ZD（J）9转辙机控制电路存在的问题及改进建议

摘要：本文通过对ZD(J)9转辙机控制电路和三相异步电动机缺相运行状态的分析，提出了相应的改进建议；解决了断开转辙机内安全开关后，由于控制台工作人员误操作使得转辙机转动给设备和人身安全带来危害的问题。

关键词：ZD(J)9转辙机、控制电路、安全开关、电动机

1、引言       我公司竹子林车辆段安装了四十台ZD（J）9转辙机，它是一种正在逐渐推广使用的新型三相交流电动转辙机。最近，我们在工程验收过程中发现，断开机内安全开关后，转辙机仍可启动，并带动道岔至“四开”位置。这种情况将给日后维修工作人员的人身安全和设备安全带来极大的威胁。另外，转辙机内的三相电机缺相运行会造成电机发热，大大缩短其使用寿命，增加维修成本。为此，提出改进控制电路的建议。

2、防误办技术        在有人介入的系统里，减少和防止操作失误或者在错误操作下仍使系统处于安全状态的技术称作防误办技术。上世纪70年代，日本学者奥村几正根据安全对策所能达到的目标，将所有安全技术做了分类，其中就包括防误办技术。它已经在我国的车站信号控制系统中得到了广泛的应用。防误办技术包含有防止误操作和误办无危险两项内容。误办无危险是指，既使人员误操作，也不会造成危及行车和人身安全的后果。本文所有的分析和建议，就是在误办无危险的要求下提出的，以求通过技术手段，减少人的介入，来提高系统的安全性和可靠性。

3、控制电路的分析    (1)  启动电路的分析       如图1所示，安全接点01-02串接在13-14和三相电机的V相之间，断开安全开关实际上只断开了三相电路当中的一相。当控制台操纵道岔时，1DQJ↑→ 1DQJF↑→2DQJ转极；此时1DQJ励磁电路被2DQJ切断，而BHJ在缺了一相后不会吸起，即1DQJ的自闭电路无法接通，1DQJ依靠自身的缓放功能保持0.5S左右才落下；因此在这0.5S内，三相电源中的两相仍可传出去。这两相电源将构成一个交流高压回路（约380V），并通过转辙机内一些裸露的端子对人身形成威胁，出现了安全开关并不安全的状况。另外，正是这两相电源使得机内的三相异步电机非正常的启动和旋转。 (2) 表示电路的分析       由图1可以看出，DBJ和FBJ的励磁和保持电路均不检查安全开关K。也就是说，当维修人员检修转辙机或行车人员手摇道岔断开安全开关后，仍存在道岔表示。极易给控制台值班员一个错觉，认为该道岔是在正常使用状态，从而错误单操或排列经过该岔的进路，使道岔转换，危及行车和人身安全。  

4、三相异步电机的断相运行分析         三相异步电动机如果有一相从电源断开，则三相绕组变成两相串联的单相运行，其定子磁场变成脉动磁场。脉动磁场可分解为两个幅值相等、转速相同、方向相反的旋转磁场。我们可以用两套结构完全相同，但相序相反的三相绕组串联来等效单相运行的三相异步电动机，如图2所示。由转子正序分量E产生的电磁转矩G和转子逆序分量F产生的电磁转矩H方向相反，它们相互抵消后剩下的才是电动机的有效转矩。其表达式为:

由以上分析可以看出： （1） 当S = 1时，p = q = 1，G = H，它们大小相等，方向相反，合成为零。故无起动转矩。然而，在实际生产过程中，由于电机制作工艺等因素的影响，往往使得转差率S≠1，即p≠q，从而G≠H，使得电机获得起动的转矩。 （2） 由于逆转矩H的存在，使得电动机总转矩减小，转速下降，转差率 S变大，转子上的感应电流频率高，使得铜耗增加，电机发热厉害，严重时烧毁电机。

 5、改进建议        综合以上的分析可知，安全开关如只控制三相电源中的一相，会危及行车和人员的安全，缩短电机的使用寿命。为彻底消除这种安全隐患建议将安全开关按如图3所示：从只断一相电源改为断三相电源。

6、完成效果 经实际验证，改进后的控制电路有以下优点： （1） 断开安全开关的同时也切断了道岔表示和转辙机内电源回路。控制台值班员若想单操或排列经该岔的进路，必须与室外工作人员联系，合上安全开关并确认道岔位置正确后才能进行。因此使得该控制电路更完善、更安全； （2） 可延长电机的使用寿命，降低维修成本； （3） 这种改进方法对原电路的改动极少，效果明显且简单易行，可操作性强。

7、参考资料：     王永信.车站信号自动控制.中国铁道出版社，2002.     龙子俊.电机与拖动基础.航空工业出版社，1993.     龚世缨、熊永前.电机学实例分析.华中科技大学出版社，2001.

附：文题的英语译文:     “ Problem of control circuit of the ZD(J)9 point switch and the improve proposition ”