微机监测道岔电流曲线分析应用举例

微机监测道岔电流曲线分析应用举例

郑州电务段试验室

道岔动作电流曲线是反映道岔运用质量的一个重要指标。日常微机监测数据调看时，应对每组道岔的动作电流曲线详细调看，对照参考曲线对比、分析，以便随时掌握道岔的电气特性、时间特性和机械特性，发现转换过程中的不良反应，对预防故障发生和消除不良隐患有着不可替代的作用。

一、道岔电流曲线的相关知识

1、道岔电流监测原理

对道岔电流的测试是由道岔采集机完成。通过对道岔动作电流的实时监测，能直接测量出电动转辙机的启动电流、工作电流、故障电流和动作时间，并以此描绘出道岔动作电流曲线。通过对电流曲线的分析即可判断道岔转辙的电气特性、时间特性和机械特性。

2、道岔动作时间监测原理

道岔转换时才会有动作电流，要监测道岔电流就必须监测道岔转换的起止时间。道岔采集机是通过采集1DQJ的落下接点状态来监测道岔转换起止时间的。大家熟知，1DQJ吸起、2DQJ转极，道岔开始转换，转换完毕，1DQJ落下。

3、监测点：

直流电动转辙机在分线盘或组合选取动作电路回线，三相交流电动转辙机在组合后面保护器输出端，选取A、B、C 三相动作线。将动作回线穿过开口式道岔电流取样模块，用霍尔原理获得取样电流。（单相有方向性穿3圈，三相无方向性穿1圈）

二、利用道岔电流监测判断故障的基本原理

1、ZD6系列及ZD9使用直流电机的转辙机判断原理

采用直流电机的转辙机的工作拉力F与工作电流近似地成正比例关系，所以，通过微机监测采集道岔的工作电流和摩擦电流就可以近似地定性分析和判断转辙机的拉力变化，以掌握转辙机的机械特性、电气特性和时间特性。

2、S700K转辙机、ZD9使用交流电机的转辙机判断原理

S700K转辙机的工作拉力的变化，是由电动机电压、电流、转速等多种因素决定的，所以，再像ZD6转辙机那样用监测电流的大小来反映转辙机的机械特性就不行了，所以，对于使用三相交流电机的转辙机电流曲线的调看和分析就要用另外的思路和方法了。

下面，先看一个试验：

如下图所示的S700K转辙机

在转换时的工作拉力曲线，反位Array尖轨动作到A点时，工作拉力突

然增大，电动机转速随之降低，

经检查发现A点处滑床板缺油锈

蚀，当转换阻力增大时，道岔的

转换时间将增加，如右图所示的绿色线代表的是反位到定位拉力曲线，转换时间为6秒，而红色线代表的是定位到反位拉力曲线，转换时间为5.3秒。在此阶段，转辙机的工作电流、电压曲线变化比较平稳。

此例说明，使用交流电机的S700K和ZD9转辙机的电流曲线调看和分析应以时间特性为重点，通过每天调看时将电流曲线与参考曲线时间的对比，反映道岔运用状态情况。

三、正常时道岔电流曲线参考图及分析

1、道岔电流基本曲线

1.1、ZD6、ZD9直流电机动作电流基本曲线：

特点是电流越大，转矩越大，转速变慢；反之，电流越小，转矩就小，而转速加快。在一定范围内，直流电动转辙机具有电机的转速与转矩，能够随负荷的大小自动进行调整的“软特性”。

ZD6系列电机中：A型动作时间≤3．8秒，D型动作时间≤5．5秒，E、J型动作时间≤9秒．我们可以把上图的道岔电流动作曲线分为四个时段来分析。第一时段就是道岔解锁的过程，可看出，电机刚启动时，有一个很大的启动电流，同时产生较大的转矩，这时道岔进入解锁状态，动作齿轮锁闭圆弧在动作齿条削尖齿内滑动，当动作齿轮带动齿条快动作时，与动作齿条相连的动作杆在杆件内有5mm以上空动距离，这时电机的负载很小，电流迅速回落，道岔进入转换过程．第二时段为道岔的转换过程。在这个过程中电机经过2级减速，带动道岔平稳转换，动作电流曲线平滑。如果动作电流小，表明转换阻力小；如果动作电流大，表明转换阻力大；如果动作曲线波

动大，则表明道岔存在电气或机械方面的问题。在此建议大家将道岔调整到位、滑床板不缺油情况下的道岔电流曲线设置为参考曲线，有利于及时发现问题，以便分析。 第三时段为道岔进入锁闭过程。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，切断动作电流。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。第四个时段为曲线尾部电流为0的阶段。我们知道， 道岔电流曲线的采集是从1DQJ 吸起开始，落下停止。在道岔转换完毕后，切断动作电流，1DQJ 缓放（缓放时间不小于0.4秒）落下，从上述图形中尾部曲线可观察1DQJ 的缓放时间是否符合要求。

1.2、S700K 三相交流电机动作电流基本曲线：

道岔电流的动作曲线纵坐标为电流值，不同类型道岔的电流值不完全相同，横坐标为动作时间，不同类型道岔的动作时间也不完全相同，平时，应对照参考曲线，认真比较和判断。

2000型或 97型微机监测设备，在道岔电流采集方面，有的双机牵引道岔是双机共用一个采集模块，有的是各用一个采集模块，有的双机电流曲线在一个窗口内显示，有的则分开在两个窗口分别显示每组道岔的曲线，但是，不管是双动电流叠加还是分开显示，不管是单动道岔还是双动、三动道岔，都是由基本曲线构成的，所以，在平时的调看过程中，一定要对每一组道岔的类型要了如指掌，才能更好的发挥道岔电流

解锁区：道岔启动电流较大，完成道岔解锁过程

动作区：三相电机动作电流用三条不同颜色线代表，相对于直流电机较为平滑

锁闭区：与内锁闭方式道岔不同的是，锁闭时的电流相比动作电流并不大

缓放区：由于1DQJ 的缓放作用，出现这样的曲线

监测的巨大作用，及时发现和处理设备隐患。

2、几种单动道岔存在问题的动作电流曲线分析

图一锯齿形动作电流曲线

图一的动作电流曲线中，可以看出道岔在转换过程中，曲线呈锯齿波，动作电流存在较大的波动。造成的原因如下：（1）、电机碳刷与换向器不是同心弧面接触，只是部分接触。电机在转动过程中，换向器产生环火。（2）、电机换向器有断格。（3）、道岔滑床板吊板，道岔在转换过程中，尖轨抖动。

图二上台阶形动作电流曲线

图二的动作曲线中，道岔在转换过程中，电流曲线先平滑然后迅速增大，上了一个台阶，然后道岔锁闭，电流迅速回零。这样的动作电流曲线，表明道岔在转换的过程中阻力逐渐加大，很容易造成道岔转不到底。造成的原因如下：道岔反弹或道岔的顺延密贴不好，尖轨与基本轨密贴时阻力逐渐增大。正常良好的尖轨应平直，举例当尖轨有弯曲时，其弯曲处就先与基本轨贴上，要使第一连接杆处尖轨密贴，就必须再施加一个克服尖轨弯曲的反弹力，当这个力超出转辙机的拉力时，就会使转辙机行程不到位，出现第一连接杆处岔尖有间隙，此时应会同工务共同解决；还有一种情况，滑床板掉板厉害造成尖轨下沉，在尖轨向基本轨靠拢时出现上台阶现象，就会产生很大的动作电流，遇此情况也要及时会同工务进行处理。

图三延时形动作电流曲线

图三的动作曲线中，道岔在转换过程中，动作电流曲线长时间在一个固定值范围

内，道岔不锁闭，转换过程超时,造成原因是摩擦连接器空转或者道岔尖轨与基本轨中间夹有障碍物。

图四故障形动作电流曲线

图四的动作曲线表现为道岔在转换过程中，动作电流很大。造成的原因一般有两种情况：1、电机定子线圈绝缘不良，电机转动时存在一定的漏泄电流，造成动作电流增大；2、减速器故障。

3、S700K提速道岔故障电流曲线分析举例

启动峰值高，说明

启动电路有短路或

半短路情况

解锁电流大，可能是锁闭

圆弧缺油、解锁时有卡阻、压力大、摩擦电流大

或道岔重等等

动作电流大，可能是转

换阻力大，如滑床板

脏、吊板、杆件蹭枕木

或别卡、袖套缺油锈蚀

或转辙机内部机械部

件缺油有摩卡现象在此区域动作电流突然增大到等于摩擦电流，可能是转辙机箱外或箱内卡阻，如齿条块落异物、挤切销螺堵高出齿条快平面、减速器内部行星齿轮卡阻等等，可以对比参考曲线，看电流突然增大是从何时开始，判断卡阻发生在动作区的前半程还是后半程，是解锁后的一瞬间还是将要锁闭时的一瞬间，以便进一步帮助室外处理人员确定卡阻位置

锁闭电流较大，可能是密

贴过紧、尖轨加异物、吊

3.1、S700K 转辙机不能启动故障（室外断相）

某站发生S700K 道岔不能启动故障，经调看电流曲线发现：蓝色线表示的是三相动作电流中B 相的电流大小，其数值为零，这说明道岔不能启动的原因是B 相电源缺相，但为什么另外两相电流数值达到3.5A ，而又在一秒以后回到零位呢？下面，就此问题作出解释，以便帮助大家对S700K 电流曲线调看有一个更清楚的认识。

对于星形连接的三相电动机，负载不变的情况下，当一相缺相，电流为零时，另

外两相电流值能达到额定电流的1.73倍，

造成电机线圈发热，进而烧坏电机，所以，

在三相电机的控制电路中，都要设计三相断

相保护电路，在S700K 道岔控制电路中，是以断相保护器来完成断相保护的，在一相断

相时，断相保护器中电流不平衡，即输出一

个直流电压驱动断相保护继电器，来切断三相电机的动作电路，使电机停转，所以，就有了如右图所示的电流曲线的形状。

比较右边两个图片，发现其电流曲线的形状不完全相同，这是因为电路断路点上

存在接触不良的现象，断相时，流过断相保护器三相线圈的电流不平衡的程度不一，输出直流的电压大小也不一相同，从而造成曲线有所差异，从图一可以看出来，此时一相电路完全断开，断相保护器迅速启动，而图二所示的断相保护器启动就较为慢一些。

综合以上分析，造成S700K 道岔不能启动的原因是：B 相电路中某点接触不良（安全接点接触不良）。

备注：此道岔电流的采集模块为我们前面所说的属于交流采集模块较早的一种，不能显示道岔启动时的电流尖波。

另外两相电流达到平时额定电流的 1.73倍，即3.3A 左右 图1 图2

3.2、S700K 动作电源室内断相故障

由故障时的电流曲线可以看出：C 相电流很小，而另外两相电流较大，最大能达到7A ，不符合三相电机一相断线，另两相电流为额定值1.73倍的规律，这是因为此波形里含有电机启动电流在内，因为这组道岔采用的电流采集模块为交流电机采集

模块的第一种模块，即可以真实反映道岔启动电

流的模块，所以在图形里

所示的电流实际上是交流电机缺相启动电流，这一点，要与前面的案例曲

线区别开。

结合前一故障案例的分析，得出，此道

岔不能启动的原因是:c 相电路中有断线点且有接触不良（电流曲线不稳定）现象（室内C 相电源没有送出去）。

3.3、S700K 转辙机空转故障

从曲线上看出：三项电源均衡地送到室外，转辙机转动，但在到了该锁闭的时间即5秒左右时，并没有锁闭，而是空转至13秒后由断相保护器切断动作电路造成电流突然降至零点，这是比较典型的尖轨夹异物的曲线，但由交流电机特性决定，此种曲线反映不出来道岔转动到那一个位置受阻而空转，所以不排除杆件卡阻等外部卡阻或机内卡阻等因素，需要到现场进一步确认。

微机监测电流调看的补充说明

为了提高微机监测对道岔电流故障分析能力，在此有几点说明及要求：

1、平时应按规定周期调看电流曲线，并与正常电流曲线对比，及时将道岔性能最好时的电流曲线存储为该组道岔的参考曲线，再将此后的曲线与之对比，发现偏差较大的及时分析处理，发现道岔电流曲线记录不良或电流监测不准确时及时记录并上报试验室。

2、调看道岔的故障电流应该清楚该组道岔故障电流显示是否与室外进行4、6毫米试验有关，正常的4、6毫米试验时的电流曲线数值应在《维规》规定的摩擦电流范围内，并对比定位到反位、反位到定位的摩擦电流，分析摩擦电流是否平衡和稳定。

3、当道岔发生故障后，及时将故障曲线存储，便于今后调看和分析，提高分析能力。