高速铁路方向电路中FQJ接点冗余改造分析

孙 刚 中国铁路上海局集团有限公司南京电务段

1 高铁改方电路原理

利用一定的电路原理改变区间列车的运行方向，即两站之间发车权的交接。具体的改方原理电路及正常改方流程本文不再详述。

2 改方故障现象

高铁改方过程中通常在反方向改正方向过程中会出现**区段红光带、或者只是出现FQJ-H、Q回线采集断线等改方故障，致使改正方向失败，由于区间中继站一般路途遥远，且部分故障不会显示哪一个区段，加大了故障处理的难度。

2.1 改方故障成因

通过改方原理我们知道区间正方向时区间每一个区段的FQJ处于落下状态，后接点接通；而反方向时区间每一个区段的FQJ处于吸起状态，前接点接通。

2.1.1 FQJ继电器型号

继电器型号为：JWXC-1700，为无极继电器，其工作原理为线圈通电使铁芯磁化产生磁通，铁芯、衔铁、扼铁形成闭合回路，吸力使衔铁与铁芯吸合，衔铁通过拉杆带动接点运动，此时全靠铁芯产生的磁力使后接点断开，前接点闭合。当线圈断电时，铁芯中的磁通减少直至铁芯释放衔铁，此时后接点组全靠衔铁（重锤片）的重力克服铁芯中剩余的磁通，使前接点断开，后接点接通。2.1.2 FQJ继电器接点接点材料：静接点为银质材料，动接点为银氧化铬材料。银易产生氧化膜，磨损大，熔点低，耐腐蚀性能不强等缺点；银氧化铬，磨损小，熔点非常高，耐腐蚀能力强，不易溶合，导电性能好等优点。

接点压力：前接点压力≥0.250 N，后接点压力≥0.150 N。电磁力给前接点的压力远大于衔铁重力落下对后接点的压力。

接点接触形式：点接触，虽然接触压力最集中，但接触电阻大，散热面积小，温度容易升高。

从以上分析我们可以得出，为什么改方故障会经常发生在FQJ继电器。

（1）FQJ继电器长期处于落下状态，若继电器防尘罩密封不良，机械室潮湿、机械室周围环境有腐蚀性化学气体等均会使继电器静接点氧化银接点易氧化，接点电阻增大；

（2）电磁力给前接点的压力远大于衔铁重力落下对后接点的压力，所以FQJ继电器接点不良易发生在其落下状态时（后接点）；

（3）由于接点形式为点接触，接触面积小，在动接点不能打碎氧化膜的情况下极大地增加了接点电阻。

2.2 改方故障现象

通过改方原理图，我们知道，FQJ继电器的第1组接点用于列控采集回线中FQJ-H的串采电路中，第2组接点用于列控采集回线中FQJ-Q的串采电路中，第3、4、5、6组用于ZPW-2000轨道电路的通道中来改变发送方向。第7组用于室内衰耗盒正反向灯的条件中。第8组为空接点。

**区段红光带：出现**区段红光带极大地缩小了故障范围，肯定是ZPW-2000轨道电路的通道中的接点不良造成，可以精确到某一个区段。一般出现这样的情况，联系临站多次方向就可恢复，但也有例外。

第3、4、5、6组前接点不良：正方向改反方向后出现红光带，减小影响可用辅助改方将反方向改回正方向。

第3、4、5、6组后接点不良：正方向改反方向后正常，反方向改回正方向后出现红光带。

FQJ-H回线采集断线：出现FQJ-H回线采集断线问题较复杂，因为FQJ-H回线采集是将接车站和发车站的列控中心所有的区段的FQJ11-13串联在一起进行采集，如果其中有一个区段FQJ13接点不良，就会出现此现象，一般都是正方向改反方向正常，反方向改回正方向时，老是改不过去，13 s后恢复反方向。此现象不出现红光带，不能迅速判断具体的区段，可以判断那个站，有的中继站可能区段较多，加大了故障处理难度。

FQJ-Q回线采集断线：同上，FQJ-Q回线采集是将接车站和发车站的列控中心所有的区段的FQJ21-22串联在一起进行采集，如果其中有一个区段FQJ22接点不良，就会出现此现象,一般都是正方向改反方向改不过去。

FQJ第7组接点不良：会影响衰耗盒上正、反向表示灯的点亮。

3 通号改造后的弊端

3.1 通号改造原理

以北京全路通信信号研究设计院集团有限公司为例作说明。

正向采集FQJ第1组后接点，反向采集FQJ第2组前接点，组合内部通过继电器接点环通。修改电路示意图详见图1。

图1 修改后的FQJ继电器接点采集示意图

3.2 改造弊端

改造方案只是简单的将FQJ继电器的第一组接点与第八组接点并联，形成冗余，解决了FQJ-H回线采集断线的问题，也就是说解决了列控在反向改正向过程中列控采集断线的问题，但并没有从根本解决问题。

4 改造建议

4.1 改变继电器型号

现用FQJ继电器型号为：JWXC-1700，如上所述，普通型安全接点存在诸多缺点，可改为加强型接点，加强型继电器接点存在如下优点：

接点材料：采用银氧化镉，其基本物质为银（80%-85%），起导电作用，氧化镉起导热作用，并具有一定的自动吹弧作用，其防粘连性、接触电阻小（小于0.1Ω）等特点。

接点压力：前接点压力为：不小于0.400 N，后接点压力为：不小于0.300 N。

接点接触形式：线接触，接触压力比较集中，在接点闭合与断开的过程中，线式接点的表面能延另一接点表面滑动，表面氧化层与灰尘自动脱落起到自动净化的作用，使接触电阻变小，且接触电阻稳定。

采用加强型继电器代替普通继电器，势必会增加成本，且存在接点不够用的情况。

4.2 改变继电器类型

采用双接点继电器。利用接点冗余，来增加其可靠性；缺点是增加了成本。

采用弹力式继电器。在国外或者其他行业已大量使用弹力式继电器，实物见图2。弹簧弹力加衔铁自身的重力使继电器落下，加大了落下接点的接点压力。此方法需要设计出符合中国铁路国情的弹力式继电器，包括与大部分继电器同样的电气特性、尺寸等，适合新建线。

图2 弹力式继电器

4.3 增加继电器

如上所述，在接点数量不能满足需求的情况下，可以考虑增加继电器的方法，接点冗余，减少故障发生；但此方法会增加成本，且配线及组合架均会增加。

5 高铁改方电路应急处置流程及注意事项

5.1 改方应急处置

如果正常改方失败，首先检查原发车站是否改为接车站，如果原发车站未动作，则需检查原接车站是否发检测码，如不发检测码，则需检查原两站是否满足改方条件（全区间空闲，且车站A无发车进路锁闭），排除故障后再次改方；如果原接车站已经发检测码，说明改方条件满足，原发车站未完成改方，需检查原发车站（包括其列控中心管辖的中继站）的改方电路是否有问题（原发车站及其管辖范围内的FJ及FQJ电路），排除故障后再次改方；若原发车站已改为接车站，则需检查原接车站（包括其列控中心管辖的中继站）的改方电路是否有问题（原接车站及其管辖范围内的FJ及FQJ电路），排除故障后再次改方，直至改方成功。改方应急处置流程图见图3。

图3 改方电路应急处置流程图

5.2 应急注意事项

原发车站未改为接车站之前，改方失败，问题在原发车站；

原发车站改为接车站后，改方失败，问题在原接车站；

改方要求检查两站间及管辖中继站所有的FJ及FQJ动作到位；

改方一次有效，若FJ及FQJ采集断线，列控中心判断为驱采不一致，13S后自动恢复原方向；若改方时出现红光带（原接车站或发车站及管辖中继站），改方电路继续执行，方向改变后，保持红光带，此时可用辅助改方改回原方向。

5.3 其他注意事项

在日常维修中增加区间改方试验，在改方前中继站应派人应急值守；

出现改方失败时，应及时调阅列控维护机报警信息，尤其是FQJ采集断线等，并改方时实时观察区间轨道电路码序及I/O驱采的实时信息，及时判断故障范围；

若已判断出某一个FQJ不良，应对继电器进行插拔或者更换，若中继站无JWXC-1700备品，可临时先用微机监测组合架的JWXC-1700继电器应急处置。

6 结束语

从高铁列控中心改方电路原理出发，剖析典型故障，分析故障的种类、成因；从器材、原理、实现方法推敲改造方案，最后总结故障处理注意事项等。虽然论文已成稿，但仍存在诸多缺点，如：改造建议实现有困难，经济性不强，成本急剧增加，实施复杂。但本文旨在彻底解决改方故障，且改造建议有前瞻性，如采用弹力式继电器，不乏为一种新思路。