提高鐵路信號安全型繼電器可靠性的分析

孟全治

中鐵一局集團(tuán)電務(wù)工程有限公司 陜西西安 710000

鐵路信號安全型繼電器關(guān)互信號系統(tǒng)的穩(wěn)定性，直接影響列車運(yùn)行安全，它采用的是重力式原理，是信號系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖邏輯關(guān)系的重要執(zhí)行機(jī)構(gòu)．安全型繼電器安裝于組合架或組合柜內(nèi)，大部分繼電器時刻處于供電狀態(tài)。列車運(yùn)行徑路辦理過程中，繼電器頻繁吸起落下，繼電器線圈長期帶電工作，線圈發(fā)熱不易散發(fā)。繼電器接點(diǎn)在通斷過程中產(chǎn)生的拉弧致使節(jié)點(diǎn)表面容易氧化，電阻增大導(dǎo)致接觸不良。在繼電器生產(chǎn)、線路建設(shè)以及運(yùn)營環(huán)節(jié)中，都需要對繼電器可靠性進(jìn)行保障[1]。

1 電磁繼電器的工作原理

電磁式繼電器由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片及外保護(hù)殼組成，它利用電磁效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)繼電器的通斷。在線圈兩端加上電壓，電流通過線圈而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力的作用下吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開觸點(diǎn)）吸合。線圈斷電后，電磁的吸力消失，銜鐵就會在彈簧的作用力下返回原位，使動觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放以達(dá)到繼電器在控制電路中的通斷目的。繼電器的常開觸點(diǎn)指未通電時處于斷開狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，繼電器的常閉觸點(diǎn)指通電時處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)。

2 提高鐵路信號安全型繼電器可靠性的有效措施

2.1 建立三維有限元模型

建立三維有限元模型目的在于繼電器研發(fā)或技術(shù)改造前用于計(jì)算機(jī)模擬測試，以確保繼電器產(chǎn)品性能的有力保障。

三維有限元模型作為仿真過程中進(jìn)行計(jì)算的邊界條件之一，其建模的精確度將直接關(guān)系到最終仿真結(jié)果的準(zhǔn)確度。為計(jì)算繼電器觸簧系統(tǒng)的固有頻率和模態(tài)振型，需要對模型采取分配材料屬性、設(shè)置載荷和設(shè)定邊界條件等處理步驟。三維有限元模型的建立有助于繼電器產(chǎn)品特性的穩(wěn)定。

2.2 定型安全型繼電器的特性

擁有繼電特性是安全型繼電器的一大特征。這種特性可以改變參數(shù)，從而使參數(shù)發(fā)生瞬時變化，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制。安全型繼電器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有著相當(dāng)嚴(yán)格的要求。比如接點(diǎn)系統(tǒng)的動作一定要都相同，而且應(yīng)該準(zhǔn)確無誤。要想準(zhǔn)確對電路進(jìn)行閉合和斷開，銜鐵配重需要合理、標(biāo)準(zhǔn)，線圈斷電后可以很好的避開危險側(cè)，中接點(diǎn)和前接點(diǎn)可以在第一時間斷開進(jìn)入安全區(qū)。如果外界的溫度和濕度都發(fā)生了巨大的變化時，應(yīng)當(dāng)是電氣絕緣的強(qiáng)度維持在較高階段。并且應(yīng)利用熔點(diǎn)較高的材料作為前接點(diǎn)材料。如此一來可以防止物理形變，確保繼電器的電氣參數(shù)及時間參數(shù)的平穩(wěn)。電氣特性，機(jī)械特性與時間特性是安全型繼電器的主要特性，這些特性是我們進(jìn)行檢測和維修護(hù)理的依據(jù)。明確繼電器特性也是在繼電器生產(chǎn)及維護(hù)過程中有效的保障[2]。

2.3 改善繼電器生產(chǎn)材料

相關(guān)研究人員在進(jìn)行研究的過程中，結(jié)合相關(guān)材料的性質(zhì)，對有缺點(diǎn)的材料進(jìn)行相應(yīng)的改善。一些研究人員認(rèn)為可以將國產(chǎn)聚碳酸酯材料改為PA46，同時將酚醛模塑料材料改為PT-310，分別作為繼電器接點(diǎn)組拉桿的材料以及電源片單元、空白單元以及動靜接點(diǎn)的材料。選用PA46是因?yàn)槠渥鳛槎《泛图憾峥s聚的相應(yīng)產(chǎn)物，具有高熔點(diǎn)和高結(jié)晶度的特點(diǎn)。在高溫的環(huán)境下，丁二胺有少量的碳元素，分子間有較強(qiáng)的作用力，在溫度高的環(huán)境下耐熱，能夠保證相關(guān)材料的剛性和高強(qiáng)度，保證在進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的過程中，保證相關(guān)的材料不易變形，因此作為拉桿材料。選用PT-310材料是因?yàn)槠渥鳛椴伙柡途埘ツ２牧?，其具有耐熱改性、受外力的變化較小、有更好的電氣性以及良好耐電弧性，在進(jìn)行具體的研究過程中，能夠減少相應(yīng)的缺口，降低吸水性，促進(jìn)更好的材料選擇。

酚醛模塑料PF2A4-161J是空白單元、電源片的主要材料。但是這種材料在運(yùn)用過程中也是存在相應(yīng)的問題。比如，在進(jìn)行模壓制作的過程中，容易導(dǎo)致熱流動性過長的問題；酚醛模塑料低指標(biāo)的強(qiáng)度和剛性；酚醛模塑料沒有抗霉變性，不利于實(shí)際的應(yīng)用；在進(jìn)行制作的過程中，酚醛模塑料會在塑化的條件下，尺寸的穩(wěn)定性會因此進(jìn)行相應(yīng)的降低。

因此不斷改善、研制繼電器生產(chǎn)材料，使用性能更穩(wěn)定、更可靠的材料，有助于提升繼電器工作的可靠性。

2.4 定期對繼電器日常維護(hù)

在對設(shè)備進(jìn)行維護(hù)的過程當(dāng)中，一般會采用兩種模式對其進(jìn)行維修。分別是故障維修和預(yù)防維修。故障維修是指在設(shè)備出現(xiàn)問題之后，必須要對其進(jìn)行維修。預(yù)防維修就是說，在設(shè)備出現(xiàn)問題之前，對繼電器進(jìn)行定期的維護(hù)[3]。

定期對繼電器進(jìn)行日常的維護(hù)是我們避免故障的有效手段，然其電氣特性是看不見摸不到的東西，而目前繼電器檢測設(shè)備并非便攜式的儀表，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時檢測，建立繼電器使用跟蹤機(jī)制，根據(jù)使用部位的繼電器的重要性及運(yùn)行時間長短，有計(jì)劃的、科學(xué)的進(jìn)行更換測試，是我們目前能采取的最好的維護(hù)模式。

因此研制便攜式繼電器檢測儀器，同樣是我們應(yīng)該注重研發(fā)的方向，以確保信號系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。

3 結(jié)語

綜上，在當(dāng)前對鐵路信號安全型繼電器可靠性進(jìn)行研究的過程當(dāng)中，還是存在很多問題，所以要對國內(nèi)外的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行借鑒，進(jìn)行不斷的創(chuàng)新，將安全型繼電器的可靠性進(jìn)行提升，可以將設(shè)備的整體使用壽命進(jìn)行延長，將設(shè)備運(yùn)行過程當(dāng)中的安全性進(jìn)行保證，提高設(shè)備的安全性，提高工作效率。