第三章 继电器电路基本原理 第一节 串并联电路 第二节 延时电路 第三节 自闭电路 第四节 继电电路的简化 第五节 站场形网络

在铁路信号系统中，利用继电器的历史也十分悠久，自1929年发明继电集中联锁以来已经60余年了。但随着电子技术特别是计算机技术的迅速发展，原来由电磁继电器构成的控制系统正逐渐被数字集成电路和计算机所取代，在铁路信号领域里也有同样的趋势。鉴于上述技术发展背景，在教材中不准备就继电器电路的原理作深入地介绍，而仅对铁路信号控制系统中常遇到的一些基本继电器电路知识作些说明，作为分析和设计继电电路的基础

第一节 串并联电路 根据继电器接点在电路中的连接方式，继电器电路可以为串联、并联和串并联(混联)3种基本形式。 一、串联电路 第一节 串并联电路 根据继电器接点在电路中的连接方式，继电器电路可以为串联、并联和串并联(混联)3种基本形式。 一、串联电路 串联电路是指继电器接点串联连接的电路，它的功能是实现逻辑“与”的运算，图3-1-1是串联电路的一个例了，3个接点必须同时闭合才能使MJ吸起。从逻辑功能的角度来看，接点在电路中的串接顺序是任意的，而且中接点端子

(例如11，21等)是接向电源一侧还是继电器线圈一侧也是任意的，但从工程角度来看．应考虑接点的有效利用。例如在图3-1-1中，接点AJ的后接点可用在别的电路中。

二、并联电路 由几个继电器接点并联连接的电路称做并联电路，它的逻辑功能是实现逻辑“或”。图3-1-2(a)是3个接点并联连接的例子，其中任何一个接点闭合都会使继电器AJ吸起。从逻辑功电度来看，只要接点是并联连接就可以了，但从工程角度来看也要考虑接点组的有效利用问题。

三、串并联电路 根据逻辑功能的要求．在电路中有些接点是串联连接，有些是并联连接，我们称这类电路为串并联电路，图3—1—2(b)是串并联电路的—个例子。

第二节 延时电路 在由继电器构成的控制系统中，各个继电器必须按照一定的先后动作顺序工作才能达到顶期的控制目的。我们称这类继电电路为时序电路。在时序电路中，为了保证继电器可靠的工作，对于其中某些继电器的时间特性有所要求，一般是要求某些继电器具有一定的缓放时间。至于哪些继电器应具有缓放性能，可通过实验和时间分析法来确定，不过在多数情况下可根据下述情况来判断。假设继电器A和B具有如下时序关系：

A↑→B↑→A↓ 则继电器A必须采用缓放型的才能保证B的可等吸起。这是因为B的励磁电路是经由A的前接点闭合的，而A的励磁电路是经内B的后接点闭合的。当B的励磁电路刚刚接通而开始动作时，B的后接点立即断开，若A不是缓放型的则它因励磁电路被切断而立即释放，结果使继电器B不能可靠地吸起。A的缓放时间只要略大于B的衔铁运动时间就可以了。缓放型继电器的固有缓放时间是能满足这一要求的。

在某些特殊情况下若要求继电器的缓放时间大于缓放型继电器的固有缓放时间，则需采取延时电路，例如采用在继电器线圈上并联—个RC电路，如图3—2—1所示、可以达到延时目的。其原理是在继电器CJ的励磁电路被切断时，RC电路和继电器的线圈构成了一个闭合回路，此回路既是电容C的放电回路又是线圈感应电流的通路，由于这两种电流方向一致且使继电器处于励磁状态，所以延长了继电器保持吸起的时间。

这个缓放时间可以通过电路分析计算求得。在工程中—般是通过实验，改变电阻和电容的数值而得到预期的缓放时间的。 在要求延时较长且较准确的场合下，应采用专门的时间继电器。在电气集中联锁系统中采用的时间继电器是由电子电路与电磁继电器相结合而构成的，其型号为JsBx—850，缓吸时间分为180、30、13和3s，误差为±15％。

第三节 自闭电路 在继电器构成的控制系统中，常常遇到需将某一动作记录下来为以后的过程作准备。例如图3-3-1(a)是—个按钮继电器的原理电路，当按下自复式按钮A后，继电器AJ吸起。4J一旦吸起后就经由自已的前接点构成另一支路——自闭电路而保持吸起。此时按钮接点断开也不致使AJ落下，这就把按钮的动作记录下来。因此我们说继电器AJ具有记忆功能。

对于具有自闭电路的继电器来说，不管它的电路如何复杂，总是可从各个接点在电路中发生作用的时间而将电路划分成3部分，如图3—3—l(b)的虚框所示，这3部分分别称做启动电路，自闭电路和共用电路。凡是继电器在吸起时必须检查而在吸起后不能再检的条件(接点)只能包括在启动电路中；凡是在继电器吸起后才需检查的条件只能包括在自闭电路中；凡是在继电器整个励磁过程中一直必须检查的条件则应

包括在共用电路中。例如对于控制进站信号的信号继电器YJ来说，在它吸起时必须检查进站信号机的红灯在点灯状态(暂不讨论为什么必须检查)，但信号一已开放后红灯就熄灭了，因此只能将检查红灯的条件列入启动电路中；当信号继电器吸起后须检查绿灯在点亮状态，显然，检查绿灯的条件只能列入自闭电路中。在信号继电器灯吸起的全过程中必须检查进路在空闲状态，因此应将进路中所有轨道继电器的前接点串接在共用电路中。

表2—3—1列出了—些在铁路信号系统中常用的继电器以供参考。表个的型号栏内字母的意义如下：“J”为继电器，“W”为无极，。“X”为小型．“C”为插入式，“Z”为整流型，“Y”为有极，“P”为偏极，字头后的“J”为加强接点，数字为线圈的电阻值，在阻值前冠以“H”者为缓放型继电器。在接点栏中，“Q”代表前接点，“H”代表后接点，“D”代表极性定位接点，“F”代表极性反位接点，“J”代表加强接点，数字代表接点组数。例如4QH代表该继电器有4组前后接点组。

第四节 继电电路的简化 为了满足逻辑功能的需要，同一个继电器的几个接点总是要接在不同的电路中。然而一个继电器的接点数量是有限的，如果不注意节省接点的用量，可能因接点数量不足而增加复示继电器，这是不经济的。因此，在设计继电器电路时重要任务之一是在保证逻辑功能不变的前提下尽可能节约继电器接点的用量，也就是说．使一个接点为多条电路共用。这种使接点复用的工作称做电路简化或电路合并。

继电电路既然可以用逻辑代数来表述，那么也可运用逻辑代数的基本定律和运算法则先将电路的逻辑表达式简化，而后再根据简化后的逻辑表达式画成继电电路，这是一种有效的简化方法。但在某些情况下运用实践经验所取得的技巧更为有效，因此，在实际简化过程中，总是采取理论与经验相结合的方法进行的。

必须强调指出，简化后的电路必须保持逻辑功能的正确性、而不应出现错误的逻辑电路，或者说不应出现错误的迂回电路。例如在图3—4—1中，若将图(a)的电路简化成图(b)，表面看来节省了—个接点D，但产生了一条虚线所示的错误的逻辑电路，这是不允许的。若在错误的逻辑电路的适当部位串接一个阻止该电路导通的二极管如图(c)所示，则该电路的逻辑功能正确了。

继电器有两个状态——释放状态(落下状态)和吸起状态，在电路图中只能表达这两种状态之一。因此应有一定规则以确定电路图中应表现哪一状态。电路中继电器呈现的状态称做通常状态，简称做常态。在不同的系统中，确定常态的规则是不一致的，在铁路信号系统中必须遵循以下规则。 1．继电器的常态应与设备的常态一致。信号布置图中所反映的设备状态约定为设备的常态。例如信号机以关闭状态为常态，道岔以定位为常态，轨道电路以空闲为常态等。

一、二极管阻断法 在图3-4-1中巳用过二极管阻断法。它的特点是利用二极管单向导电特性使迂回电路不致导通。在使用这种方法时，必须慎重选择二极管在电路中的位置，以便既能保证正确电路的导通又能阻断迂回电路。应强调指出，当二极管发生击穿故障时就失去了阻断的作用。若迂回电路的出现会影响行车安全。则不应采用二圾管阻断法。另外，二极管在电路中会产生压降，有可能引起继电器工作不稳定，因此应少用这种方法。

二、线圈隔离法 以图3-4-2为例，若为了节省接点G和H而将图(a)中的继电器A和B的电路合并成图(b)的形式，则产生了一条虚线所示的错误电路。如果将A的两个线圈分开使用，那A和B的电路可合并成图(c)的形式，图(c)中就不存在错误的迂回电路了。将继电器的两个线圈独立地使用，固然有消除迂回电路的优点，但其电能消耗也增加了。假设每个线圈的电阻值都是R，串联使用时的电流为I，则继电器的能耗功率为

三、接点组隔离法

第五节 站场形网络 在继电集中联锁系统中，有些继电器电路中所检查的条件是关于进路中的监控对象的状态的。例如在信号继电器的电路中要检查所防护进路中道岔位置正确和进路空闲。如果下行进以信号机所防护的列车进路如图3-5-1(a)所示。那么控制该信号机的信号继电器XJ的电路中检查道岔状态和近路空闲的部分如图3-5-1(b)所示。在这里，特意地将电路图形画成站场形状，以便将检查的条件参照信号布置图接入电路的对应位置处。

例如无论建立哪条进路都要检查无岔区段AG和道岔区段1-3DG空闲，所以将轨道继电器AGJ和1-3DGJ的前接点按地理位置接入电路的共同部分，而将检查股道空闲的条件分别接入各自的电路中。同理，将各道岔表示继电器的接点接在相应的位置处。站场形网络本质上是继电器电路化简后的特例，例如就上述的XJ电路而论，若对应3条进路分别画出相应地3条电路．则在这3条电路中应分别接入AGJ的接点，有了站场网络的概念后则仅在电路的共用部分接入一个AGJ的接点就可以了，所谓共同部分就意味着合并。

有了站场形网络的概念后，对于分析和设计电路就方便多了。在继电集中联锁系统中，许多继电器电路具有站场形网络形式，而且将许多网络画在同一纸面上，表面上看去十分复杂，这对于初学者来说，往往造成不如从何入于分析的局面。实际上，各个网络之间一般只有时序逻辑的联系(即继电器接点的相互控制)，而没有电路的连接，如果有些连接也只是简化电路的结果。因此，在分析电路时应将各个网络区别开来一一研究。

就一个具体网络来说，尽管在网络上连接着多个继电器，但它毕竟是由这些继电器的各自网络合并而成的，在分析时应找出合并的技巧所在，将网络再分解成各个继电器的网络，就容易分析电路的逻辑功能和电路结构 .