交流转辙机多种控制电路浅析

交流转辙机多种控制电路浅析

李茜

（天津铁路信号有限责任公司，天津市，300300）

摘要：转辙机控制电路由道岔启动电路和道岔表示电路组成，启动电路是动作电动转辙机、转换道岔的电路，而表示电路是反映道岔位置的电路。本文对交流转辙机的五种控制电路进行了分析对比。

关键词：转辙机；启动电路；表示电路

1引言

转辙机的控制电路用于配套道岔控制系统实现对道岔进行转换并实时指示道岔的锁闭状态和位置信息，是轨道交通中影响安全和运营效率的关键设备。转辙机控制电路的安全性和可靠性直接决定了道岔的安全性和可靠性，进而直接影响轨道交通的安全性和可靠性。

转辙机控制电路由道岔启动电路和道岔表示电路组成，启动电路是动作电动转辙机、转换道岔的电路，而表示电路是反映道岔位置的电路。

     交流转辙机（如ZDJ9型、S700K型）普遍采用五线制控制电路，也有部分线路采用四线制、六线制、七线制、八线制电路，现依次进行分析对比。

2四线制控制电路

台湾高铁采用的四线制控制方式，如图1：

a)日系联锁Ei的道岔控制指令,由运转机房传送至轨旁的SMC机箱。

b)RGDB将SMC的逻辑信号转换为德国SIEMENS系统可以设别的信号，并将反馈信号回传给SMC。

c)SIWES为德国SIEMENS的控制机箱，主要任务为接受RGDB的指令。

图1 四线制控制方式

现以S700K为例介绍动作原理及表示电路。电路的分析以道岔在右开位置，将道岔转到左开位置为例。SIWES动作原理与RGDB相似。控制电路的时序如下：

a)SMC送出驱动Lock Release信号 → WVA（允许操作继电器）↑，SMC驱动RR↑，WAL（左位动作继电器）↑。

b)WAL↑ → WSR（右开位置继电器）↑→ WSL（左开位置继电器）↓。

c)WAL↑ → WBZ↑。

d){ a+b+c }→WSU（启动继电器）↑→WUR（右开表示继电器↓→WAL↓。WSU↑→ WSU1↑。

2.1 启动电路

SIWES接收到信号后，从表示电路切换到启动电路，输出交流380V电源。L2相经转辙机内电机线圈V、接点B3/B4和线圈U回L3相构成两相回路，此时L2和L3之间为380V；L1相经线圈W和接点C1/C2、D1/D2、A3/A4回电源中线N构成回路，此时L1和N之间为220 V。

流经电流互感器T1中两相电流的相位角是180°,幅值相互抵消为0, WMA（动作开始继电器）保持↓，T2一次侧无电；此时线圈U、V、W未构成“Y”形接法，三相电只有两相半接入电路，电机不能满功率转动，电路图见图2。

图2 四线制控制电路

电机转动带动传动装置，转辙机接通接点C3/C4，此时线圈U、V、W构成“Y”形接法，三相电全部接入电路，电机开始满功率转动，道岔动作从右开转换到左开；同时T1中两相电流的相位角由180°变成了120°，T1中有电流通过，WMA↑；

转辙机转动完成后，断开接点B3/B4，接通接点B1/B2、A1/A2、D3/D4，L2相经线圈V和接点B1/B2、A1/A2、D3/D4回中线N构成回路，三相电再次两相半接入电路；由于此时流经T1一次侧的电流不能抵消，WMA保持↑，T2一次侧有电流通过，WME（动作完成继电器）↑。

WME↑→WSU↓→WSU1↓（停止向转辙机送380伏电）。

WME↑ → WBZ（停止动作继电器）↓。

WSU↓ → WMA↓ → WME↓。

WSU↓ → 接通表示电路，WUL↑，整个动作过程完成。

2.2 表示电路

转辙机转换到位后，切断交流380V启动电路，接通直流60V表示电源，给出道岔的左位表示，道岔转换完毕。左位表示电路图：+60V━线圈U━C3/C4（ZDJ9的接点41-42）━线圈W━D3/D4（ZDJ9的接点43-44）━A1/A2（ZDJ9的接点21-22）━B1/B2（ZDJ9的接点23-24）━线圈V━ -60V。

2.3 存在的问题

a)转辙机的接点全部到位后三相交流电的两相半再次接入电路中，转辙机电机电流在WSU1落下前还存在；

b)由WSU1继电器的动接点落下切断转辙机电机电流，继电器接点切断负载时，必然拉弧；

c)继电器接点长期工作在这种工况下造成接点变黑烧蚀，接点电阻可能增大；继电器寿命大幅缩短，可能会影响电路正常使用。

此电路不仅应用于台湾高铁，还应用于京津城际永乐站、深圳地铁等线路。

3五线制控制电路

国内铁路及地铁大多数采用五线制控制电路，对于控制电路及表示电源的原理不再赘述。五线制控制电路中的2DQJ继电器接点在转极时拉弧严重，接点灼伤变黑，导致接点接触不良，引起转换电路故障，影响行车。但针对此问题现已经改进完成了八线制控制电路并得到了验证和应用。

五线制控制电路应用广泛，适用于多种型号的交流转辙机并具有较强的可替换性和维护性。

4六线制控制电路

六线制控制电路以西门子（POM4）控制电路为例简要介绍，控制电路图见图3。

4.1

启动电路

定位到反位，端子1、3、4电机逆时针转动（L1接端子4━接点11-12━开关K━线圈W1，L2接端子3━接点13-14━线圈V1，L3接端子1━线圈U1）；反位到定位，端子1、2、5电机顺时针转动（L1接端子2━接点43-44━绕组V1，L2接端子5━接点41-42━开关K━线圈W1，L3接端子1━线圈U1）

4.2表示电路

定位表示：端子1、3同时检测线圈U1 V1，表示一个回路（c4━端子1━ 线圈U1━ 线圈V1━接点13-14━端子3━c6）；端子2、6表示另一个回路（e4━接点15-16━接点33-34━e6）；

反位表示：端子1、2同时检测线圈U1V1，表示一个回路（c4━端子1━ 线圈U1━ 线圈V1━接点43-44━端子2━e6）；端子3、6表示另一个回路（e4━接点45-46━接点23-24━c6）。

图3 六线制控制电路图

4.3 特点及应用

六线制控制电路的端子1启动、表示公用端子，端子6表示专用端子，安全开关K与表示无关，既断开后仍有表示。此电路应用于北京地铁。

5七线制控制电路

现深圳地铁3号线正线联锁系统采用的是庞巴迪的EBILOCK950系统，是全电子联锁系统。控制电路为七线制，4线为表示电路线，3线为启动电路线，见图4。

5.1 启动电路

室内的道岔控制模块起动转辙机，A相━线圈U；B相━K2（03-04）━线圈V；C相━K1（01-02）━线圈W，电机顺时针旋转；A相━线圈U；C相━K2（03-04）━线圈V；B相━K1（01-02）━线圈W，电机逆时针旋转。

转辙机起动后，断开一排接点（定位到反位时，断开接点33-34, 接点35-36；反位到定位时，断开接点43-44, 接点45-46），此时表示电路断开，道岔处于失表状态，转辙机到位后，接通另一排接点，室内控制电路模块检测到表示电路电压信息，后给出表示，同时切断启动电路电源。

5.2 表示电路

开向左侧时（转辙机装在面向尖轨的道岔右侧）：CMD11- CMD12接通开向左侧的表示电路，此时CMD21- CMD22断开。表示回路：CMD12（X5）━接点45-46━接点25-26━二极管Z━电阻R━K5-K6━接点43-44━接点23-24━CMD11（X4）

开向右侧时（转辙机装在面向尖轨的道岔左侧）：CMD21- CMD22接通开向右侧的表示电路，此时CMD11- CMD12断开。表示回路：CMD21（X6）━接点13-14━接点33-34━二极管Z━电阻R━K5-K6━接点15-16━接点35-36━CMD22（X7）

5.3特点及应用

a)七线制控制电路的启动电路和表示电路分开设置，互不干扰，给现场维护及故障排查带来了便利；

b)现场维护时，切断遮蔽开关，即可同时切断表示电路和启动电路（切断电机的两相输入），安全性更高；

c)庞巴迪七线制控制电路通过采集表示回路中的交直流分量来确定道岔的左右位，因此需要关注转辙机接点接触、接点电气导通等性能要求。

此种控制电路应用于深圳地铁三号线正线。

图4 七线制控制电路图

6八线制控制电路

6.1 五线制控制电路存在的问题

针对五线制控制电路2DQJ继电器接点及转辙机接点拉弧严重，导致道岔控制电路故障，影响地铁运营的情况，现已研制出一种八线制控制电路，见图5。

现有的五线制控制电路，当道岔从定位转向反位时2DQJ的第一组前接点拉弧，当道岔从反位转向定位时2DQJ的第二组前接点拉弧，这是因为的表示电路和启动电路共用5根线缆（见图5），在定位向反位转换，接通启动电路时，1DQJ吸起，率先将A相电源输送到电机、随后1DQJF吸起，1DQJF吸起后， 2DQJ才会吸起，2DQJ 未转极之前B相电源通过表示电路输出至电机（B相━1DQJF━2DQJ111-112━接点33-34━接点15-16━二极管Z━电阻R━接点35-36━线圈V━线圈U━1DQJ━A相），导致2DQJ转极时第一组接点带电，电流瞬时的变化率较大，产生拉弧放电现象，烧坏继电器接点。同理在反位向定位转换， 2DQJ转极时第二组接点带电，产生拉弧放电现象。

6.2 问题解决

八线制控制电路为了解决此问题，将启动电路和表示电路分开，道岔的启动电路与原有五线制电路的启动电路相同，表示电路参考了四线制直流道岔控制电路，利用2DQJ的第3组接点，分别接通定位、反位表示电路，由表示变压器提供AC110V电源，道岔处于定位时，AC110V的正半周通过 DBJ，DBJ吸起（II3━电阻R━接点35-36━二极管Z━接点15-16━接点33-34━DBJ━II4），AC110V的负半周，电容C2放电，保证DBJ可靠吸起。道岔处于反位时，同理，FBJ吸起。该表示电路技术成熟、并且稳定性和安全性得到了验证。

6.3 特点及应用

采用八线制控制电路后，启动电路和表示电路分开，不会将AC380V电源接入至表示电路中，2DQJ不会带点工作，接点不易烧坏，提高了电路的稳定性和安全性，为铁路运行提供了保障，并且启动电路和表示电路分开，有利于故障的排查及现场维护。此电路已经在北京地铁、苏州地铁6号线得到了验证，有望向高速铁路和普速铁路推广。

图5 八线制控制电路图

7小结

通过对五种交流转辙机控制电路的启动电路、表示电路、优缺点、应用场景等方面的梳理及对比分析，希望交流转辙机道岔控制电路的浅析，能对交流转辙机道岔控制电路的学习起到一定的解惑作用。

参考文献:

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[3] 陈建邦. 庞巴迪转辙机控制电路在深圳地铁3号线的应用[J].铁道通信信号.2013，49（12），38-39.

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