双动道岔继电器瞬间落下问题的研究及改进

毕彬杰，夏齐林

（中国铁路上海局集团有限公司 上海高铁基础设施段，1.工程师，2.高级工程师，上海 201900）

1 引言

随着高速铁路的不断发展，列车运行速度不断提升，对高速铁路的道岔设备提出了更高的要求。高速铁路双动道岔主要安装于咽喉区，用于高铁列车上下行线路的转换，在高速铁路列车运行过程中起到非常重要的作用。近期沪宁城际、沪杭高铁等线路多站出现双动道岔电压波动问题，电压波动往往是设备故障发生前的先兆现象，因此必须认真对待这类问题。现从信号集中监测入手，对分动外锁闭双动道岔动作电路进行分析研究。

2 问题的发现及原因分析

2.1 问题现象描述

2019年12月10日沪宁城际苏州园区站4#道岔心轨第一牵引点（下文用4#X1表示）反表电压在2#道岔扳动瞬间变化较大（2#-#4道岔为双动道岔，2#道岔先动、4#道岔后动），12月9日03:22反表交流电压由61V下降至46.5V，直流电压由21.5V下降至14.6V。2020年1月5日0:54分4#道岔尖轨第一牵引点（下文用4#J1表示）定表电压波动，交流波动2.7V，直流波动8.6V。2020年1月8日23:59：31-23:59:33，在2#/4#道岔扳至反位10s后，4#J1反表电压无车情况下有一次交流升高2.1V，直流下降6.4V。同时4#X1反表交流电压上升0.6V，直流电压下降0.7V波动现象。

2.2 监测分析

通过信号集中监测，调阅苏州园区站2#/4#道岔历史开关量，筛选出2#/4#道岔相关数据。确认4#J1-1DQJ、4#X1-1DQJ继电器在2#道岔动作开始后存在瞬间落下的现象，同时分析还发现2#X2-1DQJ存在先于2#J3-1DQJ动作的现象，如表1所示，监测回放站场信息可明显识别X2表示灯先于J3熄灭：

表1 继电器动作时间

由表1可知，4#J1-1DQJ、4#X1-1DQJ继电器在2#道岔动作开始后存在瞬间落下以及2#X2-1DQJ存在先于2#J3-1DQJ动作的问题。因此我们需要对4#J1-1DQJ、4#X1-1DQJ继电器以及2#X2-1DQJ存在先于2#J3-1DQJ的动作电路进行分析。

2.3 电路分析研究

如图1、图2所示，由于尖轨总保护继电器（ZBHJ）须经过尖轨三个（J1、J2、J3）保护继电器（BHJ）吸起而励磁，而心轨ZBHJ只需经过两个（X1、X2）BHJ吸起而励磁，J1-1DQJ与X1-1DQJ动作条件相同，因此在电路动作时序上存在心轨ZBHJ先于尖轨ZBHJ动作的可能性。

图1 岔尖的ZBHJ电路图

图2 岔芯的ZBHJ电路图

分析动作开始继电器（DKJ）与动作完成继电器（DWJ）电路。如图3是DKJ的动作电路，当提速道岔辅助组合TDF1组合内的J1-1DQJ↑吸起时，由于ZBHJ要J1、J2、J3同时吸起时才会吸起，所以当仅是J1吸起时，岔尖的ZBHJ是落下的，此时使得DKJ（动作开始继电器）3-4线圈通电，励磁吸起。当尖轨ZBHJ↑吸起，切断了DKJ的4线圈的通路；同时由于尖轨ZBHJ的吸起，使得DWJ励磁吸起，切断了DKJ的2线圈通路，最后导致DKJ（动作开始继电器）落下。所以，DKJ在1DQJ吸起时，励磁吸起；在尖轨ZBHJ励磁吸起时，DKJ失电落下，此时DWJ励磁吸起。DKJ先于DWJ动作，DWJ在DKJ落下后动作。

图3 DKJ继电器动作电路

动作完成继电器（DWJ）励磁电路如图4所示，由图可知在DWJ励磁电路中，连接了心轨ZBHJ的21-22接点和尖轨ZBHJ的21-22接点。由于X2-1DQJ先于J3-1DQJ动作，导致心轨的ZBHJ先于尖轨的ZBHJ吸起，当心轨ZBHJ先于尖轨ZBHJ吸起时，DWJ就会发生瞬间励磁-失磁-励磁的理论推断和实际现象：第一次励磁是由于岔芯的ZBHJ吸起，使DWJ励磁；当芯轨的ZBHJ落下而尖轨的ZBHJ还未吸起时，DWJ会失电落下；第二次励磁是由于尖轨的ZBHJ吸起，重新使得DWJ励磁吸起。

图4 DWJ继电器励磁电路

分析双动道岔动作电路如图5所示，双动道岔T5S组合内的DKJ和DWJ为常态落下，并且串联在1DQJ的励磁电路中，同时沟通第一动道岔T5S组合1DQJ的励磁电路，使得第一动道岔的J1-1DQJ和X1-1DQJ励磁，第一动道岔开始动作。由图3可知，当第一动道岔的J1-1DQJ吸起时，而尖轨的ZBHJ不吸起时，DKJ励磁吸起，切断了双动第二动道岔的励磁电路。当第一动道岔的尖轨ZBHJ吸起时，DKJ落下，但是DWJ吸起，从而还是切断第二动道岔的励磁电路，保证第二动道岔不动。所以，第二动道岔的启动时间由DWJ的落下时间决定。由上述分析可知，在电路动作时序上存在心轨ZBHJ先于尖轨ZBHJ动作的可能性，从而使得DWJ存在瞬间励磁-失磁-励磁的实际现象。

图5 双动道岔电路图

由于DKJ先于DWJ落下，在DWJ第一次励磁吸起时，第二动道岔T5S的1DQJ励磁为开路；当由于芯轨的ZBHJ落下而尖轨的ZBHJ没吸起时，DWJ落下，此时第二动道岔T5S的1DQJ励磁电路导通，使得第二动道岔的J1-1DQJ与X1-1DQJ励磁吸起；当第一动的尖轨ZBHJ吸起时，DWJ吸起，从而再次切断第二动道岔T5S组合内1DQJ的励磁电路，使得第二动道岔的J1-1DQJ与X1-1DQJ瞬间落下。最后，当第一动的尖轨ZBHJ落下时，DWJ完全落下，此时T5S组合内的DKJ和DWJ均为落下状态，第二动道岔T5S的1DQJ励磁电路完全导通。

通过分析尖轨和心轨ZBHJ动作电路、DKJ和DWJ励磁电路可知，在电路动作时序上存在心轨ZBHJ先于尖轨ZBHJ动作的情况，也就是双动道岔心轨第二牵引点道岔启动继电器先于尖轨第三牵引点道岔启动继电器落下的情况，同时也存在后动道岔J1-1DQJ、X1-1DQJ继电器瞬间落下的情况。

3 改进措施

由以上分析双动道岔电路可知，第二动道岔的动作开始取决于DWJ瞬间失磁时长（第一动芯轨ZBHJ和尖轨ZBHJ动作时差），动作完成继电器DWJ原设计定型为JWXC-1700型继电器，需要更换此型继电器解决问题，经试验研究最终采用具有缓放时间较长的继电器JWXC-H310效果良好，该继电器为无极缓动继电器，技术标准要求当电压24V时缓吸时间为0.4s±0.1s，缓放时间为0.8s±0.1s。

在宁杭高铁溧水站对改进措施进行现场试验，将DWJ的型号JWXC-1700更换为JWXC-H310，双动道岔电路动作恢复正常，进一步验证了上述原因分析性的正确性。最后将该类问题反映给设计院和厂家，最终将沪宁城际、宁杭高铁、沪杭高铁线的S700K分动外锁闭双动道岔的DWJ继电器统一更换为JWXC-H310。

4 结论

针对高速铁路S700K分动外锁闭双动道岔DWJ继电器无缓放功能导致第二动道岔的J1-1DQJ和X1-1DQJ继电器在第一动道岔动作起始后存在瞬间落下的问题，对双动道岔电路进行分析研究，提出更换具有缓放功能的DWJ继电器型号的改进措施，最终在宁杭高铁溧水站验证成功。同时在沪宁城际、宁杭高铁、沪杭高铁进行推广，统一把双动道岔DWJ继电器型号，更换为JWXC-H310继电器。本文为高速铁路双动道岔1DQJ继电器存在瞬间落下的问题提出了有效的改进措施，保障了高速铁路列车的安全运行。