交直流道岔控制電路
——摘選自微信“考試復習資料”平臺
一、總則
道岔控制電路是鐵路聯鎖的基本電路，分啟動電路和表示電路兩部分。啟動電路指動作轉轍機的電路,而表示電路指把道岔位置反映到信號樓里來的電路。
道岔啟動電路不僅在正常操作情況下不能產生錯誤動作，即使在故障情況下也不能錯誤動作，也就是必須做到“故障-安全”。
道岔表示電路的功能是表示道岔的實際位置，正確反映道岔位置是行車安全的需要。如果道岔表示電路給出了與道岔實際位置相反的表示，會導致列車進入異線，此時若異線有列車，就會發生撞車。如果道岔尖軌和基本軌間或心軌和翼軌間沒有達到規定的密貼要求，道岔電路就給出了表示，列車通過道岔時就有可能產生危及行車安全的后果。因而道岔表示電路也必須做到“故障-安全”。
集中聯鎖設備應保證：當進路建立后，該進路上的道岔不可能轉換；當道岔區段有車占用時，該區段的道岔不可能轉換；能監督是否擠岔，并于擠岔的同時，使防護該進路的信號機自動關閉。被擠道岔未恢復前，有關信號機不能開放。
直流道岔控制電路適用于既有線普速道岔，交流道岔控制電路適用于提速道岔和高速道岔。
道岔控制電路的技術要求如下：
1、道岔轉換設備的動作，必須與值班員的操縱意圖一致。
2、道岔在任一種鎖閉狀態下不得啟動。
3、道岔一經啟動，不論其所在區段軌道電路故障或有車進入軌道區段，均應繼續轉換到底。
4、道岔因故被阻不能轉換到底時，對非調度集中操縱的道岔，應保證經操縱后轉換到原位；對調度集中操縱的道岔，應自動切斷供電電路，停止轉換。
5、電機電路故障，道岔不應再轉換。
6、道岔轉換完畢，應自動切斷啟動電路。
7、采用三相交流電源的電動（電液）轉轍機，必須設置斷相保護裝置。
8、 當設計有儲存進路、道岔接受遙控時，必須對道岔的啟動采用能自動切斷供電電路、停止轉換的防護措施，必須采取防止小車跳動措施。
二、直流道岔控制電路
直流道岔控制電路分為四線制道岔控制電路、六線制道岔控制電路、E/J/J道岔控制電路。直流道岔控制電路中的設備如表所示。
表1 直流道岔控制電路中的設備
| 序號 |
代號 |
名 稱 |
|
1 |
DCJ |
定位操縱繼電器 |
|
2 |
FCJ |
反位操縱繼電器 |
|
3 |
SJ |
鎖閉繼電器 |
|
4 |
1DQJ |
第一道岔啟動繼電器 |
|
5 |
2DQJ |
第二道岔啟動繼電器 |
|
6 |
1DQJF |
第一道岔啟動復示繼電器 |
|
7 |
2DQJF |
第二道岔啟動復示繼電器 |
|
8 |
DBJ |
定位表示繼電器 |
|
9 |
FBJ |
反位表示繼電器 |
|
10 |
BB |
表示變壓器 |
（一）：四線制道岔控制電路
1.啟動電路
四線制道岔控制電路，通過三級電路完成對道岔轉換的控制。以定位操縱為例，啟動電路如下圖1所示。
第一級控制電路是1DQJ的3-4線圈勵磁電路，接收控制命令，電路檢查聯鎖條件，確定是否需要操縱道岔。操縱道岔時DCJ吸起，1DQJ的3-4線圈勵磁通路中經SJ的接點檢查了沒有辦理人工鎖閉、沒有進行區段鎖閉和進路鎖閉，又經2DQJ的接點檢查道岔需要轉換后，1DQJ勵磁吸起，切斷表示電路，見下圖中紅色粗線。
第二級控制電路是2DQJ的轉極電路，確定道岔的轉換方向（向定位轉還是向反位轉）。1DQJ吸起后使2DQJ轉極，見下圖中綠色粗線。
第三級控制電路是1DQJ的1-2線圈自閉電路，接通并隨時檢查轉轍機內電機動作電路是否正常，見下圖1中黃色粗線。1DQJ吸起、2DQJ轉極后接通道岔動作電路，1DQJ的前接點串接在其1-2線圈的動作回路中，電路檢查電機正常工作后自閉，道岔轉換到底后由轉轍機內自動開閉器的動作接點切斷動作電路，使動作電路復原，1DQJ落下。
圖1 四線制道岔控制電路的啟動電路
2.表示電路
道岔轉到規定位置后，啟動電路停止工作，1DQJ落下，表示繼電器吸起。以定位表示為例，表示電路如下圖2所示。
DBJ通過轉轍機內自動開閉器定位表示接點、1DQJ和2DQJ接點吸起，見圖2中的綠色粗線。
直流道岔表示電路中使用了兩個安全型偏極繼電器，作為道岔表示繼電器，電源使用獨立的表示變壓器，并在電路的末端設置整流元件，檢查電路完整后向發送端送回直流電源，為了防止半波整流造成表示繼電器抖動，在表示繼電器兩端并聯的電容器起濾波作用。
圖2 四線制道岔控制電路的表示電路
（二）六線制道岔控制電路
當軌道線路采用12號60kg/m道岔時，一臺轉轍機已經適應不了轉換力和牽引力的要求，需要采用雙機牽引。在雙機牽引道岔方式中，ZD6-E型轉轍機使用在第一牽引點，ZD6-J型轉轍機使用在第二牽引點。
直流雙機牽引道岔控制電路一般采用六線制，六線制道岔控制電路如下圖3所示。該電路與直流四線制的單機控制電路原理基本相同，但有以下特點：
1、雙機牽引中，設在第一牽引點的轉轍機稱為主機，設在第二牽引點的轉轍機稱為副機。在控制電路中，主機和副機并聯運行，同步動作，但動程不同，當尖軌與基本軌密貼后，兩機同時鎖閉道岔。
2、增加2DQJF，型號與2DQJ相同，目的是使主機和副機同步動作。使用中將2DQJF的第一組和第二組極性接點并聯后從室內經分線盤引向室外轉轍機，作為主機和副機的啟動電路和表示電路的公用線。
3、主機和副機表示電路室內部分共用，室外部分經主機和副機的自動開閉器表示接點串聯，檢查兩臺電動轉轍機同步動作，并經過設在副機內的二極管Z整流后，使DBJ或FBJ勵磁，給出道岔位置的正確表示。
圖3 六線制道岔控制電路
（三）：E/J/J道岔控制電路
當軌道線路采用18號50kg/m道岔時，需要采用三機牽引。在三機牽引道岔方式中，ZD6-E型轉轍機使用在第一牽引點，ZD6-J型轉轍機使用在第二牽引點和第三牽引點。E/J/J道岔控制電路如下圖4所示。
ZD6-E/J/J的三臺轉轍機按順序錯峰啟動，以錯開電機啟動電流峰值。雙動道岔第一動和第二動均采用ZD6-E/J/J的轉轍機牽引時，道岔第一動和第二動同時動作，分別按順序錯峰啟動。ZD6-E/J/J三機的每機都通過信號設備控制室的四芯電纜到軌旁轉轍機。每一個牽引點的控制電路采用1個道岔控制組合，該道岔控制組合在四線制單動道岔定型組合基礎上修改。
第一牽引點的1DQJ勵磁電路與四線制道岔電路中的1DQJ勵磁電路相同，第二牽引點的1DQJ勵磁電路需檢查第一牽引點的1DQJ前接點，第三牽引點的1DQJ勵磁電路需檢查第二牽引點的1DQJ前接點，從而保證三機按順序啟動。
第二牽引點和第三牽引點的表示電路與四線制道岔的表示電路一致。第一牽引點的DBJ和FBJ勵磁電路分別檢查了第二牽引點和第三牽引點的DBJ和FBJ接點的兩組接點，如下圖5所示。
圖4 E/J/J道岔控制電路
圖5 E/J/J道岔控制電路的表示電路
三、交流道岔控制電路
交流控制電路的轉轍機內電機所需電壓為三相AC380V，因而相比直流道岔控制電路，車站設備需要增加三相AC380 V電源屏和斷相保護裝置。交流道岔控制電路中的設備如表所示。交流道岔控制電路按照道岔牽引點數量分為單機控制電路和多機控制電路。
表2交流道岔控制電路中的設備
|
序號 |
代號 |
名 稱 |
|
1 |
DCJ |
定位操縱繼電器 |
|
2 |
FCJ |
反位操縱繼電器 |
|
3 |
YCJ/SJ |
允許操縱繼電器/鎖閉繼電器 |
|
4 |
1DQJ |
第一道岔啟動繼電器 |
|
5 |
2DQJ |
第二道岔啟動繼電器 |
|
6 |
1DQJF |
第一道岔啟動復示繼電器 |
|
7 |
BHJ |
保護繼電器 |
|
8 |
DBJ |
定位表示繼電器 |
|
9 |
FBJ |
反位表示繼電器 |
|
10 |
DBQ |
斷相保護器 |
|
11 |
BB |
表示變壓器 |
|
12 |
TJ |
時間繼電器 |
|
13 |
QDJ |
切斷繼電器 |
|
14 |
ZBHJ |
總保護繼電器 |
|
15 |
DKJ |
動作開始繼電器 |
|
16 |
DWJ |
動作完成繼電器 |
（一）單機控制電路
1．啟動電路
單機控制電路的啟動電路如下圖所示，因1DQJ繼電器接點不夠用，增加了1DQJF繼電器。交流控制電路中1DQJ的3-4線圈部分，與直流控制電路基本相同。交流控制電路中1DQJ的1-2線圈不同于直流道岔控制電路，直流控制電路中的線圈直接串接在轉轍機電機的動作電路中，而交流控制電路中的線圈與其他邏輯條件一起構成1DQJ的自閉電路。故交流控制電路中1DQJ使用的型號與直流控制電路中的型號不同。為滿足30s轉換不到位，轉轍機應停止轉換的技術要求，設置一臺時間繼電器，當1DQJ繼電器吸起滿30s時，時間繼電器吸起，斷開1DQJ電路，使得轉轍機停止轉換。
以定位操縱為例，啟動電路的動作過程為：
聯鎖發出定位操縱指令，DCJ吸起，1DQJ的3-4線圈通過DCJ的前接點、2DQJ的141-143接點得電，1DQJ吸起，（見下圖6中紅色粗線）。1DQJ的前接點接通1DQJF的吸起通路。
圖6 單機控制電路定位操縱的啟動電路
2DQJ的3-4線圈通過DCJ的前接點、1DQJF的前接點得電，轉極到定位接點閉合（見上圖中綠色粗線）。
2DQJ反位接點切斷1DQJ的3-4線圈電路，為下一次道岔動作做好準備。三相電源通過DBQ送到轉轍機，BHJ吸起，1DQJ的1-2線圈通過BHJ的前接點構成自閉電路（見上圖中黃色粗線）。2DQJ反位接點斷開到BHJ吸起有一段時間差，期間1DQJ的3-4線圈和1-2線圈上均沒有電，1DQJ依靠自身的緩放特性保持吸起。
控制轉轍機向不同方向轉換，只需要控制電機向不同方向旋轉。任意改變三相交流電其中兩相的相序就可以改變電機的旋轉方向，從而操縱道岔向定位和反位轉換。
轉轍機動作電路是經由AC380供電的五線制電路，如下圖7所示，三相交流電源通過斷相保護器接入電路。利用1DQJ和2DQJ接點可實現電機的啟動和改變旋轉方向，1DQJ吸起將三相交流電送向電機，用2DQJ定、反位接點來改變向電機送電的相序，從而改變電機旋轉方向。
以定位操縱為例，動作電路的動作過程為：
1DQJ吸起，斷開反位表示電路。AC380的A、B、C三相電分別通過紅色、綠色、黃色三條粗線（X1、X2、X5）接入轉轍機內電機。
道岔開始轉換。轉轍機第2排接點組在動作桿推動下先斷開，第1排接點組接通，為道岔中途停止轉換返回原位置時做好準備。
道岔轉換完成，第4排接點組斷開，第3排接點組接通。三相電源斷開，1DQJ落下，接通定位表示電路。
圖7 單機控制電路定位操縱的動作電路圖
當三相電源的任一相發生斷相，應及時切斷其余兩相電源，以保護電機不被燒毀。為此設置了斷相保護電路。目前的DBQ器材主要有兩種類型，一種是由電子器件構成，一種是由三個電流互感器和一個整流橋組成，下面主要簡單描述一下電流互感型斷相保護器原理。DBQ的工作原理：根據電磁感應原理，交流道岔斷相保護器采用的是電流互感器連接，電流互感器的Ⅰ次側線圈分別與電路的三相串聯，并且工作在磁飽和狀態。因此，Ⅱ次側除基波外，還會產生高次諧波分量，BHJ主要是靠三次諧波疊加產生的電壓吸起的。因為相對于基波每360°一個周期，三次諧波是以120°為一個周期；三相交流電每相間相差120°，正好對應了三次諧波的一個完整周期。所以，三相交流電每相產生的三次諧波是同相位的。因為提速道岔三相負載是采用星形連接，當發生某一相電源斷相時，另外兩相之間就構成了一個串聯關系，流過兩個電流互感器Ⅰ次側的電流大小相同、方向相反，Ⅱ次側感應電壓相互抵消，因此輸出為零，BHJ落下。有的DBQ內集成了限時保護，代替了時間繼電器功能。
2．表示電路
交流控制電路的表示電路與直流控制電路有較大區別，是表示繼電器與二極管并聯構成的半波整流電路。
道岔轉換完成后，BHJ落下，1DQJ落下， 1DQJF落下，三相電源被切斷，通過1DQJ的后接點構成表示電路。表示電路由表示變壓器、繼電器、電阻、整流二極管和轉轍機的接點組成。
以定位表示為例，工作原理：當正弦交流電源正半周時，DBJ勵磁吸起，與DBJ線圈并聯的另一條支路，因整流二極管反向截止，故電流基本為零；當正弦交流電源負半周時，在DBJ和整流堆這兩條支路中，整流二極管呈正向導通狀態，其支路的阻抗要比DBJ支路阻抗小得多，電流絕大部分經整流堆支路中流過，由于DBJ是感性負載，線圈電壓下降過程中有反電勢，阻止其電壓下降，所以通過繼電器線圈的電流不是典型的半波，而是一個波動的直流，因而能夠保證DBJ可靠吸起。
圖8 道岔定位表示原理及簡化圖
從上圖8中可以看出，交流電正半周通過DBJ并與該偏極繼電器所要求的極性相符時，該表示繼電器吸起。如果外線混線，繼電器被旁路，就不能吸起，起到了供電、受電設備在室內，被檢查條件遠在室外情況下對外線混線造成錯誤表示的防護作用。道岔位置表示繼電器必須在動作電路正常完成、檢查操作意圖與室外設備位置一致后才能吸起。
DBJ通過室外電纜檢查了轉轍機內定位接點，FBJ通過室外電纜檢查了轉轍機內反位接點。這樣，在錯誤表示的防護方面，當出現一次錯接室外電纜和人為顛倒二極管極性以后，DBJ或FBJ不會吸起。
（二）多機控制電路
多機控制電路是在單機控制電路的基礎上組合而來，每個牽引點設置一個單機控制電路的組合，增加錯峰啟動、切斷保護電路，雙動道岔再增加順序啟動電路。
1．錯峰啟動電路
一組道岔由多臺轉轍機牽引時，為使電源屏輸出電流錯開電機啟動峰值，電機應按順序錯峰啟動，如下圖9所示。利用1DQJ的緩吸特性，從第二牽引點開始，將上一牽引點1DQJ的前接點串入本牽引點1DQJ的3-4線圈中，以完成多機錯峰啟動。
圖9 錯峰啟動電路原理圖
2．切斷保護電路
一組道岔由多臺轉轍機牽引時，道岔動作指令發出后，其中任一臺轉轍機不啟動，應切斷該道岔所有牽引點的控制電路。尖軌和心軌各設置ZBHJ和QDJ繼電器，構成切斷保護電路。如下圖10所示。
圖10 尖軌三機心軌兩機切斷保護電路原理圖
正常工作時序：
聯鎖系統發出道岔動作指令，各個牽引點的1DQJ吸起，BHJ依次吸起，所有的牽引點的BHJ吸起后，ZBHJ吸起。
在第一個開始動作的牽引點BHJ吸起到ZBHJ吸起的這段時間里，QDJ通過線圈上跨接的RC阻容放電保持吸起。
QDJ通過ZBHJ的前接點繼續吸起，用其接點構成各牽引點1DQJ的1-2線圈的自閉電路。
故障工作時序：
聯鎖系統發出道岔動作指令，道岔其中任意一個牽引點的轉轍機不能啟動時，其BHJ不能正常吸起，ZBHJ因勵磁電路的KF電源無法送出不能吸起。
QDJ在緩放時間結束后落下，切斷道岔尖軌或心軌所有牽引點的1DQJ的1-2線圈自閉電路，牽引道岔尖軌或心軌的所有轉轍機停止轉動。
維護人員確定故障后，按下故障按鈕，使QDJ重新吸起，室內外人員共同配合由其他牽引點的轉轍機牽引道岔轉換到規定位置。
3．傳遞啟動電路
為降低電源屏的輸出功率，雙動道岔交流控制電路需要滿足第一動動作完成后，第二動再動作。每一動設置DKJ和DWJ繼電器，構成傳遞啟動電路，如下圖11所示。