浅谈自动化技术在铁路信号设备中的应用

王禹淞　胡汶涛

摘 要：中国的铁路起步于清朝末年，经过一个多世纪的发展，截止2016年末中国铁路营业总里程已经超过12.4万公里，特别是新中国成立以后中国的铁路建设进入快速发展阶段，铁路运输的快速发展无疑是推动中国城市发展和经济发展的重要设施力量。铁路的建设与发展离不开不断改革与创新的各类相关技术，尤其是自动化技术主导下的各种信号设备是铁路系统运行管理、传输的重要支撑，直接决定着铁路的效率与安全。本文中，笔者从自身工作实际出發，对当前自动化技术在铁路信号设备中的各种应用情况进行研究分析，对自动化技术在铁路信号设备中的应用前景进行展望。

关键词：自动化技术；铁路信号设备；作用

铁路的运行发展离不开各类铁路信号设备的支撑，特别是高铁时代对于信号设备的技术与性能要求更高。通常，铁路信号设备的类型比较多，常见的如车站连锁设备、机车信号控制设备、列车运行控制设备、调度设备、道口信号设备等。无论是哪一种铁路信号设备，信号继电器都是其重要的核心元器件，而自动化技术正是对于信号继电器的运行与性能提升起着关键性作用。

1铁路信号继电器运行原理及作用

作为各类铁路信号设备重要的组成原件，铁路信号继电器始终是自动化技术在铁路信号设备中应用的关键。简单来说，铁路信号继电器就是用于闭合和断开信号控制电路的专用多路开关。对于铁路信号继电器而言，其最重要的作用是在铁路运行管理中发挥安全可靠的信号控制作用，从而确保铁路远程管理准确无误。继电器是一种当控制参数变化时，能引起被控制参数突然变化的电器组件。

1.1运行原理

目前，列车运行中的所有信号设备都是以继电器为基础，而实现自动化的控制，一般情况下，继电器是由接点系统和电磁系统组成的。其中接点系统是由动接点和静接点两个部分组成。而电磁系统是由铁芯、线圈、衔铁和轭铁等部分组成。继电器的运行原理就是，将一定强度的电流输入到电磁系统的线圈部分，由线圈部分产生电磁吸引力，此吸引力可以将衔铁吸引过来，而衔铁可以控制接点系统，在系统发生运动时，接点系统就会依据电流的强度调整运行状态别做出适当的反应。

1.2作用分析

在整个铁路信号设备的运行之中继电器起到开关的作用。继电器能够以极小的电信号控制执行电路中相当大的对象，能够控制数个对象和数个回路，也能控制远距离的对象。有着良好的开关性能：闭合阻抗小、断开阻抗大，有故障→安全性能，能控制多回路、抗雷击性能强、无噪声、温度影响小等。继电器在以继电技术构成的系统中大量使用，在以电子组件和微机构成的系统中，作为接口部件，将系统主机与信号机、轨道电路、转辙机等执行部件结合起来[1]。

2铁路信号设备中典型的安全型继电器介绍

在行车作业过程中，必须确保行车的安全。因此，在铁路信号系统中，必须采用安全型继电器。安全型继电器具有四大特点：前接点使用的材料为熔点高、导电性能良好的材料；为了增加衔铁的重量，一般利用重力恒定原理，在线圈断电时强制将前接点断开；采用剩磁极小的铁磁材料构成磁路系统，并在衔铁与极靴之间设有一定厚度的非磁性止片，防止剩磁吸力将衔铁吸住；衔铁会因为机械故障而卡在吸起状态。安全型继电器可以分为三大类，具体如下。

2.1有极继电器

较为典型的型号为JYJXC-135/220，设置有反位与定位两种状态。在这种继电器中，部分轭铁以刃形长条永久磁钢来代替，因永久磁钢加入，磁路系统中则产生了两条固定磁路，并通过磁路来保护断电后继电器状态。当接入电源后，固定磁路与电磁路之间对比并驱动衔铁运动从而改变通断状态。

2.2无极继电器

结构：电磁系统（线圈、铁心、轭铁、衔铁），接点系统（拉杆、动静接点组）；动作原理：电→磁→力→动作拉杆，F吸引力>F重力为吸起状态，F吸引力2.3整流式继电器

在无极继电器的基础之上研发成功了整流式继电器，就是在继电器中加装了二极管，二极管可以将输入继电器的电流变为半波或全波的整流电路，这样的电流处理方式，可以将交流电源变为直流电源输入到线圈之中。

3基于继电器的铁路信号设备自动化控制技术的应用

3.1选择继电器的一般原则

继电器的类型、线圈电阻，应满足各种电路的基本要求。电路中串联使用继电器时，串联继电器的数量满足电压的要求。继电器接点通过的电流不应小于电路的工作电流，必要时采用并联。继电器接点数量不够时（不能满足电路要求时），设置复示继电器反映主继电器工作状态。电路中串联继电器接点时，接点的接触电阻应满足电路要求（不影响电路正常工作）。

3.2继电器的表达

在通常的情况下，使用符合“XL”代表信号继电器，符合“AJ”带便按钮继电器，在出现使用功能和作用相同的继电器时，可以使用“AJXL或AJSL”来表示。

3.3继电器的定位

能否实现铁路信号设备的自动化管理，主要依赖于继电器是否能够实现定位功能，这样的定位状态具有很高的要求，要求设备的定位状态和相关继电器的定位状态保持高度一致。可以使用关闭定位来表示信号定位的状态，使用开通定位来表示差到的定位状态，而使用空闲来表示轨道电路的定位状态。

3.4继电器的安全使用

继电器落下状态应满足安全性原则，要求与设备安全侧相保持一致。当信号继电器落下时，则要求信号机处于关闭状态，而当轨道继电器处于落下状态时，则表示轨道电路此时处于被占用状态。通过箭头方向来描述继电器定位状态。在实现铁路信号设备自动化控制时，要求其继电器线圈设定满足相关要求，如选用单线圈时，为确保线圈满足继电器工作安匝与释放安匝需要，则要求经过线圈电流为串联状态时的一倍，相应的，其功率消耗也会增加。在这种条件下，线圈温度容易偏高。基于此，继电器多选用两线圈串联方式，也可依据实际需要选用分线圈方式，以满足电路电压与继电器运行为准。依托继电器状态定位与通断调整，通过信号传输实现铁路信号设备自动化控制，为实现信号设备高质量运行提供了保障。

4结束语

随着铁路行车工作的多变性增强，对其安全性要求越来越高，而自动化技术恰恰能解决这一难题。自动化技术使铁路信号控制更加准确、更加安全，有效保证了行车工作的安全、高效。其中，突出表现在继电器的应用上。安全型继电器是铁路信号设备中必用的继电器类型，而其内部组件的安全标准高，整体安全系数较高，完全符合铁路信号设备的需求，在今后的很长时间内都将无法取代。

参考文献：

[1]朱婉婷.高铁信号系统中新技术的应用与发展[J].科技创新与应用，2013，（11）：30.