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交直流道岔控制电路
发布时间:2019-10-23  查看次数:

交直流道岔控制电路

——摘选自微信“考试复习资料”平台

一、总则

道岔控制电路是铁路联锁的基本电路,分启动电路和表示电路两部分。启动电路指动作转辙机的电路,而表示电路指把道岔位置反映到信号楼里来的电路。

道岔启动电路不仅在正常操作情况下不能产生错误动作,即使在故障情况下也不能错误动作,也就是必须做到“故障-安全”。

道岔表示电路的功能是表示道岔的实际位置,正确反映道岔位置是行车安全的需要。如果道岔表示电路给出了与道岔实际位置相反的表示,会导致列车进入异线,此时若异线有列车,就会发生撞车。如果道岔尖轨和基本轨间或心轨和翼轨间没有达到规定的密贴要求,道岔电路就给出了表示,列车通过道岔时就有可能产生危及行车安全的后果。因而道岔表示电路也必须做到“故障-安全”。

集中联锁设备应保证:当进路建立后,该进路上的道岔不可能转换;当道岔区段有车占用时,该区段的道岔不可能转换;能监督是否挤岔,并于挤岔的同时,使防护该进路的信号机自动关闭。被挤道岔未恢复前,有关信号机不能开放。

直流道岔控制电路适用于既有线普速道岔,交流道岔控制电路适用于提速道岔和高速道岔。

道岔控制电路的技术要求如下:

1、道岔转换设备的动作,必须与值班员的操纵意图一致。

2、道岔在任一种锁闭状态下不得启动。

3、道岔一经启动,不论其所在区段轨道电路故障或有车进入轨道区段,均应继续转换到底。

4、道岔因故被阻不能转换到底时,对非调度集中操纵的道岔,应保证经操纵后转换到原位;对调度集中操纵的道岔,应自动切断供电电路,停止转换。

5、电机电路故障,道岔不应再转换。

6、道岔转换完毕,应自动切断启动电路。

7、采用三相交流电源的电动(电液)转辙机,必须设置断相保护装置。

8、 当设计有储存进路、道岔接受遥控时,必须对道岔的启动采用能自动切断供电电路、停止转换的防护措施,必须采取防止小车跳动措施。

二、直流道岔控制电路

直流道岔控制电路分为四线制道岔控制电路、六线制道岔控制电路、E/J/J道岔控制电路。直流道岔控制电路中的设备如表所示。

1  直流道岔控制电路中的设备

序号

代号

          

1

DCJ

定位操纵继电器

2

FCJ

反位操纵继电器

3

SJ

锁闭继电器

4

1DQJ

第一道岔启动继电器

5

2DQJ

第二道岔启动继电器

6

1DQJF

第一道岔启动复示继电器

7

2DQJF

第二道岔启动复示继电器

8

DBJ

定位表示继电器

9

FBJ

反位表示继电器

10

BB

表示变压器

(一):四线制道岔控制电路

1.启动电路

四线制道岔控制电路,通过三级电路完成对道岔转换的控制。以定位操纵为例,启动电路如下图1所示。

第一级控制电路是1DQJ的3-4线圈励磁电路,接收控制命令,电路检查联锁条件,确定是否需要操纵道岔。操纵道岔时DCJ吸起,1DQJ的3-4线圈励磁通路中经SJ的接点检查了没有办理人工锁闭、没有进行区段锁闭和进路锁闭,又经2DQJ的接点检查道岔需要转换后,1DQJ励磁吸起,切断表示电路,见下图中红色粗线。

第二级控制电路是2DQJ的转极电路,确定道岔的转换方向(向定位转还是向反位转)。1DQJ吸起后使2DQJ转极,见下图中绿色粗线。

第三级控制电路是1DQJ的1-2线圈自闭电路,接通并随时检查转辙机内电机动作电路是否正常,见下图1中黄色粗线。1DQJ吸起、2DQJ转极后接通道岔动作电路,1DQJ的前接点串接在其1-2线圈的动作回路中,电路检查电机正常工作后自闭,道岔转换到底后由转辙机内自动开闭器的动作接点切断动作电路,使动作电路复原,1DQJ落下。


 

1  四线制道岔控制电路的启动电路

2.表示电路

道岔转到规定位置后,启动电路停止工作,1DQJ落下,表示继电器吸起。以定位表示为例,表示电路如下图2所示。

DBJ通过转辙机内自动开闭器定位表示接点、1DQJ和2DQJ接点吸起,见图2中的绿色粗线。

直流道岔表示电路中使用了两个安全型偏极继电器,作为道岔表示继电器,电源使用独立的表示变压器,并在电路的末端设置整流元件,检查电路完整后向发送端送回直流电源,为了防止半波整流造成表示继电器抖动,在表示继电器两端并联的电容器起滤波作用。


 

2 四线制道岔控制电路的表示电路

(二)六线制道岔控制电路

当轨道线路采用12号60kg/m道岔时,一台转辙机已经适应不了转换力和牵引力的要求,需要采用双机牵引。在双机牵引道岔方式中,ZD6-E型转辙机使用在第一牵引点,ZD6-J型转辙机使用在第二牵引点。

直流双机牵引道岔控制电路一般采用六线制,六线制道岔控制电路如下图3所示。该电路与直流四线制的单机控制电路原理基本相同,但有以下特点:

1、双机牵引中,设在第一牵引点的转辙机称为主机,设在第二牵引点的转辙机称为副机。在控制电路中,主机和副机并联运行,同步动作,但动程不同,当尖轨与基本轨密贴后,两机同时锁闭道岔。

2、增加2DQJF,型号与2DQJ相同,目的是使主机和副机同步动作。使用中将2DQJF的第一组和第二组极性接点并联后从室内经分线盘引向室外转辙机,作为主机和副机的启动电路和表示电路的公用线。

3、主机和副机表示电路室内部分共用,室外部分经主机和副机的自动开闭器表示接点串联,检查两台电动转辙机同步动作,并经过设在副机内的二极管Z整流后,使DBJ或FBJ励磁,给出道岔位置的正确表示。


 

图3 六线制道岔控制电路

(三):E/J/J道岔控制电路

当轨道线路采用18号50kg/m道岔时,需要采用三机牵引。在三机牵引道岔方式中,ZD6-E型转辙机使用在第一牵引点,ZD6-J型转辙机使用在第二牵引点和第三牵引点。E/J/J道岔控制电路如下图4所示。

ZD6-E/J/J的三台转辙机按顺序错峰启动,以错开电机启动电流峰值。双动道岔第一动和第二动均采用ZD6-E/J/J的转辙机牵引时,道岔第一动和第二动同时动作,分别按顺序错峰启动。ZD6-E/J/J三机的每机都通过信号设备控制室的四芯电缆到轨旁转辙机。每一个牵引点的控制电路采用1个道岔控制组合,该道岔控制组合在四线制单动道岔定型组合基础上修改。

第一牵引点的1DQJ励磁电路与四线制道岔电路中的1DQJ励磁电路相同,第二牵引点的1DQJ励磁电路需检查第一牵引点的1DQJ前接点,第三牵引点的1DQJ励磁电路需检查第二牵引点的1DQJ前接点,从而保证三机按顺序启动。

第二牵引点和第三牵引点的表示电路与四线制道岔的表示电路一致。第一牵引点的DBJ和FBJ励磁电路分别检查了第二牵引点和第三牵引点的DBJ和FBJ接点的两组接点,如下图5所示。


 


 

4 E/J/J道岔控制电路


图5 E/J/J道岔控制电路的表示电路

三、交流道岔控制电路

交流控制电路的转辙机内电机所需电压为三相AC380V,因而相比直流道岔控制电路,车站设备需要增加三相AC380 V电源屏和断相保护装置。交流道岔控制电路中的设备如表所示。交流道岔控制电路按照道岔牵引点数量分为单机控制电路和多机控制电路。

2交流道岔控制电路中的设备

序号

代号

      

1

DCJ

定位操纵继电器

2

FCJ

反位操纵继电器

3

YCJ/SJ

允许操纵继电器/锁闭继电器

4

1DQJ

第一道岔启动继电器

5

2DQJ

第二道岔启动继电器

6

1DQJF

第一道岔启动复示继电器

7

BHJ

保护继电器

8

DBJ

定位表示继电器

9

FBJ

反位表示继电器

10

DBQ

断相保护器

11

BB

表示变压器

12

TJ

时间继电器

13

QDJ

切断继电器

14

ZBHJ

总保护继电器

15

DKJ

动作开始继电器

16

DWJ

动作完成继电器

(一)单机控制电路

1.启动电路

单机控制电路的启动电路如下图所示,因1DQJ继电器接点不够用,增加了1DQJF继电器。交流控制电路中1DQJ的3-4线圈部分,与直流控制电路基本相同。交流控制电路中1DQJ的1-2线圈不同于直流道岔控制电路,直流控制电路中的线圈直接串接在转辙机电机的动作电路中,而交流控制电路中的线圈与其他逻辑条件一起构成1DQJ的自闭电路。故交流控制电路中1DQJ使用的型号与直流控制电路中的型号不同。为满足30s转换不到位,转辙机应停止转换的技术要求,设置一台时间继电器,当1DQJ继电器吸起满30s时,时间继电器吸起,断开1DQJ电路,使得转辙机停止转换。

以定位操纵为例,启动电路的动作过程为:

联锁发出定位操纵指令,DCJ吸起,1DQJ的3-4线圈通过DCJ的前接点、2DQJ的141-143接点得电,1DQJ吸起,(见下图6中红色粗线)。1DQJ的前接点接通1DQJF的吸起通路。

 


 

6 单机控制电路定位操纵的启动电路

2DQJ的3-4线圈通过DCJ的前接点、1DQJF的前接点得电,转极到定位接点闭合(见上图中绿色粗线)。

2DQJ反位接点切断1DQJ的3-4线圈电路,为下一次道岔动作做好准备。三相电源通过DBQ送到转辙机,BHJ吸起,1DQJ的1-2线圈通过BHJ的前接点构成自闭电路(见上图中黄色粗线)。2DQJ反位接点断开到BHJ吸起有一段时间差,期间1DQJ的3-4线圈和1-2线圈上均没有电,1DQJ依靠自身的缓放特性保持吸起。

控制转辙机向不同方向转换,只需要控制电机向不同方向旋转。任意改变三相交流电其中两相的相序就可以改变电机的旋转方向,从而操纵道岔向定位和反位转换。

转辙机动作电路是经由AC380供电的五线制电路,如下图7所示,三相交流电源通过断相保护器接入电路。利用1DQJ和2DQJ接点可实现电机的启动和改变旋转方向,1DQJ吸起将三相交流电送向电机,用2DQJ定、反位接点来改变向电机送电的相序,从而改变电机旋转方向。

以定位操纵为例,动作电路的动作过程为:

1DQJ吸起,断开反位表示电路。AC380的A、B、C三相电分别通过红色、绿色、黄色三条粗线(X1、X2、X5)接入转辙机内电机。

道岔开始转换。转辙机第2排接点组在动作杆推动下先断开,第1排接点组接通,为道岔中途停止转换返回原位置时做好准备。

道岔转换完成,第4排接点组断开,第3排接点组接通。三相电源断开,1DQJ落下,接通定位表示电路。


 

7 单机控制电路定位操纵的动作电路图

当三相电源的任一相发生断相,应及时切断其余两相电源,以保护电机不被烧毁。为此设置了断相保护电路。目前的DBQ器材主要有两种类型,一种是由电子器件构成,一种是由三个电流互感器和一个整流桥组成,下面主要简单描述一下电流互感型断相保护器原理。DBQ的工作原理:根据电磁感应原理,交流道岔断相保护器采用的是电流互感器连接,电流互感器的Ⅰ次侧线圈分别与电路的三相串联,并且工作在磁饱和状态。因此,Ⅱ次侧除基波外,还会产生高次谐波分量,BHJ主要是靠三次谐波叠加产生的电压吸起的。因为相对于基波每360°一个周期,三次谐波是以120°为一个周期;三相交流电每相间相差120°,正好对应了三次谐波的一个完整周期。所以,三相交流电每相产生的三次谐波是同相位的。因为提速道岔三相负载是采用星形连接,当发生某一相电源断相时,另外两相之间就构成了一个串联关系,流过两个电流互感器Ⅰ次侧的电流大小相同、方向相反,Ⅱ次侧感应电压相互抵消,因此输出为零,BHJ落下。有的DBQ内集成了限时保护,代替了时间继电器功能。

2.表示电路

交流控制电路的表示电路与直流控制电路有较大区别,是表示继电器与二极管并联构成的半波整流电路。

道岔转换完成后,BHJ落下,1DQJ落下, 1DQJF落下,三相电源被切断,通过1DQJ的后接点构成表示电路。表示电路由表示变压器、继电器、电阻、整流二极管和转辙机的接点组成。

以定位表示为例,工作原理:当正弦交流电源正半周时,DBJ励磁吸起,与DBJ线圈并联的另一条支路,因整流二极管反向截止,故电流基本为零;当正弦交流电源负半周时,在DBJ和整流堆这两条支路中,整流二极管呈正向导通状态,其支路的阻抗要比DBJ支路阻抗小得多,电流绝大部分经整流堆支路中流过,由于DBJ是感性负载,线圈电压下降过程中有反电势,阻止其电压下降,所以通过继电器线圈的电流不是典型的半波,而是一个波动的直流,因而能够保证DBJ可靠吸起。


 


 

图8 道岔定位表示原理及简化图

从上图8中可以看出,交流电正半周通过DBJ并与该偏极继电器所要求的极性相符时,该表示继电器吸起。如果外线混线,继电器被旁路,就不能吸起,起到了供电、受电设备在室内,被检查条件远在室外情况下对外线混线造成错误表示的防护作用。道岔位置表示继电器必须在动作电路正常完成、检查操作意图与室外设备位置一致后才能吸起。

DBJ通过室外电缆检查了转辙机内定位接点,FBJ通过室外电缆检查了转辙机内反位接点。这样,在错误表示的防护方面,当出现一次错接室外电缆和人为颠倒二极管极性以后,DBJ或FBJ不会吸起。

(二)多机控制电路

多机控制电路是在单机控制电路的基础上组合而来,每个牵引点设置一个单机控制电路的组合,增加错峰启动、切断保护电路,双动道岔再增加顺序启动电路。

1.错峰启动电路

一组道岔由多台转辙机牵引时,为使电源屏输出电流错开电机启动峰值,电机应按顺序错峰启动,如下图9所示。利用1DQJ的缓吸特性,从第二牵引点开始,将上一牵引点1DQJ的前接点串入本牵引点1DQJ的3-4线圈中,以完成多机错峰启动。


 

图9 错峰启动电路原理图

2.切断保护电路

一组道岔由多台转辙机牵引时,道岔动作指令发出后,其中任一台转辙机不启动,应切断该道岔所有牵引点的控制电路。尖轨和心轨各设置ZBHJ和QDJ继电器,构成切断保护电路。如下图10所示。


 

10 尖轨三机心轨两机切断保护电路原理图

正常工作时序:

联锁系统发出道岔动作指令,各个牵引点的1DQJ吸起,BHJ依次吸起,所有的牵引点的BHJ吸起后,ZBHJ吸起。

在第一个开始动作的牵引点BHJ吸起到ZBHJ吸起的这段时间里,QDJ通过线圈上跨接的RC阻容放电保持吸起。

QDJ通过ZBHJ的前接点继续吸起,用其接点构成各牵引点1DQJ的1-2线圈的自闭电路。

故障工作时序:

联锁系统发出道岔动作指令,道岔其中任意一个牵引点的转辙机不能启动时,其BHJ不能正常吸起,ZBHJ因励磁电路的KF电源无法送出不能吸起。

QDJ在缓放时间结束后落下,切断道岔尖轨或心轨所有牵引点的1DQJ的1-2线圈自闭电路,牵引道岔尖轨或心轨的所有转辙机停止转动。

维护人员确定故障后,按下故障按钮,使QDJ重新吸起,室内外人员共同配合由其他牵引点的转辙机牵引道岔转换到规定位置。

3.传递启动电路

为降低电源屏的输出功率,双动道岔交流控制电路需要满足第一动动作完成后,第二动再动作。每一动设置DKJ和DWJ继电器,构成传递启动电路,如下图11所示。