顧建春 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司上海電務(wù)段

目前鐵路信號(hào)設(shè)備電源均有兩路可靠冗余供電，如果當(dāng)其中I路電源發(fā)生故障，能有效切換倒II路使用，并不影響信號(hào)設(shè)備正常使用。但目前部分電源屏在控制這兩路電源切換的電路中存在一定問題，一旦電源切換的電路本身發(fā)生故障，極易造成兩路電源全部斷供，形成信號(hào)設(shè)備失電危害。

本文主要針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)的典型案例，通過分析研究，改進(jìn)電源屏兩路電源切換電路的結(jié)構(gòu)，提高電源屏供電可靠性，確保信號(hào)設(shè)備安全。

1 問題案例分析

某站信號(hào)電源屏I/II 路電源突然發(fā)生同時(shí)停電，導(dǎo)致全站軌道電路紅光帶、信號(hào)機(jī)滅燈，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)處理人員應(yīng)急使用直供后恢復(fù)正常，影響時(shí)間較長(zhǎng)，打亂了列車的正常運(yùn)行秩序。

1.1 現(xiàn)象確認(rèn)

出現(xiàn)電源屏I/II 路電源同時(shí)斷電現(xiàn)象后，立即組織現(xiàn)場(chǎng)人員從信號(hào)集中監(jiān)測(cè)曲線、報(bào)警信息及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備排查等入手，進(jìn)行深度分析查找，發(fā)現(xiàn)如下現(xiàn)象：

一是從微機(jī)監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)電源屏I/II 路輸入電壓同時(shí)降至0 V，外電網(wǎng)電壓正常。調(diào)閱同一時(shí)間段電源屏所有電壓均降至0 V，瞬間無電輸出，造成全站軌道電路紅光帶、信號(hào)機(jī)滅燈故障。

二是外觀檢查中發(fā)現(xiàn)用于電源切換的兩路交流接觸器均處于落下斷開狀態(tài)，用于控制這兩路交流接觸器的PDB 板有1個(gè)指示燈滅燈。

1.2 原因分析

從該電源屏切換電路原理進(jìn)行分析，I/II 路電源切換電路是由PDB 板件、切換按鈕及交流接觸器勵(lì)磁線圈組成。PDB 板控制I/II 路切換采用高壓吸合、低壓保持工作原理，即在交流接觸器利用輸入電壓高壓瞬間吸合，然后利用常閉輔助觸點(diǎn)串聯(lián)原理，吸合后立即切斷高壓，經(jīng)阻容元件續(xù)流轉(zhuǎn)由低壓保持信號(hào)（10 V-13 V 直流），一直加載到交流接觸器線圈，利用電磁保持原理使交流接觸器繼續(xù)保持吸合狀態(tài)。電源屏系統(tǒng)原理圖見圖1。

圖1 電源屏系統(tǒng)原理圖

通過上述兩個(gè)現(xiàn)象，基本可以判斷用于控制兩路交流接觸器的PDB 板出現(xiàn)故障停止工作，造成了I/II 路交流接觸器均無法保持吸合，導(dǎo)致全站停電故障發(fā)生。

進(jìn)一步對(duì)PDB 板件測(cè)試情況分析，發(fā)現(xiàn)起續(xù)流作用的電解電容C309、C307老化失效（見圖2），容值基本干涸消失，造成交流接觸器吸合后無法保持，導(dǎo)致斷電情況發(fā)生。該板件無冗余設(shè)備，出現(xiàn)故障后直接導(dǎo)致電源屏兩路停電，電源屏冗余切換電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在一定問題。

圖2 PDB板件部分原理圖

2 解決方案

經(jīng)過分析我們發(fā)現(xiàn)輔助電源用于PDB 切換板運(yùn)放、比較器、數(shù)字電路、交流接觸器維持電路的供電，由于輔助電源供電方式只有一路供電，所以一旦PDB 發(fā)生不良，直接導(dǎo)致兩路電源交流接觸器無法正常工作，形成了典型的“假兩路”電源。也是本次案例中為何單一元器件故障會(huì)導(dǎo)致全站兩路電源同時(shí)斷電的主要原因，因此需要改進(jìn)輔助電源供電方式來提高PDB工作的可靠性。

PDB 板供電方式具體改進(jìn)方案：將原來的一路輔助電源單獨(dú)供電，改成兩路輔助電源冗余供電，輸入兩路AC220 V經(jīng)整流橋整流及電容濾波電路輸出DC310V，經(jīng)反激式開關(guān)電源隔離輸出兩路電源，分別是VCC11、VCC22、VCC31、VCC32、VE11、VE22（見圖3、圖4），通過隔直二極管輸出VE、VCC、VCC1 用于后級(jí)芯片供電，VE 維持接觸器吸合（見圖5）。使用并聯(lián)冗余雙輔助電源供電，提高產(chǎn)品可靠性及穩(wěn)定性。

圖3 第一路輔助供電

圖4 第二路輔助供電

3 效果驗(yàn)證

通過優(yōu)化PDB 板件切換電路供電方式，由原來的一路輔電改為兩路獨(dú)立輔電進(jìn)行供電，以此來提高板件工作可靠性。

上述電路修改方案得到了設(shè)計(jì)及專業(yè)廠家的認(rèn)同，通過相關(guān)批復(fù)后，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了電路修改試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果證明，因主要板件單一故障導(dǎo)致電源屏雙路電源故障的情況得到有效杜絕，且操作性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)。