提速道岔控制电路分析及问题探讨

达兴亮

(中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063)

提速道岔在国内高速铁路中得到广泛使用，与之配套的交流道岔控制电路也得到大量设计应用。北京全路通信信号研究设计院集团有限公司于2005年在原铁道部的组织下研发设计了交流道岔控制电路图册（DS0501），该图册适用于车站信号室内设备为6502电气集中联锁，室外为380 V三相交流ZYJ7型电液转辙机或S700K，ZDJ9型电动转辙机牵引道岔转换的控制电路。随着计算机联锁（CBI）的发展，该电路在交流道岔接口电路中也得到广泛使用。本文以交流道岔控制电路技术条件为依据，对现有的道岔控制电路进行细致分析，探讨在故障或特殊情况下该电路的几点不完善之处，并给出相应的解决方案，且将该解决方案用于在建商合杭铁湖州南站的站改设计中。

1 交流道岔控制电路的技术要求

1）道岔开始转换或转换过程中，三相交流电源任一相断电，室时外电机不得启动或停止转动。

2）多机牵引的道岔尖或心轨中有一台电机不启动时，应该切断牵引该尖或心轨全部转辙机的电源，让电机停止转动。

3）多机牵引的道岔尖、心轨各设置一个加铅封的非自复式故障按钮。道岔其中一牵引点控制电路故障时，按下故障按钮，由其他牵引点带动道岔转动。

4）道岔转换完毕，应能够自动切断动作电路。转辙机需要在规定时间内转换完毕，如果在30 s内还没有转换到位，应停止转辙机的转动。

5）即保证道岔无论转到什么位置，都可以随时手动操纵方法，使它向回转。

6）双动道岔需要满足一动动完动二动。

7）多机牵引道岔为错开电机启动的电流峰值，采用转辙机顺序启动。

2 5机道岔控制电路分析

三相交流五线制道岔控制电路，按照动作过程，由启动电路、动作电路和表示电路构成。启动电路是接受CBI指令的电路，动作电路是转辙机牵引道岔动作的电路，表示电路是把道岔位置反映到室内的电路。启动电路是道岔控制电路中最重要也是容易出现故障的电路，故本文主要分析5机牵引的启动电路。

2.1 一启动电路分析

一启动电路能够检查轨道继电器（GJ）和道岔允许操作继电器（YCJ）的条件，是道岔控制电路的第一级电路，保证轨道区段有车或进路锁闭时道岔不能启动转换。

1DQJ励磁并使2DQJ转极后，三相电通过限时保护器DBQ-S送到转辙机，保护继电器BHJ吸起，1DQJ的1-2线圈通过BHJ前接点构成自闭电路。在道岔开始转换时，如果三相电断相，所有牵引点的BHJ继电器都不能励磁，从而断开1DQJ自闭电路，导致道岔不能转换，满足了技术要求。

BHJ接在DBQ-S的相关接点上，它有3个重要作用：在三相交流电任何一相断电时，保护继电器会落下，从而切断1DQJ自闭电路。BHJ会在转辙机动作超时（13 s或30 s）时落下，切断1DQJ自闭电路。道岔转换到位后，BHJ落下切断三相电源，1DQJ落下，接通道岔的位置表示电路。BHJ这些特性及串接到1DBJ自闭电路中的设计满足了技术条件。

道岔电机应能按顺序错峰启动，以防电源屏的功率过大。这可以通过利用1DQJ缓吸特性，除第一点，其他牵引点的1DQJ励磁电路中串入上一个牵引点1DQJ前接点，作为本牵引点启动的条件，从而完成多机错峰启动目的，满足技术条件，如图1所示。

图1 错峰启动原理图Fig.1 Schematic diagram of staggering peak start-up

2.2 切断保护电路

切断保护电路由总保护继电器电路和切断继电器电路构成如图2、3所示。尖轨和心轨各有一组控制电路。

正常工作时CBI发出道岔动作指令，各个牵引点的1DQJ吸起后，对应BHJ依次吸起。ZBHJ在所有牵引点的BHJ吸起后吸起。第一个牵引点的BHJ吸起后虽然切断了QDJ励磁电路，但是QDJ可以通过线圈上跨接的RC电路保持吸起状态。在RC放完电之前，QDJ由于ZBHJ的吸起而继续保持自闭吸起。

故障情况下，当CBI系统发出道岔动作指令，道岔中任一个牵引点的转辙机不能启动时，其BHJ继电器不能正常吸起，切断ZBHJ的励磁电路。BHJ吸起后切断QDJ的励磁电路，QDJ依靠自身缓放特性保持吸起，缓放时间结束后，由于ZBHJ落下导致QDJ的自闭电路断开，QDJ↓，切断道岔尖轨或心轨所有牵引点的1DQJ自闭电路，使道岔停止转动，满足技术要求。

图2 总保护继电器电路Fig.2 Total protection relay circuit

图3 切断继电器电路Fig.3 Cutoff relay circuit

在确定故障后，按下故障按钮，使QDJ重新励磁，室内外人员共同配合其他牵引点转化到位。单动道岔和双动道岔JAGJ接法不一样，单动先励磁ZBHJ，再由ZBHJ励磁QDJ。双动道岔由于存在动作开始继电器DKJ和动作完成继电器DWJ的电路，直接励磁QDJ电路，如图3“虚框2”所示。JAGJ的设置满足技术条件。

当道岔在转化过程中由于故障卡住不能转换到位，比如道岔与钢轨间有碎石。这时，道岔会一直处于转换状态，直到30 s后，BHJ落下，才会切断电路。为消除这种情况，在QDJ电路中串了复位继电器FWJ（如图3“虚框1”中所示）。道岔在转换过程中，CBI在一定的时间内未收到道岔转换到位的表示信号时，可以驱动FWJ励磁（3 s），使QDJ失磁落下。3 s后FWJ落下，电路恢复到初始状态，此时CBI可以单操道岔回转。FWJ继电器的设置满足技术条件。

2.3 双动道岔传递启动电路

双动道岔交流控制电路需要满足一动动完动二动的要求，用于降低电源屏的输出。每动道岔设置DKJ和DWJ电路，构成传递启动电路，满足技术条件，如图4所示。

双动道岔每一动的1DQJ励磁电路中相互串入另一动的DKJ和DWJ的后接点。当第一动开始动作时，其DKJ在第一点1DQJ吸起后励磁，切断另一动的启动电路，使第二动不能动作。这保证第一动一旦启动，必须全部动完后第二动才能动。而两个道岔到底哪个先动，是通过在第二动的1DQJ励磁电路的KF电源末端接入第一动道岔T5S组合中2DQJ的接点来完成。这样第二动先动时，由于KF电源被第一动还未转极的2DQJ切断，导致二动不能先动作，做到了双动道岔启动时第一动先动，如图5 所示。

3 提速道岔控制电路的问题探讨

图4 DKJ、DWJ继电器电路原理Fig.4 Schematic diagram of DKJ and DWJ relay circuit

图5 确保第一动先动的原理图Fig.5 Schematic diagram of ensuring the first motion to move firstly

在实际设计和运营中，有些问题的出现暴露了道岔控制电路不完善之处。本节对一些问题进行探讨，并给出可行的解决方案。且将这些解决方案用于商合杭铁路湖州南站站改设计中。

3.1 故障按钮继电器GAJ电路的问题

在分析故障按钮继电器电路时发现，单动道岔和双动道岔GAJ的位置不一样，单动道岔的GAJ串接到ZBHJ的励磁电路中先使ZBHJ励磁，进而使QDJ励磁，如图2所示。而双动道岔的GAJ串接到QDJ的励磁电路中直接使QDJ励磁，如图3的“虚框2”所示。

这两种方式都可以使QDJ励磁，但是在双动道岔中，由于DKJ和DWJ的电路中有ZBHJ的条件，如果用GAJ励磁ZBHJ，会影响DKJ电路，进而影响道岔的启动电路，故直接用GAJ励磁QDJ电路。单动道岔由于不存在DKJ和DWJ的电路，故先励磁ZBHJ，进而再励磁QDJ。

工程设计中两种不同的方式容易给设计者造成疑惑，考虑到单动道岔的GAJ直接励磁QDJ不会存在安全问题，一定程度上还会避免由于ZBHJ电路故障导致不能通过GAJ进行单操的问题，所以将单动道岔的GAJ电路也串接在QDJ继电器的励磁电路中，与双动道岔保持一致。

商合杭铁路湖州南站的信号站改中，涉及到双动道岔改为单动道岔时，GAJ利用本方法，依然按照双动道岔的方式串接。

3.2 ZBHJ的自闭电路中串1DQJ的问题

ZBHJ的自闭电路中串入了1DQJ的条件，如图2所示。在对ZBHJ的电路进行分析后，发现该条件没有任何作用，还会导致在更换1DQJ、1DQJF等继电器之后，道岔转化不到位的故障。下面对这种情况进行分析。

当T5S组合中内部的2DQJ转极后，1DQJ就开始缓放，但是根据ZBHJ的电路可知，1DQJ保持吸起的时间至少要保证ZBHJ吸起，且道岔转化完成。如果道岔还没有转换完，T5S中的1DQJ就缓放结束落下，则ZBHJ的自闭电路就会被切断，导致QDJ落下，而不能使电路转化完成。对于5点牵引的道岔来说，T5S中的1DQJ在缓放的时间内，J1至少有3个继电器（2DQJ，BHJ,1ZBHJ），J2和J3有4个继电器（1DQJ，2DQJ,BHJ，1ZBHJ）要动作（心轨和尖轨一样，这里以尖轨为例）。也就是说，至少有11个继电器的吸起时间会影响到1DQJ的缓放时机，导致ZBHJ不能自闭，进而导致道岔不能转换到位。

由于将1DQJ串到ZBHJ的自闭电路中没有任何好处，还会带来上面所分析的故障。故为使这种情况不发生，去掉ZBHJ自闭电路中1DQJ的前接点。

该问题曾经在沪昆线松林车站发生过，本次湖州南站道岔电路中取消1DQJ的串接条件，避免实际运营中同样问题出现。

3.3 ZBHJ 电路中RC电路的问题

在分析ZBHJ的电路时发现，ZBHJ自闭电路线圈上跨接了电阻、电容组成的RC电路。当所有转辙机转换完成后，各个牵引点的BHJ相继落下。ZBHJ会在RC电路的影响下缓放落下，避免了DKJ在第一牵引点1DQJ缓放期间经过其前接点和1ZBHJ的后接点重新励磁。

DKJ和DWJ电路只和尖轨的1ZBHJ有关，在实际工程设计中，由于对1ZBHJ和DKJ, DWJ电路的理解不深刻，导致在心轨的2ZBHJ自闭电路两边也串了该RC电路。当然这样的做法也可以理解成“为了和双动道岔保持一致”，但将心轨2ZBHJ自闭电路两端的RC电路去掉，可以节约工程投资。本解决方案同样也用于湖州南站的站改设计当中。

4 结束语

本文以交流道岔控制电路技术条件为依据，对现有的道岔控制电路进行细致分析，并探讨在故障或特殊情况下该电路的几点不完善之处，并给出相应解决方案。这些解决方案被用于湖州南站站改设计当中。希望本文对交流道岔控制电路的设计及运营维护起到一定的作用。文中不足之处，还望广大同仁批评指正。