铁路道岔转换报警器应用方案探讨

摘要 铁路车场设备多,工电务现场维修作业、工人穿行线路时,如果碰巧调度排信号进出列车,道岔搬动,位于电动转辙机附近的行人可能会出现由于靠的太近造成尖轨挤伤事故。在加强相关人员安全教育,提高安全意识的同时,研究道岔转换报警器将有助于提高转辙机工作的安全性。

关键词 铁路;电动转辙机;道岔;作业安全;报警器

中图分类号U284文献标识码A文章编号 1674-6708(2010)30-0193-02

唐山港集团现有在用列车货位线14条,连接着港区近30个泊位。分区车场作为火车大列进出港区的唯一通道,进出车频繁增大了车场负荷。为保证生产的正常运行,车场的线路与信号设备保养维护尤为频繁。调度排信号进出列车,道岔转换直接搬动尖轨缺乏预警,转辙机动力杆行程165mm,转换时间仅为3.8s,可能对工电务人员的作业安全造成安全隐患。如果道岔转换前现有若干秒的声光报警,则可以有效提醒周围人员注意设备动作。俗话说,“安全就是效益”,在加强对作业人员安全教育的同时,为电动转辙机加装道岔转换报警器就是保证作业安全的第二道防线,降低事故成本,这也是提高经济效益的有效措施。

目前,国内铁路电气控制是6502电气集中与新式微机联锁并存的局面。中央控制系统虽有差异,但室外电气设备是非常相近的。四线制道岔由于取消了现场设置的转极继电器ZJ,减少了维修工作量,提高了系统的可靠性而较二线制、三线制道岔有着更为广泛的应用。X1作为定位控制表示线,X2作为反位控制表示线,X3作为表示专用回线,X4作为控制专用回线。取消转极继电器ZJ后,为了用三条控制线改变电动机激磁绕组的电流方向,使电枢绕组的电流方向不变(二线制和三线制道岔是改变电枢绕组的电流方向,使激磁绕组的电流方向不变),将二线制和三线制的两个串联的激磁绕组分开使用,一个作为定位绕组,一个作为反位绕组,整个启动电路和表示电路的构成及所接入的控制条件均未改变。考虑在车场本地的电动转辙机内部加装报警器有推广的普遍性,无需从控制室引出冗长的报警器控制线路,减少维护成本,可以提高设备可靠性。

考虑到设备改造的经济性,拟采用转辙机电源作为报警器的工作电源,以ZD6-A型电动转辙机为例,电动机额定工作电压为DC160V,通过直流变压器降压至DC24V可供控制电路使用。电路原理如图1所示。

1 控制电路的外部连接

对于四线制单动道岔,当道岔由定位变为反位时,电流由电动机端子板2号端子流入,4号端子流出;当道岔由反位变为定位时,电流由电动机端子板1号端子流入,4号端子流出。也就是说,4号端子连接电动机转子线圈,无论转辙机处于定位还是反位状态,控制专用回线X4均会在控制台CA闭合时通过电流,控制电动机运转。因此,将控制电路接入电动机端子板4号端子的蓝色输入线和红色输出线之间,红色输出线接控制电路“+”极,蓝色输入线连控制电路“-”极。

2 控制电路的器件选择

控制电路的主要器件有直流变压器、时间继电器、声光报警器、固态继电器四部分,详述如下:

1)直流变压器。控制电路需要160V转为24V控制继电器工作,但DC160V为非标准电压,市场没有定型的产品,可以找厂家定制或用220V:24V的标准产品改变线圈匝数比,调整为160V:24V。

2)时间继电器。为实现先报警3s再转换道岔的功能,需采用带瞬动接点的时间继电器。选用DC24V的JSZ3C-A型,可实现1-5s延时的手动设置。利用瞬动常开接点1-4控制声光报警器,利用延时导通常开接点6-8控制电动机,实现3s报警后电动机动作的功能,如图2所示。

3)声光报警器。DC24V的声光报警器较为多见。LED发光二极管的光源可以减少功率损耗、提高产品使用寿命;声音仅用于提示周边人员注意安全,因此强度不宜高于100dB,防止损害听觉神经,影响周边环境。

4)固态继电器。固态继电器(SSR),是由微电子电路、分立电子器件和电力电子功率器件组成的无触点开关。用隔离器件实现控制端与负载端的隔离。这种新型继电器不存在接点损耗和接触不良,干扰小,没有动作声音,输入端用微小的控制信号可以直接驱动大电流负载,已被广泛应用于电机控制领域。鉴于电动转辙机工作电流为2A,摩擦电流为2.3A~2.9A,选用SSR-10DD型直流控直流固态继电器(输入电压DC3-32V,输入电流6 mA~35mA,输出电压5-220VDC,输出电流10A),该参数区间满足输入侧时间继电器电压范围和输出侧电动机电压范围与电流容量的要求,保证5倍电动机额定电流裕量,保证电机正常起动。对于其他型号电动转辙机,可根据工作电压和工作电流选取更大容量的固态继电器,如SSR-20DD、SSR-25DD等。

3 全套设备的安装方案

由电动机端子板4号端子引出DC160V正负极连接线,穿过箱盒内部遮断开关下方并与箱盒内壁固定连接,然后由转辙机预留闲置的电缆盒连接管接口穿出,连接控制部分并做好外壳用于防尘防腐,最后这个整体再与转辙机连接管接口用螺栓密闭连接。

4 控制电路的参数估算

电流:JSZ3C-A型时间继电器的导通电流约为0.05A;声光报警器电流约为0.3-0.6A;SSR-10DD型固态继电器的最大输入电流约为0.035A。根据并联电路的电流运算法则,控制电路最大干路电流为0.1+0.6+0.035=0.735A。

功率:JSZ3C-A型时间继电器的功率为1.2W,声光报警器功率10-15W,SSR-10DD型固态继电器的功率为1W,则控制电路最大功率为 1.2+15+1=17.2W。

延时:JSZ3C-A型时间继电器的延时精度为±10%,如设置电动机运转延时为3s,则最大导通时间应不大于3.3s; SSR-10DD型固态继电器的导通时间为0.1s。由此可得控制电路最大延时约为3.4s。

5 四线制双动道岔安装报警器的方法

以上描述的是四线制单动道岔的报警器安装方法,对于四线制双动道岔而言,双动道岔共用一套控制室控制电路,由调度一次性排出行车信号,因此需在第一动转辙机中安装完整的报警器控制电路,在第二动转辙机中仅串入一个声光报警器,第二动报警器与第一动报警器并联后再与时间继电器的常开瞬动接点串联。控制台给出指令后,两台转辙机同时报警,第一动转辙机在报警器报警3s后动作,3.8s后第一动转辙机转换到位,第二动转辙机开始动作并仍伴有报警。

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