陳 杰，任哲宗，王 茜，于 壯，王炳乾

（青島地鐵運(yùn)營有限公司，山東青島 266000）

青島地鐵3號(hào)線正線道岔采用ZDJ9交流轉(zhuǎn)轍機(jī)雙機(jī)牽引方式。日常發(fā)現(xiàn)，道岔頻繁轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)造成2DQJ繼電器加強(qiáng)接點(diǎn)出現(xiàn)拉弧灼燒氧化、接觸不良的現(xiàn)象，道岔表示二極管存在被瞬間啟動(dòng)電流擊穿損壞的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致道岔電路無法接通，導(dǎo)致道岔失表故障。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，對(duì)ZDJ9道岔控制電路進(jìn)行優(yōu)化研究，防止2DQJ拉弧、二極管擊穿的風(fēng)險(xiǎn)，提高道岔設(shè)備的整體可靠性。

1 ZDJ9道岔控制電路組成

ZDJ9交流轉(zhuǎn)轍機(jī)采用三相交流五線制道岔控制電路，分為道岔表示電路和道岔啟動(dòng)電路兩部分。其中道岔啟動(dòng)電路是動(dòng)作轉(zhuǎn)轍機(jī)、轉(zhuǎn)換道岔的電路，道岔表示電路是反映道岔位置的電路。

道岔控制電路主要由室內(nèi)繼電器組合（道岔JDD組合、道岔JDF組合）、防雷分線柜、室外電纜盒（HZ24）和轉(zhuǎn)轍機(jī)（ZDJ9）相連組成。其中室內(nèi)部分主要包含表示變壓器(BD1-7)、允許操作道岔繼電器（YCJ）、一啟動(dòng)繼電器（1DQJ）、二啟動(dòng)繼電器（2DQJ）、一啟動(dòng)復(fù)示繼電器（1DQJF）、道岔定位操縱繼電器(DCJ)、道岔反位操縱繼電器（FCJ）、道岔定位表示繼電器（DBJ）、道岔反位表示繼電器（FBJ）、斷相保護(hù)器（DBQ）、道岔保護(hù)繼電器（BHJ）、切斷道岔啟動(dòng)繼電器（QDJ）、阻容盒（RC）和熔斷器（RD x）等設(shè)備組成。

2 ZDJ9道岔控制電路原理

2.1 道岔啟動(dòng)電路

ZDJ9道岔控制電路，采用分級(jí)控制方式控制道岔轉(zhuǎn)換，其中X1通過1DQJ繼電器前接點(diǎn)接至A相，由1DQJ繼電器檢查聯(lián)鎖條件，符合要求后接通1DQJ勵(lì)磁電路；X2、X4通過2DQJ繼電器接點(diǎn)區(qū)分定、反位，接至B相；X3、X5通過2DQJ接點(diǎn)區(qū)分定、反位，接至C相，由2DQJ繼電器控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)換方向，以決定將道岔轉(zhuǎn)換至定位還是反位。工作原理分析如下（以J1定位向反位轉(zhuǎn)換為例）：

1）當(dāng)操縱道岔由定位向反位轉(zhuǎn)換時(shí)，使1DQJ吸 起，1DQJ勵(lì) 磁 電 路 為：KZ24→YCJ21-22→DGJ31-32→1DQJ3-4線圈→2DQJ141-142→FCJ21-22→KF24；

2）1DQJ自閉電路為：KZ24→QDJ43-41→1DQJ1-2線圈→BHJ32-31→1DQJ32-31→KF24；

3）1DQJ吸起后，1DQJF隨之吸起，1DQJF勵(lì)磁電路為：KZ24→1DQJF1-4線圈→1DQJ32-31→KF24；

4）1DQJF吸起后接通2DQJ轉(zhuǎn)極電路，其2DQJ勵(lì)磁電路為：KZ24→1DQJF41-42→2DQJ2-1線圈→FCJ21- 22→KF24。

當(dāng)室內(nèi)1DQJ、1DQJF吸起，2DQJ轉(zhuǎn)極后構(gòu)成三相交流電動(dòng)機(jī)電路。A、B、C三相動(dòng)作電源經(jīng)斷路器進(jìn)入斷相保護(hù)器DBQ，以及1DQJ、1DQJF、2DQJ接點(diǎn)，由X1、X3、X4線向室外送電，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)轍機(jī)第三排接點(diǎn)斷開，切斷定位表示電路，接通第四排接點(diǎn)，其電路分別如下：

1）A相啟動(dòng)電回路：A相→RD1→DBQ11-21→1DQJ12-11→X1→電動(dòng)機(jī)U1；

2）B相啟動(dòng)電回路：B相→RD2→DBQ31-41→1DQJF12-11→2DQJ111-113→X4→轉(zhuǎn)轍機(jī)接點(diǎn)11-12→遮斷開關(guān)K03-04→電動(dòng)機(jī)W1；

3）C相啟動(dòng)電回路：C相→RD3→DBQ51-61→1DQJF22-21→2DQJ121-123→X3→轉(zhuǎn)轍機(jī)接點(diǎn)13-14→遮斷開關(guān)K02-01→電動(dòng)機(jī)V1。

2.2 道岔表示電路

道岔由定位轉(zhuǎn)換至反位，反位表示接點(diǎn)接通道岔表示電路：

1）BD1-7/II-3→R1→1DQJ23-21→2DQJ131-133→FBJ1-4→X5→轉(zhuǎn)轍機(jī)接點(diǎn)器41-42→K04-03→電動(dòng)機(jī)繞組W1→電動(dòng)機(jī)繞組U1→X1→1DQJ11-13→BD1-7/II-4；

2）BD1-7/II-3→R1→1DQJ23-21→2DQJ131-133→1DQJF23-21→2DQJ121-123→X3→轉(zhuǎn)轍機(jī)接點(diǎn)23-24→轉(zhuǎn)轍機(jī)接點(diǎn)45-46→二極管8-7→自動(dòng)開閉器26-25→電動(dòng)機(jī)繞組V1→電動(dòng)機(jī)繞組U1→X1→1DQJ11-13→BD1-7/II-4。

3 目前ZDJ9道岔控制電路存在的問題

ZDJ9道岔控制電路存在2DQJ繼電器第一、二組加強(qiáng)接點(diǎn)拉弧灼燒氧化，產(chǎn)生接點(diǎn)接觸不良的現(xiàn)象，因2DQJ第一組前接點(diǎn)與第二組后接點(diǎn)為表示共用接點(diǎn)，接點(diǎn)氧化導(dǎo)致道岔失表故障；現(xiàn)場(chǎng)調(diào)閱信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)動(dòng)作電流曲線發(fā)現(xiàn)：道岔啟動(dòng)最高瞬間峰值電流能達(dá)到6 A。

道岔表示二極管采用兩并三串結(jié)構(gòu)，額定電流3 A ，反向耐壓大于1 000 V。經(jīng)比對(duì)：道岔啟動(dòng)的瞬間峰值電流約為道岔表示二極管額定電流的2倍。證明道岔啟動(dòng)時(shí)接通的瞬間啟動(dòng)電流太大，道岔表示二極管存在被瞬間啟動(dòng)電流擊穿的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致道岔失表故障。

3.1 道岔由定位向反位轉(zhuǎn)換

道岔由定位向反位轉(zhuǎn)換時(shí)，在1DQJ、1DQJF勵(lì)磁后，B相電啟動(dòng)電回路通過2DQJ第一組后接點(diǎn)與定位表示回路構(gòu)成啟動(dòng)電回路，如圖1所示。在2DQJ轉(zhuǎn)極時(shí)，2DQJ第一組前接點(diǎn)處于帶電狀態(tài)，所以接點(diǎn)轉(zhuǎn)極分離時(shí)，會(huì)產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象。道岔表示二極管與A相電啟動(dòng)電回路、B相電啟動(dòng)電回路構(gòu)成閉合回路，存在被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。C相電啟動(dòng)電回路由于41-42接點(diǎn)斷開沒有構(gòu)成回路，所以2DQJ第二組前接點(diǎn)動(dòng)作時(shí)沒有拉弧現(xiàn)象。

圖1 道岔反操時(shí)啟動(dòng)電通過表示回路形成回路Fig.1 When the switch is operated to the reverse position, the starting power passes through the indication circuit to form a circuit

3.2 道岔由反位向定位轉(zhuǎn)換

道岔由反位向定位轉(zhuǎn)換時(shí)，在1DQJ、1DQJF勵(lì)磁后，C相電啟動(dòng)電回路通過2DQJ第二組后接點(diǎn)與反位表示回路構(gòu)成啟動(dòng)電回路，如圖2所示。在2DQJ轉(zhuǎn)極時(shí)，2DQJ第二組后接點(diǎn)處于帶電狀態(tài)，所以接點(diǎn)轉(zhuǎn)極分離時(shí)，會(huì)產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象。道岔表示二極管與A相電啟動(dòng)電回路、C相電啟動(dòng)電回路構(gòu)成閉合回路，存在被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。B相電啟動(dòng)電回路由于11-12接點(diǎn)斷開沒有構(gòu)成回路，所以2DQJ第一組后接點(diǎn)沒有拉弧現(xiàn)象。

圖2 道岔定操時(shí)啟動(dòng)電通過表示回路形成回路Fig.2 When the switch is operated to the normal position, the starting power passes through the indication circuit to form a circuit

通過上述分析，可以得出當(dāng)前道岔電路存在以下問題：在道岔操縱時(shí)，1DQJ、1DQJF及2DQJ存在動(dòng)作時(shí)差，2DQJ的轉(zhuǎn)極條件為1DQJF吸起，在2DQJ轉(zhuǎn)極前這個(gè)時(shí)間，兩相動(dòng)作電通過2DQJ接點(diǎn)形成了一個(gè)回路，導(dǎo)致二極管存在被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)；2DQJ帶電轉(zhuǎn)極動(dòng)作，易產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象。

4 ZDJ9道岔控制電路優(yōu)化改進(jìn)方案

道岔失表故障會(huì)導(dǎo)致列車不能折返，大量乘客滯留車站，嚴(yán)重影響市民乘車體驗(yàn)。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，故對(duì)ZDJ9道岔控制電路進(jìn)行優(yōu)化研究，來防止2DQJ繼電器拉弧、二極管擊穿的風(fēng)險(xiǎn)，避免道岔失表故障。

道岔由反位向定位轉(zhuǎn)換時(shí)，A、C兩相啟動(dòng)電回路通過X1端子、X3端子構(gòu)成回路；道岔由定位向反位轉(zhuǎn)換時(shí)，A、B兩相啟動(dòng)電回路通過X1端子、X2端子構(gòu)成回路，其中共用部分為X1端子→U1線圈→V1線圈→D14端子→35接點(diǎn)。并且閉合回路構(gòu)成的時(shí)機(jī)是1DQJ和1DQJF吸起，2DQJ還未轉(zhuǎn)極之前（其時(shí)長約為0.07～0.12 s），因此在1DQJF吸起之前斷開閉合回路將表示電路與啟動(dòng)電路隔離，繼電器動(dòng)作順序?yàn)椋?DQJ↑→1DQJF、1DQJF'↑→2DQJ轉(zhuǎn)極，即在室內(nèi)道岔JDF組合增加一臺(tái)1DQJF'繼電器，并在轉(zhuǎn)轍機(jī)D14端子→35接點(diǎn)之間加入一組室內(nèi)新增1DQJF'接點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)表示電路和啟動(dòng)電路隔離。具體方法如下。

1）室內(nèi)部分

a.在既有室內(nèi)道岔JDF組合空位新增加一臺(tái)1DQJF'繼電器，繼電器類型選用JWJXC-480。將X1使用1DQJ第一組接點(diǎn)修改為1DQJF'第一組接點(diǎn)，如圖3所示。

圖3 改用1DQJF＇電路Fig.3 The original circuit diagram has been changed to 1DQJF' circuit diagram

即A相啟動(dòng)電回路修改為：A相→RD1→DBQ11-21→1DQJF'12-11→X1→電動(dòng)機(jī)U1。

b.新增室內(nèi)1DQJF'繼電器與既有1DQJ繼電器第一組接點(diǎn)相連，構(gòu)成1DQJF'勵(lì)磁電路，如圖4所示。

圖4 1DQJF＇勵(lì)磁電路Fig.4 1DQJF' energizing circuit diagram

即新增1DQJF＇勵(lì)磁電路為：KZ24→1DQJF＇1-4線圈→1DQJ12-11→KF24。

2）室外部分

a.新增轉(zhuǎn)轍機(jī)端子D15，拆除既有轉(zhuǎn)轍機(jī)端子D14與第三排接點(diǎn)35間連線。

b.通過室外箱盒、防雷分線柜、組合柜等用電纜將室內(nèi)新增1DQJF'繼電器第二組中接點(diǎn)和后接點(diǎn)分別接至轉(zhuǎn)轍機(jī)D14和35，如圖5所示。

圖5 優(yōu)化后道岔控制電路Fig.5 Optimized switch control circuit diagram

即表示電路共用部分修改為：X1端子→U1線圈→V1線圈→端子D14→X10→1DQJF'21-23→X9→端子D15→接點(diǎn)35。

5 優(yōu)化前后試驗(yàn)對(duì)比

為對(duì)優(yōu)化道岔控制電路進(jìn)行驗(yàn)證，在青島地鐵3號(hào)線安順車輛段培訓(xùn)中心進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。

1）用示波器在優(yōu)化道岔控制電路二極管兩端進(jìn)行測(cè)試。經(jīng)多次定操、反操試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)有交流電380 V半波流過二極管。

2）對(duì)比優(yōu)化道岔控制電路與既有道岔控制電路2DQJ繼電器接點(diǎn)拉弧的情況。分別采用2組ZDJ9轉(zhuǎn)轍機(jī)，一組采用既有道岔控制電路，另外一組采用優(yōu)化道岔控制電路。每天模擬3號(hào)線青島北站折返道岔動(dòng)作次數(shù)，同時(shí)操縱兩組道岔，截止目前已有6個(gè)月時(shí)間。經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)：每次動(dòng)作時(shí)，既有道岔控制電路2DQJ繼電器接點(diǎn)拉弧現(xiàn)象非常明顯，且2DQJ繼電器接點(diǎn)出現(xiàn)灼燒變黑情況，而優(yōu)化道岔控制電路2DQJ繼電器接點(diǎn)光亮如新，且2DQJ繼電器轉(zhuǎn)極時(shí)，無拉弧現(xiàn)象。

6 結(jié)語

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，研制新型道岔控制電路，提出表示電路和啟動(dòng)電路隔離技術(shù)。將表示電路與啟動(dòng)電路隔離開來，保證了在操縱道岔時(shí)啟動(dòng)電不會(huì)通過表示回路構(gòu)成回路，解決2DQJ繼電器接點(diǎn)拉弧灼燒氧化及道岔表示二極管被擊穿問題，降低道岔設(shè)備故障率，提升設(shè)備安全可靠程度，減少停車、晚點(diǎn)而造成的經(jīng)濟(jì)損失、輿情問題為目的。

該道岔控制電路優(yōu)化方法施工簡單便捷，實(shí)用性強(qiáng)，能夠有效的提高2DQJ繼電器的使用壽命，既適用于城市軌道交通，又適用于高速和普速鐵路，在新建線路上可以直接利用，可推廣性強(qiáng)，有助于更好的保障行車安全和提高行車效率。