任建新 賴洪濤 田麗娟 鐘志強(qiáng)

摘要：非聯(lián)鎖監(jiān)控模式作為道岔的一種可選模式被諸多鐵路運(yùn)營單位和高等職業(yè)院校釆納，該模式能展示道岔控制的邏輯過程，方便各類職工培訓(xùn)、技能比武等，但由于動(dòng)力電源對表示支路的沖擊，非聯(lián)鎖監(jiān)控模式可用性不高。本研究設(shè)計(jì)了一套滿足非聯(lián)鎖監(jiān)控模式需求的動(dòng)力電源防護(hù)電路，能夠全面防護(hù)動(dòng)力電源沖擊，保障聯(lián)鎖系統(tǒng)工作正常，能用于單機(jī)、多機(jī)等各類交流道岔轉(zhuǎn)轍系統(tǒng)，可靠性及可用性高，電氣參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)、定型生產(chǎn)、施工安裝，應(yīng)用前景廣闊。

關(guān)鍵詞：非聯(lián)鎖;道岔轉(zhuǎn)轍機(jī);防護(hù)電路

中圖分類號：U284.72文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0引言

被譽(yù)為信號三大件之一的道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)是信號專業(yè)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)備[1]，是計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)重點(diǎn)監(jiān)控的室外設(shè)備⑵，隨著軌道交通事業(yè)的持續(xù)向好發(fā)展，更多的交流轉(zhuǎn)轍機(jī)被應(yīng)用于高速鐵路、城市軌道交通等。對交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)化檢修已經(jīng)成為當(dāng)前運(yùn)營企業(yè)信號職工的一項(xiàng)必備核心技能，但由于交流轉(zhuǎn)轍機(jī)采用三相交流電源控制電路復(fù)雜、動(dòng)作力大、轉(zhuǎn)換時(shí)間快、室內(nèi)外距離過長等不利因素，針對交流轉(zhuǎn)轍機(jī)的單項(xiàng)技能培訓(xùn)效果不盡如人意。

非聯(lián)鎖監(jiān)控的單獨(dú)操縱型道岔控制系統(tǒng)已由本團(tuán)隊(duì)研制成功，且投入使用，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示（QHA意為切換按鈕：是一組非自復(fù)式切換裝置）。

圖1中，此時(shí)道岔受計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)監(jiān)控，道岔開通列車運(yùn)行直向運(yùn)行方向，道岔位置狀態(tài)處于定位，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)界面上，該組道岔處于定位表示燈點(diǎn)亮，室內(nèi)室外一致，運(yùn)用良好，處于聯(lián)鎖監(jiān)控模式;與此同時(shí)，可操縱單獨(dú)控制系統(tǒng)一直處于擠岔報(bào)警狀態(tài)，擠岔表示燈一致點(diǎn)亮，故障提示。若在聯(lián)鎖監(jiān)控模式下，將道岔位置做出“假表示”給可操縱單獨(dú)控制系統(tǒng)，對動(dòng)力電源無法進(jìn)行有效防護(hù)，將會(huì)造成道岔位置表示二極管反向擊穿，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)將丟失道岔位置信息，室內(nèi)聯(lián)鎖界面將再次出現(xiàn)擠岔報(bào)警故障現(xiàn)象。

按照上述分析，需要有一套動(dòng)力電源防護(hù)電路，解決非聯(lián)鎖單獨(dú)操縱模式下的聯(lián)鎖系統(tǒng)采集道岔位置狀態(tài)的技術(shù)問題;解決非聯(lián)鎖單獨(dú)操縱模式下的道岔控制電路二極管擊穿的技術(shù)問題。

1電路設(shè)計(jì)

1.1技術(shù)要求

電源防護(hù)電路必須要滿足以下幾項(xiàng)技術(shù)要求，一是功能需求，防護(hù)電路不能影響道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)控制電路正常功能，能起到可靠性很高的動(dòng)力電源防護(hù)作用;二是安全需求，防護(hù)電路不能改變道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)控制電路電氣指標(biāo)，對控制電路表示部分的非線性器件起到有效的保護(hù)作用;三是通用需求，防護(hù)電路不能僅適用于某種單一的道岔轉(zhuǎn)轍型號，要對所有三相交流電源的道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)適用，既可面向地下鐵道信號技術(shù)培訓(xùn)單位，也可面向國家鐵路信號技術(shù)的培訓(xùn)單位。

1.2鐵標(biāo)電路模型分析

1.2.1在用電路

在鐵路運(yùn)營現(xiàn)場，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)對交流轉(zhuǎn)轍機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控⑶，進(jìn)而決定鐵路道岔開通方向，獲取鐵路道岔位置狀態(tài)，因此，道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的良好運(yùn)用工況是保障鐵路運(yùn)輸?shù)淖铌P(guān)鍵因素，直接保障著鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?/p>

對于道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的控制電路，必須要設(shè)計(jì)為安全型電路，要滿足鐵路信號專業(yè)的“故障導(dǎo)向安全”要求。圖2是在用交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)控制電路，控制電路主要有兩部分構(gòu)成，一部分為道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)啟動(dòng)電路，即動(dòng)力電路，動(dòng)力電路采用了三相電源，圖2中的左側(cè)A、B、 C即為三相電源;另一部分是道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)位置狀態(tài)電路，簡稱表示電路，表示電路采用的是經(jīng)過隔離變壓之后的AC110V電源，黑色實(shí)線表示的是道岔的一種位置狀態(tài)（定位）。

在鐵路運(yùn)營現(xiàn)場，道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)控制電路不需做動(dòng)力電源防護(hù)，表示電路中的R（300Q）已經(jīng)起到了良好的防護(hù)作用[5]。但在教學(xué)培訓(xùn)單位，必須要設(shè)計(jì)獨(dú)立的位置狀態(tài)防護(hù)電路，這樣才能實(shí)現(xiàn)對道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)在非聯(lián)鎖控制模式下的有效監(jiān)控，才能在技術(shù)層面嚴(yán)格保障實(shí)踐教學(xué)與設(shè)備安全、人身安全的多重需要。

1.2.2模擬仿真電路

通過對圖2的分析，可以設(shè)計(jì)一種僅用作道岔位置狀態(tài)模擬仿真的電路，省去室外道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)自動(dòng)開閉器接點(diǎn)的邏輯檢查，只保留表示電路中起到半波整流的非線性原件二極管，模擬仿真電路如圖3所示，模擬仿真電路在道岔位置狀態(tài)正常（定位或反位）、故障狀態(tài)時(shí)（擠岔）均能正確工作。

由圖3可以看出，五線制交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)在定位時(shí)，溝通道岔位置狀態(tài)表示的電源線路有X1、X2和 X4，同時(shí)根據(jù)《高速鐵路信號維護(hù)規(guī)則》，道岔在定位時(shí)，XI、X2之間有AC 65V左右的電壓，有DC30V左右的電壓，確保了位置表示繼電器正常工作'可。

1.3動(dòng)力電源防護(hù)電路原理

五線制交流道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)在定位時(shí)（本設(shè)計(jì)中自閉器為1/3閉合），表示電路線路為：X1、X2和X4，定位向反位啟動(dòng)的線路為：XI、X3、X4;在反位時(shí)，反位表示電路線路為：X1、X3和X5，反位向定位啟動(dòng)的線路為： X1、X2、X5;定位向反位啟動(dòng)與反位表示時(shí)的共用線路為XI和X4;反位向定位啟動(dòng)與定位表示時(shí)的共用線路為XI和X5。據(jù)此，需要在XI和X4;XI和X5之間安裝動(dòng)力電源防護(hù)器件，已設(shè)計(jì)好的電路原理如圖4所示。

1.4動(dòng)力電源防護(hù)電路解析

道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)力電源防護(hù)電路主要基于非線性電氣元件和電阻設(shè)計(jì)，該電路利用了道岔控制電路中二極管續(xù)流原理。當(dāng)在聯(lián)鎖系統(tǒng)監(jiān)控模式下，若對道岔進(jìn)行操縱，該電路使得動(dòng)力電源不對稱地加載在異步三相電機(jī)繞組，使得保護(hù)裝置不工作，溝通不了第一道岔啟動(dòng)繼電器的自保電路，瞬間動(dòng)力電源有供出，R4電阻有效防護(hù)動(dòng)力電源，保護(hù)了表示電路中核心器件二極管;若不對道岔進(jìn)行操縱，此動(dòng)力電源仍可靠地工作，給出道岔正確的位置狀態(tài)。

2試驗(yàn)數(shù)據(jù)

道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)力防護(hù)電源設(shè)計(jì)好之后，利用本設(shè)計(jì)研究依托單位新建的9號道岔，9號道岔是一組有5臺三相交流轉(zhuǎn)轍機(jī)控制的高速鐵路道岔，分別組裝了5套道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)力電源防護(hù)電路，采用跟鐵路運(yùn)營現(xiàn)場一樣的生產(chǎn)組織模式，利用師生不在教學(xué)的時(shí)間（天窗），進(jìn)行了道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)力電源防護(hù)電路安裝、調(diào)試、試驗(yàn)、總結(jié)等項(xiàng)目。以9號道岔第5臺（心2）轉(zhuǎn)轍機(jī)為例，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1所列。

3結(jié)論

動(dòng)力電源防護(hù)電路適用于教學(xué)培訓(xùn)單位有兩種道岔控制模式的教學(xué)、實(shí)驗(yàn)場景中，在列車運(yùn)行速度等級持續(xù)提高，培訓(xùn)需求日趨旺盛的未來有較廣闊的應(yīng)用前景，通過本研究，有如下結(jié)論：

（1）動(dòng)力電源防護(hù)電路能有效防護(hù)表示電路中二極管被擊穿;

（2）動(dòng)力電源防護(hù)電路完全可以充當(dāng)鐵路運(yùn)營場景的室外部分;

（3）動(dòng)力電源防護(hù)電路能有效防護(hù)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖組合架零層跳閘;

（4）動(dòng)力電源防護(hù)電路能有效防止道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)保護(hù)系統(tǒng)工作，防止電源持續(xù)輸出;

（5）動(dòng)力電源防護(hù)電路有良好的定型工程設(shè)計(jì)潛質(zhì)，可以全部封裝在鐵路信號繼電器組匣中。

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