运用微机监测对ZYJ7道岔动作电流分析

1运用微机监测对ZYJ7道岔动作电流分析钟德志*（广东省河源市和平县和平火车站二楼，惠州电务段，517200）摘要：在铁路运输日益繁忙的新形势下，运输与维修矛盾尤为突出。主动适应运输特点，逐步实现状态修、预防修、成为电务维修的发展趋势。充分利用微机监测信息，及时、精确地发现设备隐患，从而科学的指导故障分析判断和处理。本文根据厦深客运专线ZYJ7型电动转辙机设备运用及维修情况，结合微机监测道岔电流曲线的原理和具体数据，阐述如何运用微机监测对道岔故障进行分析和判断。关键词：道岔动作电流；曲线；ZYJ7；故障分析；引言在铁路运输日益繁忙的新形势下，运输与维修矛盾尤为突出。主动适应运输特点，逐步实现状态修、预防修、成为电务维修的发展趋势。充分利用微机监测信息，及时、精确地发现设备隐患，从而科学的指导故障分析判断和处理。利用日常微机监测数据，对每组道岔的动作电流曲线详细调看，对照参考曲线进行对比、分析，以便随时掌握道岔的电气特性、时间特性和机械特性，及时发现道岔转换过程中存在的不良反映，对预防故障发生和消除不良隐患有着不可替代的作用。目前，ZYJ7型电动转辙机是列车提速后采用的一种新型道岔转辙设备，在新建成的客运专线、城轨交通中有较广泛的应用。如何维修好这种设备、减少故障发生、发生故障后尽快处理、减少故障延时，是摆在当前维修工作中的一件大事。本文根据厦深客运专线ZYJ7型电动转辙机设备运用及维修情况，结合微机监测道岔电流曲线的原理和具体数据，阐述如何运用微机监测对道岔故障进行分析和判断。1道岔电流采集的相关原理1.1道岔电流监测原理对道岔电流的测试是由道岔采集机完成。通过对道岔动作电流的实时监测，能直接测量出电动转辙机的启动电流、工作电流、故障电流和动作时间，并以此描绘出道岔动作电流曲线。通过对电流曲线的分析即可判断出道岔转辙的电气特性、时间特性和机械特性。1.2道岔动作时间监测原理道岔转换时才会有动作电流，要监测道岔电流就必须监测道岔转换的起止时间。道岔采集机是通过采集1DQJ的第四组落下接点状态来监测道岔转换起止时间，当1DQJ吸起、2DQJ转极，道岔开始转换，转换完毕，1DQJ落下，如图1所示。图11DQJ接点状态监测电路21.3道岔采集机CPU数据处理过程道岔采集机监测的信息是多方面的，CPU的处理过程可归纳为以下方面。（1）平时以小于250ms的周期对开关量（1DQJ、2DQJ、DBJ、FBJ）不断扫描，监测其状态变化。（2）当监测到某个1DQJ的状态由落下变为吸起时，说明该道岔即将启动，采集机开始起动对应的计时器，启动A/D转换，并以不大于40ms的采样周期，通过控制模拟量输入板上的多路开关，对该道岔动作电流进行密集采样。（3）当1DQJ由吸起变为落下时，计时器的计时值则是道岔转换时间。若计时值小于1s，说明转辙机没有转换或没有转换到底，应立即报警。若计时值大于20s，1DQJ仍在吸起状态，则说明转辙机发生了故障，亦即报警。（4）监测相应的道岔定位/反位表示灯和1DQJ、2DQJ状态，逻辑判别道岔的动作位置和动作状况，在确认道岔转变（转换）到位后停止A/D采样。（5）用3种数据判断道岔位置室内、室外是否一致。用2DQJ继电器位置状态反映室内操作意图，即反映道岔应该转换的位置；用1DQJ接点的吸起落下表示道岔实际转换过程；用DBJ（或FBJ）继电器吸起或落下证实道岔转换之后的位置；智能判断转换过程与道岔位置是否相符，若相符则表明道岔实际位置与室内表示一致，若不符，即刻报警并记录。需注意，只有当排列进路时发生不一致时才报警，而在单独操纵道岔时，只做记录，不报警。当电缆线X1、X2错接，并且二极管极性接反时，则软件无法判断，不能报警。2ZYJ7道岔正常正常动作电流曲线分析ZYJ7三相交流电机动作电流基本曲线，如图2所示。图2ZYJ7三相交流电机动作电流基本曲线33种颜色的线分别代表三相绕组流过的电流，纵向代表道岔动作电流，横向代表动作时间，动作电流不大于2A，三相的电流应基本平衡，道岔动作曲线一般将分成五个步骤。第一步，1DQJ吸起：1DQJ吸起后，道岔动作曲线开始记录。第二步，2DQJ转极：在2DQJ转极时，动作电流曲线出现一个较大的峰值（一般将道岔开始启动时产生的瞬间大电流称为启动电流，说明道岔启动电路已经接通，道岔开始动作。第三步,道岔动作：道岔动作过程分为解锁、转换、锁闭三步。曲线的各部分平滑程度可以分析出道岔在各个阶段的运行状态。第四步，启动电路断开：道岔转换完毕，自动开闭器接点转换到规定位置，断开启动电路使BHJ落下，1DQJ自闭电路断开进入缓放状态。（《维规》中规定：24V条件下，JWJXC-125、80型继电器在失磁时缓放时间不小于0.5s）。在1DQJ缓放时间内启动电路中仍有两相小电流存在（一般将此电流按其形状简称“小尾巴”），这是由于道岔到位后自动开闭器接点接通了室外表示电路，此时室内1DQJ还在缓放中，1DQJF也未落下，三相交流转辙机电源380V还在向外输出，有两相（定位为X1、X2，反位为X1、X3）能经室外表示电路沟通回路，从而产生电流（如图3所示，以反位到定位为例，两相经X1、X2和室外表示电阻沟通回路形成“小尾巴”电流）。“小尾巴”的长短取决于1DQJ缓放时间；电流数值大小取决表示回路电阻，一般为0.5A左右。第五步，1DQJ落下：1DQJ经过缓放后落下，停止记录道岔动作电流去曲线。图3两相经X1、X2和室外表示电阻沟通回路形成“小尾巴”电流（以反操定为例）3ZYJ7道岔非正常时电流曲线分析3.1ZYJ7转辙机不能启动（室外断相）某站ZYJ7道岔发生不能启动，电流曲线表明：红线表示的C相电流为零，说明道岔不能启动的原因是C相电源缺相；另外两相电流数值达到3.5A，1s以后回到零位。分析电流曲线，发现当星形连接的三相电动机一相缺相时，另外两相电流值能达到额定电流的1.73倍，造成电机线圈发热，进而烧坏电机。4所以三相电机的控制电路中都要设计三相断相保护电路。在ZYJ7道岔控制电路中，是以断相保护器来完成断相保护的，在一相断相时，断相保护器中电流不平衡，即输出1个直流电压驱动断相保护继电器，来切断三相电机的动作电路，使电机停转，如图4所示。图4三相中两相为额定电流的1.73倍，一相电流值为0A,3.2ZYJ7转辙机空转故障如图5所示，从曲线上看出，三相电源均衡地送到室外，转辙机转动，但到了该锁闭的时间即5s左右时，并没有锁闭，而是空转至13s后，由断相保护器切断动作电路造成电流突然降至零点，这是比较典型的尖轨夹异物的曲线。但因交流电机的特性决定，此种曲线不能反映出道岔转动到哪个位置受阻而空转，所以不排除杆件等外部卡阻或机内卡阻等因素，需到现场进一步确认。图5道岔转换时间达13s或30s3.3道岔表示电压偏低，道岔无表示5某站1-J1道岔启动电流缓放区异常（“小尾巴”高）(如图6所示)，从道岔动作电流曲线分析，转换时间、启动电流大小均正常，判断是表示回路故障；如在分线盘测试道岔表示电压偏低，应测试室外整流堆，若发现电压不正常，则可分析为道岔表示整流二极管特性发生变化，应立即更换二极管；如在电缆盒检查发现，表示回路室外电阻上电压为0，可分析为室外电阻短路，应更换室外电阻。图6道岔动作完毕后“小尾巴”数值超标3.4密检器接点不到位.某站6-J1道岔启动电流异常（“小尾巴”无），道岔定位无表示。回扳时，曲线正常，反位表示好，如图7所示。通过浏览道岔电流曲线，说明道岔动作已经到位，判定是密检器到定位时接点不到位或密检器接点未动作造成，直接检查处理密检器故障后，扳动道岔恢复正常图7道岔正常动作完毕后无“小尾巴“3.52DQJ或2DQJF转极电路不良6某站24J2道岔启动电流异常，只有A相和C相两相有0.5A电流，B相电流为0A（如图8所示）。通过分析道岔启动电流曲线，此两相的0.5A并非启动电流，曲线中一直无真正的启动电流出现。常见具体原因为:①2DQJ转极电路开路;②2DQJ继电器特性不良;③1DQJF电路故障无法励磁。图82DQJ未转极（A相和C相两相有0.5A电流，B相电流为0A）我们还可以通过电路来分析B相和C相的0.5A电流如何产生的。1DQJF已吸起，2DQJ未转极，三相交流转辙机电源380V在向外输出，此时室外道岔未转动，保持在反位，有AC两相（反位为X1、X3）能经室外表示电路中电阻沟通回路，从而产生电流.B相由于2DQJ未转极电路不通，电流一直为0（如图9所示，反位操定位时，AC两相经X1、X3和室外表示电阻沟通回路）。图9AC两相经X1、X3和经室外表示电阻沟通的回路3.61DQJ自闭电路不良，吸起1S后落下某站4-J2道岔1DQJ正常励磁、2DQJ也正常转极，三相电流在1.8A左右（道岔启动电路也正常沟通）（如图10所示）。但道岔动作曲线只记录了1s，说明1DQJ吸起1s后即落7下，由此判断，在2DQJ转极后1DQJ无法自闭。需对1DQJ自闭电路及自闭电路中涉及的继电器（如QDJ、BHJ、TJ、ZBHJ等）电路进行检查。特殊说明：在多机牵引道岔中（以厦深线5机牵引道岔为例），其尖轨J1、J2、J3在动作时存在联锁关系，某一动不能动时，其他两动也将由于ZBHJ落下而无法动作。心轨的X1、X2间也是如此。因此当多机牵引出现上述动作时间过短时，须对所有分动曲线均进行查看（例如J1出现此曲线，则需查看J2、J3同一时间的动作曲线，动作时间最短的分动道岔才是故障点。常见具体原因为：（1）1DQJ自闭电路中接点或继电器线圈故障，导致1DQJ无法自闭;（2）DBQ阻容不良，导致扳动道岔时QDJ落下（通常情况下会导致尖轨或心轨所有分动都只能动作相同时间）；(4)ZBHJ电路故障，导致ZBHJ在道岔扳动时无法吸起（通常情况下会导致尖轨或心轨所有分动都只能动作相同时间）。图10道岔动作曲线记录时间过短3.7转辙机TS-1接点接触不良通过分析道岔启动电流曲线，重点观察在最近的几次扳动中有无某相电流向下变化，最低到0安培的情况，初步判断是道岔TS-1接点接触不良造成。如某站10-J2道岔电流时大时小（有最低到0安培的情况）（如图11所示），通过进一步测试TS-1接点间有电压，说明TS-1接点有接触不良现象，更换TS-1接点后道岔电流恢复正常。这一故障，通过观察分析电流曲线的变化范围，还可进一步判断TS-1接点是哪一组接触不良：在电流动作区变化大，是动作接点不良；在电流缓放区变化大，是表示接点不良。8图11电流时大时小（有最低到0安培的情况）3.8道岔活动部位缺油某站道岔扳动时，36J1定→反及反→定动作电流曲线时间均有6s。正常情况下，道岔转换时间为5s多一点。动作电流曲线6s，说明扳动过程中该道岔转换阻力偏大，通过对道岔滑床板等部位注油后再扳动时，动作电流曲线正常。（如图12所示）图12ZYJ7转辙机缺油时的电流曲线总之，道岔动作电流曲线基本上反映了道岔的实际运用状态，通过对曲线的观察分析，能够及时发现道岔隐患，可以有重点、有目的地进行维修和整治，为道岔的日常维护工作提供了有力手段，减少了道岔故障率。特别是在客运专线提速道岔的维护工作中，应加强微机监测日常浏览、分析，发现明显异常及时处理，发生类似故障时要充分利用动作曲线这一有效手段观察故障现象，测试故障数据，努力缩小故障点查找范围，提高高速铁路行车安全性和可靠性。参考文献【1】钟邦旺．信号微机监测信息分析指南[M]．中国铁道出版社，2012.8【2】周桂强．利用微机监测道岔动作电流曲线指导日常维修[J]．铁道运营技术，2006,12(3):34-35．【3】任玉江．微机监测道岔曲线状态的分析[J].铁道通信信号，2009(7):36-37.*作者简介：钟德志男广梅汕铁路有限责任公司惠州电务段和平信号车间工程师[e-mail]