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计算机联锁复示继电器电路改进方案

2020-03-25 23:40电源管理 人已围观

简介2018年4月10日某铁路局某站Ⅰ 场, 在下行进站信号机未开放的情况下,其外方第一架通过信号机 (三接近通过信号机) 在应该显示黄灯时,显示了绿黄灯,导致信号显示错误升级。此...

  2018年4月10日某铁路局某站Ⅰ 场, 在下行进站信号机未开放的情况下,其外方第一架通过信号机 (三接近通过信号机) 在应该显示黄灯时,显示了绿黄灯,导致信号显示错误升级。此次事故原因在于:新增加的复示继电器电源构成了迂回电路,在断开新增的 QKF 电源后, 使既有本该落下的继电器通过迂回电路错误吸起,造成信号显示错误升级。类似问题还曾导致错误出现红光带及信号机点灯和发码不一致。为了减少和杜绝同类事故再次发生,需要对复示继电器电路设计方法进行规范和改进。
  

  1 复示继电器故障分析

  
  上述事故电路如图1所示,电路中同时使用了A、B2个组合的继电器,A 组合是 AXJ的一级复式电路,B组合中所有继电器线圈均相互并联后, 接入 KF 电源。A、B 组合安装于不同的组合架, 由于B组合中空余继电器的位置新增了第2 个复示继电器 AXJF2, 在使用 A 组合中接点连接电路时,使用了 A 组合的 KZ 电源, 因此当B 组合架的 KF 信号电源因故断开时,电流会通过B组合正极 KZ→B 组合继电器线圈→AXJF2 线圈→AXJF1线圈→A 组合负极 KF,将 A 组合的 KF 电源错误引入B组合。
  图1 故障电路示意图
  图1 故障电路示意图
  
  目前电路中使用的继电器大部分都为JWXC-1700 型, 线 圈 电 阻 为 1700 Ω, 释 放 电 压 为3.4 V。B组合中继电器均为并联, 其电路整体阻值会小于单个继电器的阻值。现假设B 组合中只有1 台继电器, 且 A、B 组合均使用JWXC-1700型继电器,对图1中粗线所示路径为迂回电路进行分析:BXJF 和 AXJF1、AXJF2 间的迂回电路为串联,3个继电器阻值相同, 每个继电器的压降也相同。KZ、KF 电源均为24 V, 因此每台继电器的压降均为8 V;8 V 的电压远大于继电器的释放电压,可以使上述3个继电器可靠励磁。此迂回电路旁路了 AXJ主体继电器的控制接点, 最终造成 AXJ落下时,AXJF1 及 AXJF2 依然吸起的情况。由于电源混线的故障非常隐蔽,容易被忽略,所以 导致此类故障多年来重复出现。同时,此种情况是 造成信号升级的主要原因之一,极其危险。因此必 须对电路加以改进,对有条件的站场应重新进行电 路设计。
  

  2 复示继电器电路改进方案

  
  解决复示继电器电路的问题, 可以分几个方面:①针对既有站改造的情况,既不能改变现有设备的使用习惯, 又要减少改造工作引发的行车干扰,因此只能对既有的错误做法进行修正,同时规范复示电路的使用方法;②针对新建车站,在维持计算机联锁和继电器接口的情况下,可利用计算机软件运算能力的优势,对复示继电器电路进行重新设计,杜绝上述故障;③利用全电子设备,彻底脱离继电器电路。
  
  2.1  既有站复示继电器改进方案
  
  2.1.1  总体改进方案
  
  既有车站的复示继电器电路,应尽量将主体继电器的接点分配给关键电路使用,把复示继电器接点分配给次要系统电路使用。例如,在进站信号机组合中,把 LXJ的接点分配给电码化编码、区间编码、信号机点灯等关键电路使用; 将 LXJF 的接点分配给语音防护等次要系统使用。这样即使复示继电器故障,也不会危及行车安全。
  
  2.1.2  串联式复示继电器电路改进
  
  串联式复示继电器电路正常运行的关键在于保证继电器线圈两端的电压,因此,同一个串联电路不可以励磁过多的复示继电器,防止继电器的线圈压降不够造成继电器功能异常。同时串联复示继电器时,应尽量将每个继电器的线圈先并联,再与另一继电器串联。例如JWXC-1700 继电器的2 个线圈电阻均为850 Ω,2个继电器线圈均串联, 总电阻为3400 Ω;2 个继电器线圈先并联再串联后,总电阻值仅为850 Ω,更加有利于继电器的稳定工作,而且即使有一个线圈断线,继电器也能通过另 一个线圈保持工作。
  
  2.1.3  并联式复示继电器电路改进
  
  并联式复示电路改进的关键是防止出现迂回电路。通过对并联电路的分析可以看出,出现故障的电路分支都存在独立可以断开的供电回路,当任意分支电源的断路器断开后,电流将会通过任何可能的通路流向其他 KF 电源,电路越复杂, 结果越不可控。
  
  改进措施是: 确保电路中只由同一套电源供电,也就是保证完整的复示电路使用同一个组合柜的 KZ、KF 电源, 这样即使电源因故断开时, 整个电路模块也能完整断电。
  
  2.2  新建站复示继电器改进方案
  
  对于新建车站,可以利用计算机联锁系统严密的处理逻辑,对现有复示继电器电路重新设计。
  
  为了保证输出结果的正确,计算机联锁系统进行了多重保证,例如,所有需要驱动的继电器2个线圈,均由联锁的双系分别驱动以防止混线;当执行层失去与联锁层的联系时, 系统会及时停止输出。对于已经驱动的继电器,联锁系统均需要通过采集继电器接点的方式确认继电器的状态。
  
  本次改进的电路如图2所示,主体继电器及其所需的复示继电器,在联锁软件中进行关联。在联锁系统驱动主体继电器吸起的同时,也驱动复示继电器吸起,并持续进行状态回采。同时,联锁系统在软件中对主体继电器和复示继电器的状态进行实时比较,当复示继电器故障无法吸起时,联锁软件停止对主体继电器驱动, 并通过控显软件给出报警,提醒维护人员对相关继电器进行检查更换。
  图2 由联锁驱动的复示继电器
  图2 由联锁驱动的复示继电器
  
  这种改进电路利用了计算机联锁的特点,不仅实现了复示电路的功能, 而且加强了系统稳定性。改进后的电路有如下优势。
  
  1) 复示继电器和主体继电器由联锁系统统一驱动,很大程度上消除了继电器的吸起时间差。
  
  2) 复示继电器利用联锁系统的采集, 持续与主体继电器进行状态比较,可以避免出现和主体继电器不一致的错误情况,诸如电码化电路中信号显示和发码不一致的情况等。
  
  3) 设计更加灵活, 在继电器接点数量无法满足设计要求时,可以增加多个复示继电器,同时可以避免因电路电阻造成继电器线圈压降不同等,造成继电器无法吸起的问题。
  
  4) 继电器均由联锁驱动电源独立驱动, 彻底杜绝因组合间串电造成的继电器错误吸起。
  
  2.3  全电子联锁系统方案
  
  最后一种方案是使用计算机联锁系统搭配全电子执行机作为全站的控制系统。
  
  全电子执行机代替了计算机联锁系统中的执行组电路,取消了传统联锁继电器的控制模式,应用电力电子无触点功率器件,控制室外设备,执行机通过网络总线和联锁机相连,通过联锁机下发的控制命令对室外设备进行控制。
  
  对于全电子执行机来说, 室外设备的控制条件、电码化的编码条件,均由联锁软件进行运算后输出至全电子模块,因此使用全电子化设备的车站不需要复示继电器作为传输的中介,自然也不会出现上述复式电路的任何问题。
  
  全电子执行机目前已经在部分车站使用,大大减少了现场维护工作量,降低了故障率,现场反映良好。此方案从根源上消除了复示继电器存在的必然性,简化了电路设计,降低了风险点,为目前解决复式继电器电路故障的最佳方法。

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