交流转辙机全电子执行单元监测数据采集功能的实现方案

张春珑

（中铁第一勘察设计院集团有限公司，陕西 西安 710043）

1 项目背景

黄大铁路车站设置CTC 行车指挥系统、联锁系统、微机监测系统、防雷系统等信号设备。联锁系统采用安全冗余型计算机联锁设备，97 型25Hz 相敏轨道电路，信号机采用铝合金机构LED 发光盘，道岔配置三相交流电液转辙设备。闭塞、联锁系统及机车信号地面编码电路等的室内执行部分均采用全电子执行单元。

全电子执行子系统由电子执行单元、光端机、机柜组成，执行单元分为上下行咽喉执行机，全电子化执行单元由道岔模块、信号模块、轨道模块、其他模块等组成。模块采用无触点式控制技术，具有过载和负载短路自动保护功能，取消了电路熔丝，故障排除后自动恢复；模块具有电源监测功能，能够有效判断出电源断相、相序错误等故障并及时报警；模块支持热插拔，允许用户不间断系统进行更换。

微机监测系统执行《铁路信号集中监测系统技术条件》（运基信号[2010]709 号）。在黄大电务公司所在地东营西新建微机监测中心，在东营西、无棣电务工队设车间机，联网至东营西基地监测中心，实现网络化管理。监测本线的联锁、闭塞、CTC、智能电源屏、计轴、电码化等信号设备，实现信号设备运用过程中数据的动态实时的监测、记录、统计分析。

2 目前状况

根据《铁路信号集中监测系统技术条件》（运基信号【2010】709 号）文第 5.1.4.2.2 条：“交流转辙机监测内容：道岔转换过程中转辙机动作功率、电流、动作时间、转换方向。”第5.1.4.2.3 条：“监测点：电压采样在断相保护器输入端，电流采样在断相保护器输出端。”

三相交流转辙机动作功率采集，需同时采集道岔交流转辙机的三相电压和三相电流，然后计算功率数值。在继电电路作为执行部分的计算机联锁车站中，微机监测系统对交流道岔继电控制电路的辅助组合进行了以下修改：

为了获得交流道岔转换过程中转辙机动作功率，在道岔辅助组合第11 位增加设置了交流转辙机功率采集器，采集断相保护器输入端11、31、51 上的电压，同时将转辙机交流电源屏380V 电压的中心线配到监测采集组合，用作三相电源的相电压采集参考信号。

为了监测交流转辙机电流，在道岔辅助组合背面继电器7，8 之间设置了交流转辙机电流采集传感器，电流采集穿芯线与原组合配线相同，断开原有DBQ 与1DQJ/1DQJF 之间的启动线，按照顺序穿过互感器后恢复配线，采集断相保护器输出端电流。

图1 继电控制电路的三相交流道岔功率采集电路原理图

图2 JDF/JDFI/JDFII/TDF 组合背面采集模块安装示意图

为了监测道岔动作的起始和结束时间，以绘制完整的道岔曲线，在道岔辅助组合背面继电器1，2 之间设置了转辙机开关量采集器采集道岔1DQJ/1DQJF 的动作状态；当道岔不动作时，1DQJ/1DQJF 落下，采集模块4 和5之间的回路处于闭合状态，此时模块端子3 上有12V 电压输出到采集单元。当道岔动作时，1DQJ/1DQJF 吸起，采集模块4 和5 之间的回路断开，模块端子3 至采集单元的12V 电压消失，监测程序以此判断道岔开始转动。当道岔动作结束时，1DQJ/1DQJF 落下，采集模块4 和5 之间的回路重新闭合，模块端子3 至采集单元的12V 电压恢复，监测程序以此判断道岔转动结束。

为了监测转换方向，采集了道岔辅助组合DBJ、FBJ 分表示状态，并采集了位于分线盘处对应道岔的定位、反位表示交直流电压。

继电控制电路的三相交流道岔功率采集电路原理如图1 所示，采用采集模块安装JDF/JDFI/JDFII/TDF 组合背面的实施方案，如图2所示。

3 存在的问题

现黄大线信号工程采用电子执行单元代替继电器作为联锁设备的执行部分，微机监测厂家不能再比照继电电路自行采集相关继电器接点获得所需信息。通过电子执行单元维护主机为微机监测系统提供模块监测信息，维护主机提供一个标准通信接口，可将信号点灯、实时测量的轨道电压值、道岔的动作情况及电流曲线传至微机监测系统；模块具备自检、报警功能，模块的工作状态可传至微机监测系统。接口如图3 所示。

本项目也采用三相交流五线制控制电液转辙机，道岔采用多机牵引，三相交流转辙机的参数跟实时状态和时序相关，现有全电子执行单元没有处理这部分信息的功能，因此传输的监测信息中没有三相交流转辙机动作的功率等相关数据。该工程前的采用全电子执行单元的线路车站多采用直流转辙机，未遇过到此问题。

图3 微机监测和全电子执行单元采集原理图

图4 五线制道岔控制结构示意图

图5 五线制道岔表示结构示意图

4 改进方案

为满足《铁路车站计算机联锁技术条件》（TB/T 3027-2015）具体条文内容“13.5 电子执行单元宜具备室外信号设备运行参数的采集功能，采集到的参数可通过通信通道传送到信号集中监测等其他设备”的要求，全电子执行单元模块利用自身模块采集驱动原理及程序设定原理，即五线制全电子道岔模块驱动交流五线制转辙机，由执行联锁机下发控制命令来控制道岔的转动，并实时监测道岔的表示状态。采用交替采集定位及反位信号方式，形成动态采集波形，通过全电子执行单元维护机监测通道查看表示电压，交替采集处于定位（或反位）正半波-负半波表示电压大于30V，四开或相反位置状态表示电压小于20V。根据交流五线制道岔采集道岔模块定位反位的正弦波、负弦波数值，推导并采用合适电压数值公式，利用程序设定计算后得出电压值。在电路中增加定反位自闭检测电路及三相电流检测元件如图4 所示，增加定反位电流组合元件如图5 所示，软硬件共同实现道岔动作电流曲线、动作电流平均值、动作功率、动作时间和转换方向的监测，通过CAN 通信口传送至全电子执行单元维护机，再由维护机再经以太网口提供给微机监测设备使用。

本方案同时新增了过流和短路自动保护功能，过流后有60s 的停止输出保护，新增了挤岔保护功能及输入电源检查功能，能够检查输入的三相电源电压过高、过低、缺相、逆相等故障，报警并停止输出。

5 应用意义

通过理论分析、设备功能开发，以及现场监测数据验证，及时调整完善了设计方案，满足了现场信号设备状态监测功能需求，实现了信号设备管理、发现设备隐患、分析设备故障原因、辅助故障处理的监测功能，指导现场维修，提高电务部门维护效率，进而有效保障了行车安全。本文所述技术方案已应用于墩格铁路改建工程，同时为后续类似工程或技术问题提供可借鉴、有价值的工程技术案例。