铁路信号大站直流电源屏设计
张治国 杨园园 焦长宇 王欣
摘 要 大站信号直流电源屏无论是在电气集中联锁还是在计算机联锁，都需要为铁路大站中的直流信号设备供电，大站信号直流电源屏一定要保障能够不停地供电，并且不受外部电网电压波动和负荷变动的影响，确保行车安全。信号设备不同，使用条件也各不相同，对供电电源电压和频率的稳定性具有一定的要求，而且必须确保供电的安全。
关键词 三相全波整流 继电器动作电源 直流转辙机动作电源电路 指示灯电路模块
中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2020）04-0011-03
铁路信号电源屏是为铁路信号设备供电的重要设备，是铁路信号系统正常运行的保证，也是铁路运输安全运行的基本保障，由于电源不可靠，造成信号设备不能正常工作，轻则打乱正常运输秩序，重则会导致列车脱轨、颠覆或冲突，将造成极其严重的行车事故，带来不可挽回的损失。
铁路信号大站直流电源屏主要为大站直流信号设备供电，为直流信号继电器、直流转辙机动作电源和闭塞电路供电。大站信号直流电源屏首先要保证供电的可靠性，确保供电的正常;其次，大站信号直流电源屏要确保提供的电压稳定，不能因外电网电压波动或负荷变动而影响直流信号设备正常的工作;再次，大站信号直流设备要保证供电设备安全，不能使电设备烧坏或影响其正常工作。同时，确保工作人员的安全，不能出现危及电务人员的安全隐患[1]。
铁路信号大站直流电源屏主要有继电器动作电源模块、直流电动转辙机动作电源模块、闭塞电路模块和指示灯电路模块四大模块构成，各个模块各尽其职，发挥各自的作用。
1 继电器动作电源模块
该电路模块主要为直流信号继电器供电。主要包括三部分：三相全波整流电路、过流防护电路和过压防护电路。其主要器件中1ZK、3ZK为断路器，JDB为三相变压器，1GZ为三相整流桥，1FL为分流器，JDJ为直流无极继电器。
电路的主要工作原理是采用三相三线制将380V的三相交流电加到1ZK上，然后供到三相变压器JDB上，三相变压器采用星形接法;三相变压器变压以后供给三相整流桥1GZ，经过1GZ整流以后，通过1GZ的“+”端子输出直流电，经过3ZK将直流电供给所需的直流信号继电器上。电压表用来检测输出电压的大小，电流表用来测量输出电流的大小。而JDJ继电器主要用来控制供电是否正常指示灯。
1.1 三相全波整流电路
三相全波整流电路有六个整流二极管构成;三相全波整流电路导电规律是由电压最高的一相出发，经过有关的整流元件和负载，回到电压最低的一相去。在负载上就得到较为平直的电压，其瞬时值就是瞬间的线电压，负载上电压的平均值比变压器副边的相电压有效值提高了2.34倍。
三相全波整流电路的输出电压比较平直，脉动系数仅为0.057，而单相半波整流电流为1.57，单相全波整流电路為0.67，所以本电路没有滤波电路。每隔1/6周期，三相电压的高低对比发生一次变化，整流二极管的导电顺序就变动一次，每次只变动导通两个管子中的一个，每个二极管在一个周期中只有1/3时间是导通的。因此，流过每个二极管的平均电流只是负载电流的1/3。各个二极管所承受的最高反向电压发生在线电压的最大值时，为相电压最大值的倍，也就是说输出电压平均值的1.05倍。
1.2 过流防护电路
在整流电路发生过载、负载短路或元件短路的情况下，流过整流元件的电流往往超过额定值很多倍，就有可能损坏整流元件，因此必须采取过流防护保护，可采用断路器来进行过流防护。输入断路器1ZK用来防护元件短路的情况，输出断路器3ZK用来防护过载和负载短路的情况。过流时，断路器分断，断开电源，从而使整流电路得到防护。
1.3 过压防护电路
接通或断开整流电路以及断路器分断、电源侧侵入的浪涌电压等，都会造成过电压，将超过额定值许多倍，过电压会击穿整流元件，为此在整流电路输出端并联了C1和R1串联而成的浪涌吸收器，来进行过压防护。
直流电压表V1和直流电流表A1用来测量输出电压和电流，和A1并联的是分流器1FL。在测量较大的直流电流时，用分流器来扩大电流表的量程，因分流器分流，流过电流表的电流只是其中一部分，这是分流器和电流表精密配合的体现。
三相全波整流电路额定输出电压为24V，改变整流变压器JDB原边的抽头可获得26V、28V。
2 直流电动转辙机动作电源模块
该电路模块主要为直流电动转辙机供电。主要包括三部分：三相全波整流电路、过流防护电路和过压防护电路。其主要器件中2ZK、4ZK为断路器，DZB为三相变压器，2GZ为三相整流桥，2FL为分流器，DZJ为直流无极继电器。
电路的主要工作原理是采用三相三线制将380V的三相交流电加到2ZK上，然后供到三相变压器DZB上，三相变压器DZB采用星形接法;变压以后供给三相整流桥2GZ，经过2GZ整流以后，通过2GZ的“+”端子输出直流电，经过4ZK将直流电供给所需的直流电动转辙机（如图1）。电压表用来检测输出电压的大小，电流表用来测量输出电流的大小，而DZJ继电器主要用来控制供电是否正常指示灯。
三相全波整流电路的工作原理与直流继电器动作电源模块的原理一样，只不过通过引入三相三线制的380V交流电，经三相全波整流，输出220V直流电，供给电动转辙。同时选用的器件的容量、规格有差异。通过改变整流变压器DZB的不同抽头，可获得210V、230V和240V电压[2]。
而过流防护电路和过压防护电路与直流继电器动作电源模块的原理一样，只不过选用的器件的容量、规格有差异，在此不详细叙述。
3 闭塞电路模块
闭塞电源模块由变压器ZFB隔离、变压，其副边有四个线圈，其中线圈Ⅱ的输出经过整流器4GZ供给闭塞电源I，线圈Ⅲ的输出经过整流器5GZ供给闭塞电源Ⅱ，线圈Ⅳ的输出经过整流器6GZ供给上行方向电源，线圈Ⅳ的输出经过整流器7GZ供给下行方向电源。各个线圈都有24V、36V、48V、60V的不同抽头，可根据实际需要选用。其主要器件中9ZK、5ZK、6ZK、7ZK、8ZK为断路器，ZFB为单相变压器，4GZ、5GZ、6GZ、7GZ为单相整流桥，Z1J、Z1J、SFJ、XFJ为直流无极继电器。W1、W2为电位器。
电路的主要工作原理是将220V的单相交流电电加到9ZK上，然后供到单相相变压器ZFB上;变压以后分别供给单相整流桥4GZ、5GZ、6GZ、7GZ，经过4GZ、5GZ、6GZ、7GZ整流以后，通过4GZ、5GZ、6GZ、7GZ的“+”端子输出直流电，经过5ZK、6ZK、7ZK、8ZK将直流电供给所需的闭塞电路上。而Z1J、Z1J、SFJ、XFJ继电器主要用来控制供电是否正常的指示灯（如下图3）。
4 指示灯电路模块
指示灯电路模块主要用来指示继电器动作电源模块、直流电动转辙机动作电源模块和闭塞电路模块是否正常供电。DB为点灯变压器，向各表示灯提供电源。
电路的主要工作原理是将220V的单相交流电电加到10ZK上，然后供到单相相变压器DB上;变压以后分别供给1BD、2BD、3BD、4BD、5BD、6BD。
当继电器动作电源模块给直流继电器供电正常时，JDJ继电器励磁吸起，其指示灯1BD亮;当直流电动转辙机动作电源模块给直流转辙机供电正常时，DZJ继电器励磁吸起，其指示灯2BD亮;当闭塞电路模块中闭塞I供电正常时，Z1J继电器励磁吸起，其指示灯3BD亮;当闭塞电路模块中闭塞Ⅱ供电正常时，Z2J继电器励磁吸起，其指示灯4BD亮;当闭塞电路模块中上行方向供电正常时，SFJ继电器励磁吸起，其指示灯5BD亮;当闭塞电路模块中下行方向供电正常时，XFJ继电器励磁吸起，其指示灯6BD亮;其中SFJ电路中串联W1电位器，XFJ电路中串联W2电位器，主要目的是为了调整它们的动作值（如上图2）。
参考文献：
[1] 林瑜筠.铁路信号电源[M].北京：中国铁道出版社，2016.
[2] 蔡小平.铁路信号电源设备维护[M].北京：中国铁道出版社，2019.
（西安交通工程学院，陕西 西安 710065）
