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        高速鐵路方向電路中FQJ接點(diǎn)冗余改造分析

        2020-11-05 16:33:30中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司南京電務(wù)段
        上海鐵道增刊 2020年2期
        關(guān)鍵詞:中繼站回線斷線

        孫 剛 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司南京電務(wù)段

        1 高鐵改方電路原理

        利用一定的電路原理改變區(qū)間列車的運(yùn)行方向,即兩站之間發(fā)車權(quán)的交接。具體的改方原理電路及正常改方流程本文不再詳述。

        2 改方故障現(xiàn)象

        高鐵改方過(guò)程中通常在反方向改正方向過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)**區(qū)段紅光帶、或者只是出現(xiàn)FQJ-H、Q回線采集斷線等改方故障,致使改正方向失敗,由于區(qū)間中繼站一般路途遙遠(yuǎn),且部分故障不會(huì)顯示哪一個(gè)區(qū)段,加大了故障處理的難度。

        2.1 改方故障成因

        通過(guò)改方原理我們知道區(qū)間正方向時(shí)區(qū)間每一個(gè)區(qū)段的FQJ處于落下狀態(tài),后接點(diǎn)接通;而反方向時(shí)區(qū)間每一個(gè)區(qū)段的FQJ處于吸起狀態(tài),前接點(diǎn)接通。

        2.1.1 FQJ繼電器型號(hào)

        繼電器型號(hào)為:JWXC-1700,為無(wú)極繼電器,其工作原理為線圈通電使鐵芯磁化產(chǎn)生磁通,鐵芯、銜鐵、扼鐵形成閉合回路,吸力使銜鐵與鐵芯吸合,銜鐵通過(guò)拉桿帶動(dòng)接點(diǎn)運(yùn)動(dòng),此時(shí)全靠鐵芯產(chǎn)生的磁力使后接點(diǎn)斷開,前接點(diǎn)閉合。當(dāng)線圈斷電時(shí),鐵芯中的磁通減少直至鐵芯釋放銜鐵,此時(shí)后接點(diǎn)組全靠銜鐵(重錘片)的重力克服鐵芯中剩余的磁通,使前接點(diǎn)斷開,后接點(diǎn)接通。2.1.2 FQJ繼電器接點(diǎn)接點(diǎn)材料:靜接點(diǎn)為銀質(zhì)材料,動(dòng)接點(diǎn)為銀氧化鉻材料。銀易產(chǎn)生氧化膜,磨損大,熔點(diǎn)低,耐腐蝕性能不強(qiáng)等缺點(diǎn);銀氧化鉻,磨損小,熔點(diǎn)非常高,耐腐蝕能力強(qiáng),不易溶合,導(dǎo)電性能好等優(yōu)點(diǎn)。

        接點(diǎn)壓力:前接點(diǎn)壓力≥0.250 N,后接點(diǎn)壓力≥0.150 N。電磁力給前接點(diǎn)的壓力遠(yuǎn)大于銜鐵重力落下對(duì)后接點(diǎn)的壓力。

        接點(diǎn)接觸形式:點(diǎn)接觸,雖然接觸壓力最集中,但接觸電阻大,散熱面積小,溫度容易升高。

        從以上分析我們可以得出,為什么改方故障會(huì)經(jīng)常發(fā)生在FQJ繼電器。

        (1)FQJ繼電器長(zhǎng)期處于落下狀態(tài),若繼電器防塵罩密封不良,機(jī)械室潮濕、機(jī)械室周圍環(huán)境有腐蝕性化學(xué)氣體等均會(huì)使繼電器靜接點(diǎn)氧化銀接點(diǎn)易氧化,接點(diǎn)電阻增大;

        (2)電磁力給前接點(diǎn)的壓力遠(yuǎn)大于銜鐵重力落下對(duì)后接點(diǎn)的壓力,所以FQJ繼電器接點(diǎn)不良易發(fā)生在其落下狀態(tài)時(shí)(后接點(diǎn));

        (3)由于接點(diǎn)形式為點(diǎn)接觸,接觸面積小,在動(dòng)接點(diǎn)不能打碎氧化膜的情況下極大地增加了接點(diǎn)電阻。

        2.2 改方故障現(xiàn)象

        通過(guò)改方原理圖,我們知道,F(xiàn)QJ繼電器的第1組接點(diǎn)用于列控采集回線中FQJ-H的串采電路中,第2組接點(diǎn)用于列控采集回線中FQJ-Q的串采電路中,第3、4、5、6組用于ZPW-2000軌道電路的通道中來(lái)改變發(fā)送方向。第7組用于室內(nèi)衰耗盒正反向燈的條件中。第8組為空接點(diǎn)。

        **區(qū)段紅光帶:出現(xiàn)**區(qū)段紅光帶極大地縮小了故障范圍,肯定是ZPW-2000軌道電路的通道中的接點(diǎn)不良造成,可以精確到某一個(gè)區(qū)段。一般出現(xiàn)這樣的情況,聯(lián)系臨站多次方向就可恢復(fù),但也有例外。

        第3、4、5、6組前接點(diǎn)不良:正方向改反方向后出現(xiàn)紅光帶,減小影響可用輔助改方將反方向改回正方向。

        第3、4、5、6組后接點(diǎn)不良:正方向改反方向后正常,反方向改回正方向后出現(xiàn)紅光帶。

        FQJ-H回線采集斷線:出現(xiàn)FQJ-H回線采集斷線問題較復(fù)雜,因?yàn)镕QJ-H回線采集是將接車站和發(fā)車站的列控中心所有的區(qū)段的FQJ11-13串聯(lián)在一起進(jìn)行采集,如果其中有一個(gè)區(qū)段FQJ13接點(diǎn)不良,就會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象,一般都是正方向改反方向正常,反方向改回正方向時(shí),老是改不過(guò)去,13 s后恢復(fù)反方向。此現(xiàn)象不出現(xiàn)紅光帶,不能迅速判斷具體的區(qū)段,可以判斷那個(gè)站,有的中繼站可能區(qū)段較多,加大了故障處理難度。

        FQJ-Q回線采集斷線:同上,F(xiàn)QJ-Q回線采集是將接車站和發(fā)車站的列控中心所有的區(qū)段的FQJ21-22串聯(lián)在一起進(jìn)行采集,如果其中有一個(gè)區(qū)段FQJ22接點(diǎn)不良,就會(huì)出現(xiàn)此現(xiàn)象,一般都是正方向改反方向改不過(guò)去。

        FQJ第7組接點(diǎn)不良:會(huì)影響衰耗盒上正、反向表示燈的點(diǎn)亮。

        3 通號(hào)改造后的弊端

        3.1 通號(hào)改造原理

        以北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司為例作說(shuō)明。

        正向采集FQJ第1組后接點(diǎn),反向采集FQJ第2組前接點(diǎn),組合內(nèi)部通過(guò)繼電器接點(diǎn)環(huán)通。修改電路示意圖詳見圖1。

        圖1 修改后的FQJ繼電器接點(diǎn)采集示意圖

        3.2 改造弊端

        改造方案只是簡(jiǎn)單的將FQJ繼電器的第一組接點(diǎn)與第八組接點(diǎn)并聯(lián),形成冗余,解決了FQJ-H回線采集斷線的問題,也就是說(shuō)解決了列控在反向改正向過(guò)程中列控采集斷線的問題,但并沒有從根本解決問題。

        4 改造建議

        4.1 改變繼電器型號(hào)

        現(xiàn)用FQJ繼電器型號(hào)為:JWXC-1700,如上所述,普通型安全接點(diǎn)存在諸多缺點(diǎn),可改為加強(qiáng)型接點(diǎn),加強(qiáng)型繼電器接點(diǎn)存在如下優(yōu)點(diǎn):

        接點(diǎn)材料:采用銀氧化鎘,其基本物質(zhì)為銀(80%-85%),起導(dǎo)電作用,氧化鎘起導(dǎo)熱作用,并具有一定的自動(dòng)吹弧作用,其防粘連性、接觸電阻?。ㄐ∮?.1Ω)等特點(diǎn)。

        接點(diǎn)壓力:前接點(diǎn)壓力為:不小于0.400 N,后接點(diǎn)壓力為:不小于0.300 N。

        接點(diǎn)接觸形式:線接觸,接觸壓力比較集中,在接點(diǎn)閉合與斷開的過(guò)程中,線式接點(diǎn)的表面能延另一接點(diǎn)表面滑動(dòng),表面氧化層與灰塵自動(dòng)脫落起到自動(dòng)凈化的作用,使接觸電阻變小,且接觸電阻穩(wěn)定。

        采用加強(qiáng)型繼電器代替普通繼電器,勢(shì)必會(huì)增加成本,且存在接點(diǎn)不夠用的情況。

        4.2 改變繼電器類型

        采用雙接點(diǎn)繼電器。利用接點(diǎn)冗余,來(lái)增加其可靠性;缺點(diǎn)是增加了成本。

        采用彈力式繼電器。在國(guó)外或者其他行業(yè)已大量使用彈力式繼電器,實(shí)物見圖2。彈簧彈力加銜鐵自身的重力使繼電器落下,加大了落下接點(diǎn)的接點(diǎn)壓力。此方法需要設(shè)計(jì)出符合中國(guó)鐵路國(guó)情的彈力式繼電器,包括與大部分繼電器同樣的電氣特性、尺寸等,適合新建線。

        圖2 彈力式繼電器

        4.3 增加繼電器

        如上所述,在接點(diǎn)數(shù)量不能滿足需求的情況下,可以考慮增加繼電器的方法,接點(diǎn)冗余,減少故障發(fā)生;但此方法會(huì)增加成本,且配線及組合架均會(huì)增加。

        5 高鐵改方電路應(yīng)急處置流程及注意事項(xiàng)

        5.1 改方應(yīng)急處置

        如果正常改方失敗,首先檢查原發(fā)車站是否改為接車站,如果原發(fā)車站未動(dòng)作,則需檢查原接車站是否發(fā)檢測(cè)碼,如不發(fā)檢測(cè)碼,則需檢查原兩站是否滿足改方條件(全區(qū)間空閑,且車站A無(wú)發(fā)車進(jìn)路鎖閉),排除故障后再次改方;如果原接車站已經(jīng)發(fā)檢測(cè)碼,說(shuō)明改方條件滿足,原發(fā)車站未完成改方,需檢查原發(fā)車站(包括其列控中心管轄的中繼站)的改方電路是否有問題(原發(fā)車站及其管轄范圍內(nèi)的FJ及FQJ電路),排除故障后再次改方;若原發(fā)車站已改為接車站,則需檢查原接車站(包括其列控中心管轄的中繼站)的改方電路是否有問題(原接車站及其管轄范圍內(nèi)的FJ及FQJ電路),排除故障后再次改方,直至改方成功。改方應(yīng)急處置流程圖見圖3。

        圖3 改方電路應(yīng)急處置流程圖

        5.2 應(yīng)急注意事項(xiàng)

        原發(fā)車站未改為接車站之前,改方失敗,問題在原發(fā)車站;

        原發(fā)車站改為接車站后,改方失敗,問題在原接車站;

        改方要求檢查兩站間及管轄中繼站所有的FJ及FQJ動(dòng)作到位;

        改方一次有效,若FJ及FQJ采集斷線,列控中心判斷為驅(qū)采不一致,13S后自動(dòng)恢復(fù)原方向;若改方時(shí)出現(xiàn)紅光帶(原接車站或發(fā)車站及管轄中繼站),改方電路繼續(xù)執(zhí)行,方向改變后,保持紅光帶,此時(shí)可用輔助改方改回原方向。

        5.3 其他注意事項(xiàng)

        在日常維修中增加區(qū)間改方試驗(yàn),在改方前中繼站應(yīng)派人應(yīng)急值守;

        出現(xiàn)改方失敗時(shí),應(yīng)及時(shí)調(diào)閱列控維護(hù)機(jī)報(bào)警信息,尤其是FQJ采集斷線等,并改方時(shí)實(shí)時(shí)觀察區(qū)間軌道電路碼序及I/O驅(qū)采的實(shí)時(shí)信息,及時(shí)判斷故障范圍;

        若已判斷出某一個(gè)FQJ不良,應(yīng)對(duì)繼電器進(jìn)行插拔或者更換,若中繼站無(wú)JWXC-1700備品,可臨時(shí)先用微機(jī)監(jiān)測(cè)組合架的JWXC-1700繼電器應(yīng)急處置。

        6 結(jié)束語(yǔ)

        從高鐵列控中心改方電路原理出發(fā),剖析典型故障,分析故障的種類、成因;從器材、原理、實(shí)現(xiàn)方法推敲改造方案,最后總結(jié)故障處理注意事項(xiàng)等。雖然論文已成稿,但仍存在諸多缺點(diǎn),如:改造建議實(shí)現(xiàn)有困難,經(jīng)濟(jì)性不強(qiáng),成本急劇增加,實(shí)施復(fù)雜。但本文旨在徹底解決改方故障,且改造建議有前瞻性,如采用彈力式繼電器,不乏為一種新思路。

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