对电空转辙机控制电路改进的设想

李志兵

(1．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；2．北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070)

1 问题的提出

电空转辙机适用于有压缩空气源的驼峰调车场，是借助于压缩空气完成转换道岔、锁闭道岔和表示尖轨位置的快速道岔转换设备，由于其拉力大，动作快，节省能源，在全路驼峰上广泛使用。但在使用过程中道岔中途转换的现象偶有发生，原因以机械故障和道岔卡阻为多。驼峰溜放下峰的钩车没有动力牵引，而驼峰岔路道岔的转换是在上级道岔占用后，本级道岔才开始转换，一旦本级道岔或转辙机出现问题，事故将不可避免，因此要彻底消除事故是不可能的，但可以通过修改设备或控制电路减少事故发生的概率。

2 电空转辙机工作原理

电空转辙机以空气为转换动力带动道岔转换，电磁先导阀受电路控制导通空气通道，二者缺一不可。

当定(反)位电磁先导阀励磁，换向阀换向，气缸前腔进气，活塞杆缩回，待尖轨与基本轨重新密贴后，接通定(反)位表示电路。

ZK4电空转辙机比ZK3电空转辙机增加电磁锁闭阀，电磁锁闭阀在压力开关控制下处于长期通电状态，当风压高于压力开关接通设定值时，压力开关接通电磁锁闭阀电路，锁闭杆处于缩回状态；当风压低于压力开关断开风压设定值时，压力开关切断电磁锁闭阀电路，锁闭杆伸出，锁闭活塞杆，从而锁闭道岔，保持尖轨位置。

3 驼峰分路道岔控制要求

根据《自动化驼峰技术条件》（TB/T 2306）和《铁路驼峰信号及编组站自动化系统设计规范》（TB 10069），驼峰分路道岔电空转辙机控制要求汇总如下。

分路道岔应采用快动型转辙设备，其转换时间电空转辙机应不大于0.6 s。

分路道岔除自动控制外，应有手动控制的功能，且手动优先于自动控制。

道岔转换设备的动作必须与值班员的操纵意图一致。

分路道岔应与有关的信号机联锁，解体车列时，与驼峰信号无联锁关系。

分路道岔应受进路锁闭、区段锁闭及人工锁闭。

按进路命令转换的分路道岔在车组进入道岔尖轨前自动转换至规定位置。

已被操纵的分路道岔，当车列驶入其区段时，若转辙机自动开闭器尚未断开，则不能再进行转换；若已断开，则应转换到底。

在车组进入分路道岔保护区段前，若道岔在规定时间内不能转换到底时，经操纵或经一定时间（电空转辙机1.0～1.2 s）后道岔应能向原位转换。

道岔恢复应有报警，且必须经人工确认后，该道岔才能再次投入使用。

道岔执行电路应遵循故障-安全原则。

分路道岔表示应与道岔的实际位置一致。

表示电路应与转辙机自动开闭器接点状态一致。

当道岔不密贴时，严禁出现道岔位置表示。

发生挤岔时，应有挤岔报警信息。

4 既有驼峰分路道岔电空转辙机控制电路

根据《驼峰自动集中电路图册》（电号7021）、《关于对驼峰自动集中电路图册分路道岔转辙机控制电路修改的通知》（建技[2001]81号）和《ZK4-170型电空转辙机使用说明书》，现行驼峰分路道岔转辙机控制电路如图1，2所示。

图1 电空转辙机启动部分电路图Fig.1 The circuit diagram of start up part of electropneumatic switch machine

图2 ZK4电空转辙机室外控制电路图Fig.2 The outdoor control circuit diagram of ZK4 electropneumatic switch machine

5 道岔转换过程分析

道岔转换的过程（假设道岔由定位向反位转换）：FS吸起（手柄扳到反位）或FJ吸起（且SZJ吸起）→DCJ落下→反位电磁先导阀得电励磁→换向阀换向→开始转换→DBJ落下→道岔转换→FBJ吸起→反位电磁先导阀失电。

道岔转换过程及动作结果如表1所示。

表1 道岔由定位向反位转换过程及动作结果Tab.1 The process and operation result of the point switching from normal position to reverse position

由表1可知：

第1、2、3、4种情况，操作是安全的。

第5种情况，道岔由定位向反位转换后，反位表示未吸起，道岔再次由反位向定位转换，定位表示也未吸起，道岔处于四开状态。如果此时溜放钩车进入道岔区段，可能会发生脱线事故。控制系统对此现象有一定的防护功能，会对该道岔的上级道岔进行防护，但如果钩车已经压入上级道岔，无法实施防护功能，事故还会发生。控制电路和转换设备无法避免该情况发生。

第6、7种情况，道岔由定位向反位转换后，反位表示未吸起，这时如果钩车跟踪比较紧，后钩车已进入道岔区段，由于保护区段的长度只保护一钩车在道岔启动后转换到底，这时已无法采取防护措施，道岔处于不安全状态，可能会发生脱线事故。控制电路和转换设备无法避免该情况发生。

第8、9种情况，反位电磁先导阀得电励磁后，由于道岔卡阻或机械故障道岔未转动，道岔表示保持不变(DBJ吸起)；当钩车进入道岔区段后，轨道继电器DGJ1落下和DGJ落下，使DCJ反转回和表示一致的位置，即DCJ吸起，但由于DBJ吸起,无法向定位电磁先导阀供电，风路仍保持在反位位置，而只是断开了对原来反位电磁先导阀的供电。当车辆进入后，由于振动使卡阻减小或消失，道岔开始转向反位，可能发生车辆脱线事故。转换设备或控制电路改造后，可以减少该种情况的发生。

当道岔从反位扳向定位时，以上各种情况同样存在。

6 解决方案

针对上述分析结果，对第8、9两种情况，结合电空转辙机设备、继电器控制电路和驼峰控制系统综合解决，最大限度减少这种现象的发生。

6.1 方案一：改进电空转辙机

修改电空转辙机设备，电磁先导阀得电道岔不能转换的情况下，在电磁先导阀失磁后，转辙机不再进行转换，可以彻底解决上述8、9两种情况。本方案不需要修改继电器控制电路和驼峰控制系统，但转辙机设备改动的难度可能比较大。

6.2 方案二：修改电磁锁闭阀供电电路

利用ZK4电空转辙机的电磁锁闭阀，在出现电磁先导阀励磁道岔不能转换的情况下，通过控制电磁锁闭阀的电源，实现对道岔的锁闭。

在电磁锁闭阀的供电电路中增加SJ条件，修改电路如图3所示。

驼峰控制系统正常时，SJ吸起。操纵道岔转换DCJ转极后，在规定的时间（如0.6 s）内，如果原道岔表示仍保持，意味着道岔不能正常转换，驼峰控制系统或人工控制锁闭继电器落下，使电磁锁闭阀失磁锁闭道岔。待室外设备正常后，控制锁闭继电器励磁，道岔恢复正常使用。

图3 电磁锁闭阀供电电路图Fig.3 The power supply circuit diagram of electromagnetic lock valve

本方案修改难度比较小，SJ有多余的节点，电磁锁闭阀的供电电路增加SJ节点，驼峰控制系统修改SJ的控制逻辑。本方案可以有效减少事故的发生概率。但由于SJ落下时间大于2 s，在前后钩车间隔小，后车速度快时，电路可能来不及动作，不能完全避免8、9两种情况。

6.3 方案三：修改电空转辙机室外控制电路

利用既有继电器增加电空转辙机电磁先导阀供电通道，通过修改驼峰控制系统控制时机，在出现异常情况时，使电磁先导阀回到原位。

如图4所示，驼峰控制系统修改道岔控制逻辑，并在道岔转换到位表示构成后切断转换条件。

道岔转换过程（假设道岔由定位向反位转换）：

图4 ZK4电空转辙机室外控制电路修改图Fig.4 The modification diagram of outdoor control circuit of ZK4 electropneumatic switch machine

正常转换：新增的电路在道岔正常启动时不起作用，在道岔转换到位表示构成后，FJ落下前对FK有短暂的持续供电，不影响道岔控制。

转换异常：FJ吸起→DCJ落下,如果原道岔表示仍保持，意味着道岔不能正常转换，在一定时间后，驼峰控制系统或人工控制DJ吸起、FJ落下→DCJ吸起，由于DBJ吸起,使定位电磁先导阀励磁，驼峰控制系统或人工控制DJ落下，切断定位电磁先导阀励磁电路，室外控制电路恢复。

本方案修改难度比较小，DCJ、DBJ、FBJ、DJ、FJ有多余的节点，驼峰控制系统修改道岔转换控制逻辑。本方案可以大大减少事故的发生概率。由于保护区段的长度只保护一钩车在道岔启动后转换到底，如果在等候判断时间内道岔发生转换，在保护区段短、前后钩车间隔小、后车速度快时，电路可能来不及动作，不能完全避免8、9两种情况。