ZDJ9型转辙机动作曲线分析
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【摘 要】ZDJ9 型道岔动作电流曲线已经作为电务部门检查 ZDJ9 型道岔维护质量和故障调查的重要依据。微机监测对道岔转换时的电流进行了实时监测，每 0.04s采集一个电流值，用于绘制以时间为横轴，电流为纵轴的动作电流曲线。道岔转换一次所采集的电流值个数，是根据道岔转换时间而定。
【关键词】ZDJ9；转辙机；动作曲线
1引言
1997年3月4日中国铁路总公司组织了关于加快研发新型转辙机的会议，中国通号公司根据会议要求，加快研发新型的转辙机产品的步伐，以适应铁路运输的不断发展。在研发过程中吸取了国内外先进的技术经验，并且结合我国铁路和道岔的现实问题进行了设计改进，开发了新型的电动转辙机，如ZDJ9型电转机系列产品，此系列电转机转换力大、效率高，并于1999年8月19日在郑州铁路局西安电务段华县车站的23号及9号提速道岔上道试验；2000年1月8日参加了中国铁路总公司在西安组织的技术审查会议，并且通过了验收；2000年10月中旬在兰州铁路局武威分局武南电务段黄羊镇车站10号及7号道岔上道试验；2001年3月29日通过了中国铁路总公司在西安组织的技术鉴定。之后大量应用在国内地方铁路、城市轨道等线路上。特别是近年来，我国客运专线、提速线路及高速铁路的相关道岔，广泛使用了牵引力更大、锁闭更加可靠、转换时间更短的ZDJ9型交流电转机及外锁闭装置。
然而随着ZDJ9型转辙机用量的逐步扩大，现场反应问题的逐步增多，部分铁路局反应当道岔转换到四开位置后，需要重新啟动时，交流转辙机不能正常转换道岔，并且电机出现明显的振动和噪声现象。针对现场反应的现象分析是由于有些转辙机应用的场所距离车站信号楼控制室比较远，电路损耗大的特殊环境以及转辙机、道岔摩擦等会增大阻力，导致当道岔处于四开位置时偶有电机启动转矩不够，故需要对交流转辙机的电机进行研究和改进来实现增加电机的启动转矩的目标。
2转辙机设备监测原理和规则
2.1直流转辙机监测原理和规则
四线制道岔电流采集：使用电流传感器穿芯方式采集从分线盘X4到道岔组合侧面的电缆。孔内线上电流流向需与电流传感器标注方向一致。六线制道岔电流采集：使用两个电流传感器分别采集1DQJ至2DQJF的111和121之间的两根电流去线。孔内线上电流流向需与电流传感器标注方向一致。
1DQJ状态采集：使用开关量采集模块采集1DQJ继电器的41和43接点。
道岔分表示状态采集：采集DBJ和FBJ的一组空接点的前接点。
监测内容：道岔转换过程中转辙机动作电流、动作时间、转换方向。
监测量程：电流量程0～10A（单机）。
动作时间：0～40s（单机）。
测量精度：电流±3%；时间≤0.1s。
测试方式：根据1DQJ条件进行连续测试。
采样周期：40ms。
2.2交流转辙机监测原理和规则
电压采集：断相保护器前级端子11，31，51。
电流采集：将断相保护器21，41，61输出至后续电路的线缆在电流传感器穿芯采集。
1DQJ状态采集：使用开关量采集模块采集1DQJ/1DQJF继电器的41和43接点。
道岔分表示状态采集：采集DBJ和FBJ的一组空接点的前接点。如没有空接点，应采用半组接点采集方式或增加复示继电器方式进行采集。
提速道岔转辙机类型：ZYJ系列液压道岔转辙机，S700K系列、ZDJ-9系列交流电动转辙机。
监测内容：道岔转换过程中转辙机动作功率、电流、动作时间、转换方向。
监测量程：动作电流0～10A（单机）；动作时间0～40s（单机）；功率
0～5KW（单机）。
测量精度：电流±2%；功率±2%；时间≤0.1s。
测量方式：根据1DQJ条件进行连续测试。
采样周期：40ms。
道岔动作电流曲线整个过程由微机监测系统的实时采集完成，1DQJ的接点状态作为记录道岔转换起止时间，即1DQJ吸起、2DQJ转极，道岔开始转换，微机监测系统开始釆集相应数据，转换完毕，1DQJ落下，微机监测系统停止采集并将记录的数据作为该次转换的电流数据集，将电流数据集（离散数据集）按照时间先后绘制成道岔动作电流曲线（数据集），由于采集间隔较短为0.04s，动作电流曲线可以视为连续性曲线。道岔转换（动作电流曲线）的历史数据，可以通过微机监测系统回放道岔转换数据（动作电流曲线），也可直接从微机监测系统中拷贝历史数据（动作电流曲线）。道岔动作电流曲线是一条以电流为纵轴、时间为横轴，并以一定采集时间间隔的电流值逐点连接绘制而成的曲线。道岔动作电流曲线是反映当时道岔状态的一个重要指标，它可以为电务部门信号工作人员提供每组道岔详细的动作电流曲线，以便随时掌握道岔的运行情况，发现道岔转换过程中存在的不良反映，有效利用“天窗点”进行设备检修、养护及故障处理。
3 ZDJ9系列电动转辙机正常动作电流曲线分析
ZDJ9型道岔动作电流曲线可以分为如下四个时段。
T1（解锁区）：第一阶段是道岔解锁阶段，电机刚启动时，具有很大的启动电流，动作电流曲线急剧上升，这时道岔进入解锁状态，随着设备的运行，道岔解锁完成后动作杆在杆件内有5mm以上空动距离，负载变小，电流迅速回落。T2（转换区）：第二阶段是道岔的转换阶段，电机转速经过减速器减速后，以匀速作用于动作杆带动道岔平稳转换，此阶段动作电流曲线应为一条平稳曲线。受外界阻力作用以及直流电机的特性，动作电流值会随着阻力的大小而改变，阻力越大电流越大。
T3（锁闭区）：第三阶段是道岔的锁闭阶段，这一过程为道岔尖轨被带动到另一侧，尖轨与基本轨密贴，动作齿轮锁闭圆弧在动作齿条削尖齿中滑动锁闭道岔，自动开闭器动接点转换，切断动作电路。其动作电流曲线为尾部平滑迅速回零，或尾部略有上翘回零.如果道岔尖轨与基本轨刚好密贴.则尾部平滑；如果道岔尖轨与基本轨密贴力较大则尾部上翘。
T4（锁闭区）：第四阶段是1DQJ继电器缓放阶段。此阶段动作电流曲线为零值曲线，曲线长短由1DQJ继电器缓放时间所决定。
动作电流曲线开始和结束：微机监测系统的采集时刻在1DQJ继电器吸起时刻开始，在1DQJ继电器落下时刻结束。
结束语
由于ZDJ9型道岔是装备的直流电动机，根据直流电动机的特性以及ZDJ9型道岔电路特性，道岔的实时状态完全可以由道岔动作电流曲线反映出来。ZDJ9型道岔的正常动作过程可分为：解锁一转换-锁闭-缓放。由于直流电动转辙机为串激电机，特点是电流越大，转矩越大，转速变慢；反之，电流越小，转矩越小，而转速加快。
参考文献：
[1]杨奎，彭其渊，鲁工圆，等.高速铁路天窗设置与夜间列车运行协调优化技术[J].铁道学报，2015，37（4）：1-7
[2]张天伟，聂磊，贺振欢.基于全线矩形天窗的高速铁路夕发朝至列车开行模式选择优化模型[J].铁道学报，2015，37（2）：1-9
（作者单位：成都地铁运营有限公司）
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