賈浩偉

(通號工程局集團(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碼道岔,大號碼道岔多使用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、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)相對較多,判斷故障點(diǎn)通常需要花費(fèi)大量時間,容易對高速鐵路的正常行車造成較大的干擾,因此對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)包括啟動部件、執(zhí)行部件以及顯示部件3級組件[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),可以使道岔從一個固定的位置轉(zhuǎn)換到另一個/相對的位置。9機(jī)雙動道岔的控制電路具有相似的特征,但它的啟動電路卻更加復(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YCJ,使YCJ↑,經(jīng)YCJ第4組吸起接點(diǎn),YCJF的1-4線圈,使一動和二動YCJF勵磁;當(dāng)QBW組合的DKJ↓、DWJ↓和YCJF↑時,FCJ↑就能夠讓1DQJ經(jīng)FCJ前接點(diǎn)勵磁,而2DQJ也會隨之轉(zhuǎn)極,此時,為尖軌第1至第6臺轉(zhuǎn)轍機(jī)和心軌第1至3臺轉(zhuǎn)轍機(jī)1DQJ繼電器提供勵磁條件。當(dāng)J1和X1的1DQJ3-4線圈經(jīng)FCJ和2DQJ的141-142接點(diǎn)勵磁,當(dāng)1DQJ↑時,它們的1DQJF也會↑,而2DQJ經(jīng)本身的1-2線圈勵磁,這樣一來,三相交流電就會被斷相保護(hù)器DBQ傳輸?shù)睫D(zhuǎn)轍機(jī),使尖軌和心軌第一臺轉(zhuǎn)轍機(jī)同時開始動作,當(dāng)BHJ↑的時候,1DQJ的1-2線圈的自閉電路也會被激活,從而使得電機(jī)驅(qū)動道岔實(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臺轉(zhuǎn)轍機(jī)1DQJ繼電器的勵磁電路,使第2臺轉(zhuǎn)轍機(jī)開始動作;由第2臺轉(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臺轉(zhuǎn)轍機(jī)1DQJ的勵磁電路,使第3臺轉(zhuǎn)轍機(jī)開始動作;如下按照次序,尖軌6臺及心軌3臺轉(zhuǎn)轍機(jī)順序啟動,二動經(jīng)一動DKJ、DWJ吸起接點(diǎn),按照上述順序動作,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,同時也使得道岔的反位表示電路得以連接。

圖1 九機(jī)雙動道岔啟動電路示意圖

(1)在J1和X1的1DQJ↑上,將勵磁電路連接至J2和X2的3-4線圈,然后將勵磁電路的信號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)啟動電路時,應(yīng)當(dāng)仔細(xì)檢查一動QBW組件中的DKJ和DWJ狀態(tài),以確保它們處于落下狀態(tài);在二動啟動電路中,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),并且按照圖1中的虛線框的指示進(jìn)行操作。當(dāng)電機(jī)啟動,J1的1DQJ↑和對應(yīng)的DKJ↑會被激活,電機(jī)便會啟動。接下來,JZBHJ↑和XZBHJ↑會被激活,而DWJ勵磁會被吸起,從而切斷DKJ自閉電路,最終,DKJ會↓,就像圖2一樣。當(dāng)JZBHJ↓、XZBHJ↓、DWJ↓、DKJ↓的操作完成一動轉(zhuǎn)換便可以完美地完成。當(dāng)一動DWJ↓、DKJ↓和2DQJ轉(zhuǎn)極,這樣連接了二動的勵磁電路,這樣就可以確保只有當(dāng)一動動作完成時,才可以繼續(xù)實(shí)施二動。

圖2 DKJ、DWJ電路

(3)當(dāng)三相交流電斷相時,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,BHJ將會受到影響,導(dǎo)致勵磁信號不通,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)一個牽引點(diǎn)的控制電路受損時,可以使用JGAJ↑和XGAJ↑的操作,將其中一個重置,使得另一個重置,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)牽引的雙動道岔在每次操作時,都會配備獨(dú)立的單操作按鈕。在一動操作中,DCJ和FCJ將通過一個單獨(dú)的按鈕與KF相連,而在二動操作中,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,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,正常扳動道岔時,1DQJ繼電器吸起,在BHJ繼電器未吸起時,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的啟動電路,二是用DKJ繼電器的前接點(diǎn)接入尖軌2的1DQJ繼電器的勵磁電路中,記錄本動的DKJ繼電器正確吸起,如圖2所示。道岔啟動后尖軌1的BHJ繼電器吸起,切斷DKJ繼電器的勵磁電路,當(dāng)尖軌6臺轉(zhuǎn)轍機(jī)都動作完成后,JZBHJ繼電器吸起,使DWJ繼電器勵磁吸起,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臺液壓轉(zhuǎn)轍機(jī)構(gòu)成,其中,尖軌被6臺液壓轉(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。

為了確保轉(zhuǎn)轍機(jī)的安全操作,當(dāng)存在2個或更多的外鎖道岔時,必須采取措施使各個轉(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勵磁電路由J1、J2、J3、J4、J5、J6 6個BHJ的前接點(diǎn)組成,當(dāng)這6個牽點(diǎn)的BHJ全部勵磁時,JZBHJ通過1～2線圈勵磁;JQDJ勵磁電路由J1、J2、J3、J4、J5、J6 6個BHJ的后接點(diǎn)組成,常態(tài)保持吸起狀態(tài)。

當(dāng)?shù)啦韯幼鲿r,BHJ的后接點(diǎn)會斷開JQDJ勵磁電路,此時JQDJ靠自身RC電路保持吸起。當(dāng)?shù)啦砣縿幼魍瓿珊?JZBHJ勵磁,構(gòu)成JQDJ的自保電路。若有一臺轉(zhuǎn)轍機(jī)未正常動作,JZBHJ會失勵磁,從而導(dǎo)致JQDJ失去勵磁[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。若某臺轉(zhuǎn)轍機(jī)無法正常運(yùn)行,而BHJ↓→JZBHJ↓一JQDJ也無法保持勵磁狀態(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失去勵磁,將切斷1DQJ的自保電路,使1DQJ失去勵磁斷開與之匹配的轉(zhuǎn)轍機(jī)的啟動電源,1DQJ失去勵磁將斷開后續(xù)轉(zhuǎn)轍機(jī)啟動電路,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。

雙動道岔控制電路技術(shù)要求:雙動道岔需要滿足一組道岔動作完成后,另一組再動作,為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)要求,在9機(jī)雙動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的勵磁電路、尖軌1和心軌1的勵磁電路中,接入DWJ、DKJ的后接點(diǎn),只有在DWJ、DKJ兩臺繼電器全部在落下狀態(tài),才能構(gòu)成道岔的啟動電路,根據(jù)DWJ、DKJ動作原理,可以保證一動動作完成后,才動作另一動。

研究發(fā)現(xiàn),J2轉(zhuǎn)轍機(jī)啟動電路中,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,才能接通1DQJ勵磁電路,但DKJ必須等到J1的1DQJ勵磁、BHJ未動作前才會吸起,吸起后靠DWJ的落下接點(diǎn)接通自保電路。當(dāng)DKJ勵磁不能自保的情況下,導(dǎo)致J2的1DQJ勵磁電路被斷開,使ZBHJ和DWJ勵磁電路不能接通,QDJ緩慢落下后,切斷了轉(zhuǎn)轍機(jī)動作電路,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,應(yīng)該單獨(dú)查看9臺轉(zhuǎn)轍機(jī)的曲線圖像。在操作過程中,不僅需要花費(fèi)大量的時間,還有可能出現(xiàn)嚴(yán)重的疏忽。通過在微機(jī)監(jiān)測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)道岔試驗要徹底,在工程施工階段聯(lián)鎖試驗,主要是對道岔轉(zhuǎn)換、位置核對和切斷表示試驗,這種試驗對大的電路都能試驗到,對一些小電路,對續(xù)操電路有可能都試驗不到,可能導(dǎo)致聯(lián)鎖試驗不徹底。在施工階段聯(lián)鎖試驗,要嚴(yán)格按照驗標(biāo)中道岔試驗記錄表進(jìn)行試驗。

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設(shè)備。其中,控制電路故障的檢測效率低下,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,以期對有關(guān)專業(yè)者有所幫助。