duì)的位置。9機(jī)雙動(dòng)道岔的控制電路具有相似的特征,但它的啟動(dòng)電路卻更加復(fù)雜。因此,本文將著重研究這一關(guān)鍵組成部分,以期更好地掌握它的動(dòng)作原理。

如圖1所示,ADG和BDG的軌道電路處于空閑狀態(tài),聯(lián)鎖機(jī)驅(qū)動(dòng)YCJ,使YCJ↑,經(jīng)YCJ第4組吸起接點(diǎn),YCJF的1-4線圈,使一動(dòng)和二動(dòng)YCJF勵(lì)磁;當(dāng)QBW組合的DKJ↓、DWJ↓和YCJF↑時(shí),FCJ↑就能夠讓1DQJ經(jīng)FCJ前接點(diǎn)勵(lì)磁,而2DQJ也會(huì)隨之轉(zhuǎn)極,此時(shí),為尖軌第1至第6臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)和心軌第1至3臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)1DQJ繼電器提供勵(lì)磁條件。當(dāng)J1和X1的1DQJ3-4線圈經(jīng)FCJ和2DQJ的141-142接點(diǎn)勵(lì)磁,當(dāng)1DQJ↑時(shí),它們的1DQJF也會(huì)↑,而2DQJ經(jīng)本身的1-2線圈勵(lì)磁,這樣一來,三相交流電就會(huì)被斷相保護(hù)器DBQ傳輸?shù)睫D(zhuǎn)轍機(jī),使尖軌和心軌第一臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)同時(shí)開始動(dòng)作,當(dāng)BHJ↑的時(shí)候,1DQJ的1-2線圈的自閉電路也會(huì)被激活,從而使得電機(jī)驅(qū)動(dòng)道岔實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。為了實(shí)現(xiàn)這一目的,1DQJ使用了JWJXCH125/80型繼電器,它可以實(shí)現(xiàn)這一功能。當(dāng)2DQJ的轉(zhuǎn)極,2DQJ的141-142接點(diǎn)斷開,1DQJ3-4線圈失去電源,而BHJ的在道岔轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,一直處于吸起狀態(tài),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(diǎn)保持吸起,由1DQJ繼電器的前接點(diǎn)和本組DKJ繼電器前接點(diǎn)接通各自第2臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)1DQJ繼電器的勵(lì)磁電路,使第2臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)開始動(dòng)作;由第2臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)1DQJ繼電器的前接點(diǎn)和本組DKJ繼電器前接點(diǎn)接通各自第3臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)1DQJ的勵(lì)磁電路,使第3臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)開始動(dòng)作;如下按照次序,尖軌6臺(tái)及心軌3臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)順序啟動(dòng),二動(dòng)經(jīng)一動(dòng)DKJ、DWJ吸起接點(diǎn),按照上述順序動(dòng)作,最終,兩組道岔轉(zhuǎn)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(shí)也使得道岔的反位表示電路得以連接。

圖1 九機(jī)雙動(dòng)道岔啟動(dòng)電路示意圖

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

(2)當(dāng)啟動(dòng)電路時(shí),應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢查一動(dòng)QBW組件中的DKJ和DWJ狀態(tài),以確保它們處于落下狀態(tài);在二動(dòng)啟動(dòng)電路中,為了確保QBW組合的準(zhǔn)確性,應(yīng)該仔細(xì)檢查DKJ↓和DWJ↓狀態(tài),并且按照?qǐng)D1中的虛線框的指示進(jìn)行操作。當(dāng)電機(jī)啟動(dòng),J1的1DQJ↑和對(duì)應(yīng)的DKJ↑會(huì)被激活,電機(jī)便會(huì)啟動(dòng)。接下來,JZBHJ↑和XZBHJ↑會(huì)被激活,而DWJ勵(lì)磁會(huì)被吸起,從而切斷DKJ自閉電路,最終,DKJ會(huì)↓,就像圖2一樣。當(dāng)JZBHJ↓、XZBHJ↓、DWJ↓、DKJ↓的操作完成一動(dòng)轉(zhuǎn)換便可以完美地完成。當(dāng)一動(dòng)DWJ↓、DKJ↓和2DQJ轉(zhuǎn)極,這樣連接了二動(dòng)的勵(lì)磁電路,這樣就可以確保只有當(dāng)一動(dòng)動(dòng)作完成時(shí),才可以繼續(xù)實(shí)施二動(dòng)。

圖2 DKJ、DWJ電路

(3)當(dāng)三相交流電斷相時(shí),DBQ的工作原理將引起B(yǎng)HJ的變化,這將斷開1DQJ↓和1DQJF↓自保電路,從而斷開三相電源,電機(jī)的運(yùn)行也將受到影響。

(4)如果電機(jī)未能啟動(dòng),BHJ將會(huì)受到影響,導(dǎo)致勵(lì)磁信號(hào)不通,從而使得JQDJ和XQDJ無法吸起,進(jìn)而切斷尖軌或心軌上所有牽引點(diǎn)的1DQJ和1-2線圈的自閉電路,從而切斷轉(zhuǎn)轍機(jī)的電源,使得轉(zhuǎn)轍機(jī)無法正常運(yùn)行。

(5)當(dāng)一個(gè)牽引點(diǎn)的控制電路受損時(shí),可以使用JGAJ↑和XGAJ↑的操作,將其中一個(gè)重置,使得另一個(gè)重置,這樣就能夠使得其他牽引點(diǎn)的電機(jī)也能夠正常運(yùn)行。

(6)為了滿足工程需求,9點(diǎn)牽引的雙動(dòng)道岔在每次操作時(shí),都會(huì)配備獨(dú)立的單操作按鈕。在一動(dòng)操作中,DCJ和FCJ將通過一個(gè)單獨(dú)的按鈕與KF相連,而在二動(dòng)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(nèi)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(jìn)行任何其他操作,從而達(dá)到單獨(dú)控制的目的;根據(jù)上述操作流程,首先進(jìn)行單次操作,然后按下定位/反位按鈕,1AJ↑,此時(shí),前端的接點(diǎn)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(jìn)

DKJ繼電器勵(lì)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(gòu)成。正常情況下,DKJ繼電器常態(tài)落下,正常扳動(dòng)道岔時(shí),1DQJ繼電器吸起,在BHJ繼電器未吸起時(shí),DKJ繼電器靠自身1～2線圈吸起,并經(jīng)3～4線圈自閉,一是用來切斷另一動(dòng)的啟動(dòng)電路,二是用DKJ繼電器的前接點(diǎn)接入尖軌2的1DQJ繼電器的勵(lì)磁電路中,記錄本動(dòng)的DKJ繼電器正確吸起,如圖2所示。道岔啟動(dòng)后尖軌1的BHJ繼電器吸起,切斷DKJ繼電器的勵(lì)磁電路,當(dāng)尖軌6臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)都動(dòng)作完成后,JZBHJ繼電器吸起,使DWJ繼電器勵(lì)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(tái)液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)構(gòu)成,其中,尖軌被6臺(tái)液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)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(tái)液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)牽引,從心軌尖端開始依次命名為X1、X2、X3。

由于J2轉(zhuǎn)轍機(jī)無法正常運(yùn)行,導(dǎo)致其他牽引點(diǎn)的轉(zhuǎn)轍機(jī)無法正常運(yùn)行,中途停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

為了確保轉(zhuǎn)轍機(jī)的安全操作,當(dāng)存在2個(gè)或更多的外鎖道岔時(shí),必須采取措施使各個(gè)轉(zhuǎn)轍機(jī)之間的協(xié)調(diào)性達(dá)到最佳狀態(tài),避免任何一個(gè)轉(zhuǎn)轍機(jī)出現(xiàn)故障,從而影響到其他正常工作的轉(zhuǎn)轍機(jī),甚至可能造成尖端和心軌的變形。因此,在具有多個(gè)牽引點(diǎn)的外鎖道岔控制電路中,設(shè)置了JZBHJ、XZBHJ和QDJ 3種繼電器。其中,JZBHJ勵(lì)磁電路由J1、J2、J3、J4、J5、J6 6個(gè)BHJ的前接點(diǎn)組成,當(dāng)這6個(gè)牽點(diǎn)的BHJ全部勵(lì)磁時(shí),JZBHJ通過1～2線圈勵(lì)磁;JQDJ勵(lì)磁電路由J1、J2、J3、J4、J5、J6 6個(gè)BHJ的后接點(diǎn)組成,常態(tài)保持吸起狀態(tài)。

當(dāng)?shù)啦韯?dòng)作時(shí),BHJ的后接點(diǎn)會(huì)斷開JQDJ勵(lì)磁電路,此時(shí)JQDJ靠自身RC電路保持吸起。當(dāng)?shù)啦砣縿?dòng)作完成后,JZBHJ勵(lì)磁,構(gòu)成JQDJ的自保電路。若有一臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)未正常動(dòng)作,JZBHJ會(huì)失勵(lì)磁,從而導(dǎo)致JQDJ失去勵(lì)磁[4]。

為了確保ZBHJ和QDJ處于自閉狀態(tài),并且使得所有牽引點(diǎn)的操作都可以順利進(jìn)行,需要將其進(jìn)行連接,以保證牽引點(diǎn)能夠順利操作,從而保障道岔尖軌、心軌的安全和順利運(yùn)行。若某臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)無法正常運(yùn)行,而BHJ↓→JZBHJ↓一JQDJ也無法保持勵(lì)磁狀態(tài),那么這一牽引點(diǎn)的運(yùn)行狀況將受到嚴(yán)重的影響。JQDJ失去勵(lì)磁,將切斷1DQJ的自保電路,使1DQJ失去勵(lì)磁斷開與之匹配的轉(zhuǎn)轍機(jī)的啟動(dòng)電源,1DQJ失去勵(lì)磁將斷開后續(xù)轉(zhuǎn)轍機(jī)啟動(dòng)電路,這樣可以有效地阻止其他正在運(yùn)行的轉(zhuǎn)轍機(jī)發(fā)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(gè)故障的路線上,如果J2轉(zhuǎn)轍機(jī)無法正常工作,那么J2～J6的轉(zhuǎn)轍機(jī)就應(yīng)該停止運(yùn)行。

雙動(dòng)道岔控制電路技術(shù)要求:雙動(dòng)道岔需要滿足一組道岔動(dòng)作完成后,另一組再動(dòng)作,為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)要求,在9機(jī)雙動(dòng)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(diǎn)的轉(zhuǎn)轍機(jī)都能夠正常按照順序運(yùn)行;單動(dòng)道岔不設(shè)此繼電器。這與其他外鎖道岔不同之處。

經(jīng)過深入分析,可以發(fā)現(xiàn):QBW組合1DQJ的勵(lì)磁電路、尖軌1和心軌1的勵(lì)磁電路中,接入DWJ、DKJ的后接點(diǎn),只有在DWJ、DKJ兩臺(tái)繼電器全部在落下狀態(tài),才能構(gòu)成道岔的啟動(dòng)電路,根據(jù)DWJ、DKJ動(dòng)作原理,可以保證一動(dòng)動(dòng)作完成后,才動(dòng)作另一動(dòng)。

研究發(fā)現(xiàn),J2轉(zhuǎn)轍機(jī)啟動(dòng)電路中,接入本組道岔的DKJ前接點(diǎn),只有當(dāng)DKJ處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí),才能接通1DQJ勵(lì)磁電路,但DKJ必須等到J1的1DQJ勵(lì)磁、BHJ未動(dòng)作前才會(huì)吸起,吸起后靠DWJ的落下接點(diǎn)接通自保電路。當(dāng)DKJ勵(lì)磁不能自保的情況下,導(dǎo)致J2的1DQJ勵(lì)磁電路被斷開,使ZBHJ和DWJ勵(lì)磁電路不能接通,QDJ緩慢落下后,切斷了轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)作電路,從而使得轉(zhuǎn)轍機(jī)停止運(yùn)行。

4 道岔控制問題解決建議

(1)多機(jī)牽引的外鎖道岔,為了更好地檢查和分析其運(yùn)行狀態(tài),目前采用微機(jī)監(jiān)控技術(shù),每臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)都應(yīng)該單獨(dú)查看其運(yùn)行曲線,尤其是當(dāng)發(fā)現(xiàn)類似的故障情況時(shí),應(yīng)該單獨(dú)查看9臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)的曲線圖像。在操作過程中,不僅需要花費(fèi)大量的時(shí)間,還有可能出現(xiàn)嚴(yán)重的疏忽。通過在微機(jī)監(jiān)測(cè)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(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)信息,并基于這些信息進(jìn)行精準(zhǔn)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(yàn)要徹底,在工程施工階段聯(lián)鎖試驗(yàn),主要是對(duì)道岔轉(zhuǎn)換、位置核對(duì)和切斷表示試驗(yàn),這種試驗(yàn)對(duì)大的電路都能試驗(yàn)到,對(duì)一些小電路,對(duì)續(xù)操電路有可能都試驗(yàn)不到,可能導(dǎo)致聯(lián)鎖試驗(yàn)不徹底。在施工階段聯(lián)鎖試驗(yàn),要嚴(yán)格按照驗(yàn)標(biāo)中道岔試驗(yàn)記錄表進(jìn)行試驗(yàn)。

5 結(jié)語

綜上所述,道岔是與高速列車直接接觸的重要信號(hào)設(shè)備。其中,控制電路故障的檢測(cè)效率低下,亟須改善。為了實(shí)現(xiàn)道岔控制電路故障的智能診斷, 提高故障診斷的準(zhǔn)確率和效率,本文結(jié)合道岔控制電路中DKJ繼電器自閉問題,對(duì)控制電路進(jìn)行了分析,并結(jié)合實(shí)例,深入剖析了DKJ繼電器在岔控系統(tǒng)中的故障原因,并給出了有效的解決辦案,以期對(duì)有關(guān)專業(yè)者有所幫助。