道岔控制表示单元常见故障原因分析与处理

张建敏

摘 要 通过对道岔控制表示单元表示电路进行分析，找到“跳表示”和雷击故障的根本原因和处理措施，提出改进方法。

关键词 跳表示；滤波电路；滤波电容；雷击

中图分类号：U262 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0183-01

道岔控制表示单元是铁路信号微机联锁系统的重要元器件，在道岔控制电路中起着控制道岔转换、锁闭和给出表示的作用，其运行的可靠性直接影响信号系统的可靠性和安全性。每一组道岔均对应一台控制表示单元，山钢集团莱芜分公司运输部6套微机联锁系统，共应用控制表示单元310台。在设备维护中我们发现，道岔控制表示单元常出现的故障有“跳表示”和雷击两种，占总故障的80%以上。为保障设备的稳定运行，降低故障率，同时做好设备修旧利废工作，使故障的元器件得到重新利用，我们对其进行深入分析和研究。

1 表示电路原理分析

道岔控制表示单元电路分三部分，控制电路、转换锁闭电路和表示电路。三部分电路除共用电源外，电路部分彼此独立，工作状态互不影响。“跳表示”故障发生在表示电路，雷击故障大多数只击坏表示电路，故对表示电路进行深入分析。

道岔表示电路原理图如图1。

图1 道岔表示电路原理图

由图可以看出，此电路由上下对称两部分组成，下半部分为定位表示电路，上半部分为反位表示电路，电源由53输入，道岔在定位时，53、63有30 V的交流表示电源，在反位时53、51有30 V的交流表示电源，两路电源分别通过两个滤波电路，分别给光耦TLP521-2和固态继电器K2提供电源。工作正常时，定位表示电由62输出，反位表示电由52输出。

当道岔处在定位时，30 V的交流表示电由53、63输入后，经过D4和D26单相整流，和C2、C20的电容滤波，原来的交流电变成直流供下一级电路使用。D26和C20整流滤波后，24V直流电送到K2继电器线圈两端，K2得电吸起；D4和C2整流滤波后的6V电源送到光耦TLP521-2工作，经过电阻R4分压后，1、2端电压1.2 V左右，使内部发光二极管导通发光，内部三极管7、8耦合导通，使KZ24V电源经过继电器K2的9、13和K1的6、4接点到达62，经62输出到微机联锁主机，使主机能够辨识定位表示，通过显示器显示。

当道岔处在反位时，原理与定位相同。

2 故障原因分析与处理

1）“跳表示”故障。经过以上电路分析，表示电路的正常工作与滤波电路、光耦TLP521-2及固态继电器的性能有关。用万用表反复测量，确定光耦TLP521-2、OMRON24V固态继电器及周围电阻电容等元件均状态良好，无烧损、短路或断路情况。查找光耦TLP521-2参数资料，其输入端典型工作电压和转换电流为5V 16 mA，最大25 mA。D3、D4为1N4735A，1W6.2V稳压二极管，R4、R5由以下公式确定其阻值：

R=（U-U二极管×3）/I =（6.2-0.7×3）/0.016≈256 Ω

由色标确认R4、R5阻值为220Ω，接近256Ω。使用220 Ω电阻时，电路中电流为：

I=（U-U二极管×3）/ R=（6.2-0.7×3）/220=0.0164=16.4 mA

电路中电流接近典型值，因此，R4、R5电阻选择适当。

故障的发生还可能与滤波电路的设计有关，则内部三极管7、8导通不正常，而控制光耦TLP521-2耦合导通的电源来自前级的滤波电容和稳压二极管C2、 D4和C1、D3，滤波电容C1和C2容量的大小与充放电能力直接影响光耦内二极管的导通，从而也间接影响了三极管的导通，故障原因可能出现在与滤波电容的选择上，于是重新核算C1、C2电容容量。

在滤波电路中电容的选择应遵循以下公式：

C≥（3-5）T/2R

R为电路负载电阻，R≈R4=R5=220 Ω

T为50 Hz工频电路，T=1/50=0.02 s

经计算得出：C≥136-227uf

因此，原来应用的100uf的电容容量太低，长时间使用后，容量还会下降，滤波电压不稳定，进而造成供给光耦输入端的电压不稳定，当二极管发光较弱时，三极管不能导通。输出端电压不稳定，经过其导通输出的KZ24V电压时有时无，就造成道岔表示的闪烁，形成了道岔“跳表示”故障。

在滤波电容C的选择上，容量应越大越好，越大输出电压的波形变得更为平滑、起伏更小，滤波电压更稳定，但在电路接通瞬间，电路中所产生的冲击电流太大，对电路中其它元器件会造成损坏。因此，C1，C2选择容量220uf耐压值25 V的电解电容即可。

基于以上原因分析，我们对故障的18台道岔控制表示单元进行了维修，将C1、C2均更换为220uf的大容量电容，更换后贴好标签，做好标记，送信号楼微机联锁道岔柜进行应用试验，重点监督运行状态，使用一个月未再发生“跳表示”故障，由此断定，原因分析和解决措施是正确的。以后陆续对同批次的道岔控制表示单元电容进行了更换，“跳表示”故障未在出现。

2）雷击故障。通过对十几台被雷击的道岔控制表示单元的研究分析发现，多数都是击坏表示电路元件，雷电沿道岔控制线X3进入设备内部，击坏元件如下：①击坏光电耦合器521-2P，输入端二极管短路，外壳崩裂，元件无法再用；②击坏整流滤波元件D3、D25或D4、D26，二极管短路，光电耦合器521-2P没有输入电源，不能工作；③击坏R5、D5，光电耦合器前级电阻和定、反位表示灯，电路无法工作，无法给出表示。

我们对雷击损坏的元器件进行了更换，对修复的控制表示单元进行综合电气参数测试后，送信号楼在道岔机柜上进行应用试验，确认合格后贴标签备用。

3 结束语

“跳表示”故障的发生与厂家供应的设备质量有关，为此对同批次所有控制表示单元进行了检查，对所有C1、C2使用小容量的控制表示单元进行了更换，与厂家联系退回，协商赔偿损失。同时联系厂家对设备设计、安装及元器件应用进行再检查，防止此类问题发生。

同时探索在道岔控制电路X3中加装雷电防护装置，当雷电发生时进行有效的隔离和放电，防止雷电窜入击坏设备。

参考文献

[1]刘文富.ZD6型电动道岔机械故障的原因分析及其对策[A].河南省铁道学会2007年学术活动月优秀论文集[C].2007.endprint

摘 要 通过对道岔控制表示单元表示电路进行分析，找到“跳表示”和雷击故障的根本原因和处理措施，提出改进方法。

关键词 跳表示；滤波电路；滤波电容；雷击

中图分类号：U262 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0183-01

道岔控制表示单元是铁路信号微机联锁系统的重要元器件，在道岔控制电路中起着控制道岔转换、锁闭和给出表示的作用，其运行的可靠性直接影响信号系统的可靠性和安全性。每一组道岔均对应一台控制表示单元，山钢集团莱芜分公司运输部6套微机联锁系统，共应用控制表示单元310台。在设备维护中我们发现，道岔控制表示单元常出现的故障有“跳表示”和雷击两种，占总故障的80%以上。为保障设备的稳定运行，降低故障率，同时做好设备修旧利废工作，使故障的元器件得到重新利用，我们对其进行深入分析和研究。

1 表示电路原理分析

道岔控制表示单元电路分三部分，控制电路、转换锁闭电路和表示电路。三部分电路除共用电源外，电路部分彼此独立，工作状态互不影响。“跳表示”故障发生在表示电路，雷击故障大多数只击坏表示电路，故对表示电路进行深入分析。

道岔表示电路原理图如图1。

图1 道岔表示电路原理图

由图可以看出，此电路由上下对称两部分组成，下半部分为定位表示电路，上半部分为反位表示电路，电源由53输入，道岔在定位时，53、63有30 V的交流表示电源，在反位时53、51有30 V的交流表示电源，两路电源分别通过两个滤波电路，分别给光耦TLP521-2和固态继电器K2提供电源。工作正常时，定位表示电由62输出，反位表示电由52输出。

当道岔处在定位时，30 V的交流表示电由53、63输入后，经过D4和D26单相整流，和C2、C20的电容滤波，原来的交流电变成直流供下一级电路使用。D26和C20整流滤波后，24V直流电送到K2继电器线圈两端，K2得电吸起；D4和C2整流滤波后的6V电源送到光耦TLP521-2工作，经过电阻R4分压后，1、2端电压1.2 V左右，使内部发光二极管导通发光，内部三极管7、8耦合导通，使KZ24V电源经过继电器K2的9、13和K1的6、4接点到达62，经62输出到微机联锁主机，使主机能够辨识定位表示，通过显示器显示。

当道岔处在反位时，原理与定位相同。

2 故障原因分析与处理

1）“跳表示”故障。经过以上电路分析，表示电路的正常工作与滤波电路、光耦TLP521-2及固态继电器的性能有关。用万用表反复测量，确定光耦TLP521-2、OMRON24V固态继电器及周围电阻电容等元件均状态良好，无烧损、短路或断路情况。查找光耦TLP521-2参数资料，其输入端典型工作电压和转换电流为5V 16 mA，最大25 mA。D3、D4为1N4735A，1W6.2V稳压二极管，R4、R5由以下公式确定其阻值：

R=（U-U二极管×3）/I =（6.2-0.7×3）/0.016≈256 Ω

由色标确认R4、R5阻值为220Ω，接近256Ω。使用220 Ω电阻时，电路中电流为：

I=（U-U二极管×3）/ R=（6.2-0.7×3）/220=0.0164=16.4 mA

电路中电流接近典型值，因此，R4、R5电阻选择适当。

故障的发生还可能与滤波电路的设计有关，则内部三极管7、8导通不正常，而控制光耦TLP521-2耦合导通的电源来自前级的滤波电容和稳压二极管C2、 D4和C1、D3，滤波电容C1和C2容量的大小与充放电能力直接影响光耦内二极管的导通，从而也间接影响了三极管的导通，故障原因可能出现在与滤波电容的选择上，于是重新核算C1、C2电容容量。

在滤波电路中电容的选择应遵循以下公式：

C≥（3-5）T/2R

R为电路负载电阻，R≈R4=R5=220 Ω

T为50 Hz工频电路，T=1/50=0.02 s

经计算得出：C≥136-227uf

因此，原来应用的100uf的电容容量太低，长时间使用后，容量还会下降，滤波电压不稳定，进而造成供给光耦输入端的电压不稳定，当二极管发光较弱时，三极管不能导通。输出端电压不稳定，经过其导通输出的KZ24V电压时有时无，就造成道岔表示的闪烁，形成了道岔“跳表示”故障。

在滤波电容C的选择上，容量应越大越好，越大输出电压的波形变得更为平滑、起伏更小，滤波电压更稳定，但在电路接通瞬间，电路中所产生的冲击电流太大，对电路中其它元器件会造成损坏。因此，C1，C2选择容量220uf耐压值25 V的电解电容即可。

基于以上原因分析，我们对故障的18台道岔控制表示单元进行了维修，将C1、C2均更换为220uf的大容量电容，更换后贴好标签，做好标记，送信号楼微机联锁道岔柜进行应用试验，重点监督运行状态，使用一个月未再发生“跳表示”故障，由此断定，原因分析和解决措施是正确的。以后陆续对同批次的道岔控制表示单元电容进行了更换，“跳表示”故障未在出现。

2）雷击故障。通过对十几台被雷击的道岔控制表示单元的研究分析发现，多数都是击坏表示电路元件，雷电沿道岔控制线X3进入设备内部，击坏元件如下：①击坏光电耦合器521-2P，输入端二极管短路，外壳崩裂，元件无法再用；②击坏整流滤波元件D3、D25或D4、D26，二极管短路，光电耦合器521-2P没有输入电源，不能工作；③击坏R5、D5，光电耦合器前级电阻和定、反位表示灯，电路无法工作，无法给出表示。

我们对雷击损坏的元器件进行了更换，对修复的控制表示单元进行综合电气参数测试后，送信号楼在道岔机柜上进行应用试验，确认合格后贴标签备用。

3 结束语

“跳表示”故障的发生与厂家供应的设备质量有关，为此对同批次所有控制表示单元进行了检查，对所有C1、C2使用小容量的控制表示单元进行了更换，与厂家联系退回，协商赔偿损失。同时联系厂家对设备设计、安装及元器件应用进行再检查，防止此类问题发生。

同时探索在道岔控制电路X3中加装雷电防护装置，当雷电发生时进行有效的隔离和放电，防止雷电窜入击坏设备。

参考文献

[1]刘文富.ZD6型电动道岔机械故障的原因分析及其对策[A].河南省铁道学会2007年学术活动月优秀论文集[C].2007.endprint

摘 要 通过对道岔控制表示单元表示电路进行分析，找到“跳表示”和雷击故障的根本原因和处理措施，提出改进方法。

关键词 跳表示；滤波电路；滤波电容；雷击

中图分类号：U262 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0183-01

道岔控制表示单元是铁路信号微机联锁系统的重要元器件，在道岔控制电路中起着控制道岔转换、锁闭和给出表示的作用，其运行的可靠性直接影响信号系统的可靠性和安全性。每一组道岔均对应一台控制表示单元，山钢集团莱芜分公司运输部6套微机联锁系统，共应用控制表示单元310台。在设备维护中我们发现，道岔控制表示单元常出现的故障有“跳表示”和雷击两种，占总故障的80%以上。为保障设备的稳定运行，降低故障率，同时做好设备修旧利废工作，使故障的元器件得到重新利用，我们对其进行深入分析和研究。

1 表示电路原理分析

道岔控制表示单元电路分三部分，控制电路、转换锁闭电路和表示电路。三部分电路除共用电源外，电路部分彼此独立，工作状态互不影响。“跳表示”故障发生在表示电路，雷击故障大多数只击坏表示电路，故对表示电路进行深入分析。

道岔表示电路原理图如图1。

图1 道岔表示电路原理图

由图可以看出，此电路由上下对称两部分组成，下半部分为定位表示电路，上半部分为反位表示电路，电源由53输入，道岔在定位时，53、63有30 V的交流表示电源，在反位时53、51有30 V的交流表示电源，两路电源分别通过两个滤波电路，分别给光耦TLP521-2和固态继电器K2提供电源。工作正常时，定位表示电由62输出，反位表示电由52输出。

当道岔处在定位时，30 V的交流表示电由53、63输入后，经过D4和D26单相整流，和C2、C20的电容滤波，原来的交流电变成直流供下一级电路使用。D26和C20整流滤波后，24V直流电送到K2继电器线圈两端，K2得电吸起；D4和C2整流滤波后的6V电源送到光耦TLP521-2工作，经过电阻R4分压后，1、2端电压1.2 V左右，使内部发光二极管导通发光，内部三极管7、8耦合导通，使KZ24V电源经过继电器K2的9、13和K1的6、4接点到达62，经62输出到微机联锁主机，使主机能够辨识定位表示，通过显示器显示。

当道岔处在反位时，原理与定位相同。

2 故障原因分析与处理

1）“跳表示”故障。经过以上电路分析，表示电路的正常工作与滤波电路、光耦TLP521-2及固态继电器的性能有关。用万用表反复测量，确定光耦TLP521-2、OMRON24V固态继电器及周围电阻电容等元件均状态良好，无烧损、短路或断路情况。查找光耦TLP521-2参数资料，其输入端典型工作电压和转换电流为5V 16 mA，最大25 mA。D3、D4为1N4735A，1W6.2V稳压二极管，R4、R5由以下公式确定其阻值：

R=（U-U二极管×3）/I =（6.2-0.7×3）/0.016≈256 Ω

由色标确认R4、R5阻值为220Ω，接近256Ω。使用220 Ω电阻时，电路中电流为：

I=（U-U二极管×3）/ R=（6.2-0.7×3）/220=0.0164=16.4 mA

电路中电流接近典型值，因此，R4、R5电阻选择适当。

故障的发生还可能与滤波电路的设计有关，则内部三极管7、8导通不正常，而控制光耦TLP521-2耦合导通的电源来自前级的滤波电容和稳压二极管C2、 D4和C1、D3，滤波电容C1和C2容量的大小与充放电能力直接影响光耦内二极管的导通，从而也间接影响了三极管的导通，故障原因可能出现在与滤波电容的选择上，于是重新核算C1、C2电容容量。

在滤波电路中电容的选择应遵循以下公式：

C≥（3-5）T/2R

R为电路负载电阻，R≈R4=R5=220 Ω

T为50 Hz工频电路，T=1/50=0.02 s

经计算得出：C≥136-227uf

因此，原来应用的100uf的电容容量太低，长时间使用后，容量还会下降，滤波电压不稳定，进而造成供给光耦输入端的电压不稳定，当二极管发光较弱时，三极管不能导通。输出端电压不稳定，经过其导通输出的KZ24V电压时有时无，就造成道岔表示的闪烁，形成了道岔“跳表示”故障。

在滤波电容C的选择上，容量应越大越好，越大输出电压的波形变得更为平滑、起伏更小，滤波电压更稳定，但在电路接通瞬间，电路中所产生的冲击电流太大，对电路中其它元器件会造成损坏。因此，C1，C2选择容量220uf耐压值25 V的电解电容即可。

基于以上原因分析，我们对故障的18台道岔控制表示单元进行了维修，将C1、C2均更换为220uf的大容量电容，更换后贴好标签，做好标记，送信号楼微机联锁道岔柜进行应用试验，重点监督运行状态，使用一个月未再发生“跳表示”故障，由此断定，原因分析和解决措施是正确的。以后陆续对同批次的道岔控制表示单元电容进行了更换，“跳表示”故障未在出现。

2）雷击故障。通过对十几台被雷击的道岔控制表示单元的研究分析发现，多数都是击坏表示电路元件，雷电沿道岔控制线X3进入设备内部，击坏元件如下：①击坏光电耦合器521-2P，输入端二极管短路，外壳崩裂，元件无法再用；②击坏整流滤波元件D3、D25或D4、D26，二极管短路，光电耦合器521-2P没有输入电源，不能工作；③击坏R5、D5，光电耦合器前级电阻和定、反位表示灯，电路无法工作，无法给出表示。

我们对雷击损坏的元器件进行了更换，对修复的控制表示单元进行综合电气参数测试后，送信号楼在道岔机柜上进行应用试验，确认合格后贴标签备用。

3 结束语

“跳表示”故障的发生与厂家供应的设备质量有关，为此对同批次所有控制表示单元进行了检查，对所有C1、C2使用小容量的控制表示单元进行了更换，与厂家联系退回，协商赔偿损失。同时联系厂家对设备设计、安装及元器件应用进行再检查，防止此类问题发生。

同时探索在道岔控制电路X3中加装雷电防护装置，当雷电发生时进行有效的隔离和放电，防止雷电窜入击坏设备。

参考文献

[1]刘文富.ZD6型电动道岔机械故障的原因分析及其对策[A].河南省铁道学会2007年学术活动月优秀论文集[C].2007.endprint