第一節(jié)　信號(hào)繼電器概述

信號(hào)繼電器是用于鐵路信號(hào)中的各類(lèi)繼電器的統(tǒng)稱(chēng)，是各類(lèi)信號(hào)控制系統(tǒng)不可缺少的重要器件。

一、繼電器的基本原理

繼電器是一種電勵(lì)開(kāi)關(guān)。繼電器類(lèi)型很多，性能各不相同，結(jié)構(gòu)形式各種各樣，但都由電磁系統(tǒng)和接點(diǎn)系統(tǒng)兩大主要部分組成。電磁系統(tǒng)由線圈、固定的鐵芯和軛鐵以及可動(dòng)的銜鐵構(gòu)成，接點(diǎn)系統(tǒng)由動(dòng)接點(diǎn)和靜接點(diǎn)構(gòu)成。當(dāng)線圈中通入一定數(shù)值的電流后，由于電磁作用或感應(yīng)方法產(chǎn)生電磁吸引力，吸引銜鐵，由銜鐵帶動(dòng)接點(diǎn)系統(tǒng)，改變其狀態(tài)，從而反映輸入電流的狀況。

電磁繼電器的基本原理如圖1-1所示。它就是一個(gè)帶接點(diǎn)的電磁鐵，其動(dòng)作原理也與電磁鐵相似。當(dāng)給線圈中通以一定數(shù)值的電流后，在銜鐵和鐵芯之間就產(chǎn)生一定數(shù)量的磁通，該磁通經(jīng)鐵芯、銜鐵、軛鐵和氣隙形成一個(gè)閉合磁路，鐵芯對(duì)銜鐵就產(chǎn)生了吸引力。吸引力的大小取決于所通電流的大小。當(dāng)電流增大到一定值時(shí)，吸引力增大到能克服銜鐵向鐵芯運(yùn)動(dòng)的阻力時(shí)（主要是銜鐵自重），銜鐵就被吸向鐵芯。由銜鐵帶動(dòng)的動(dòng)接點(diǎn)（隨銜鐵一起動(dòng)作的接點(diǎn)）也隨之動(dòng)作，與動(dòng)合接點(diǎn)（前接點(diǎn)，以下稱(chēng)前接點(diǎn)）接通。此狀態(tài)稱(chēng)為繼電器勵(lì)磁吸起（以下簡(jiǎn)稱(chēng)吸起）。

吸引力隨電流的減小而減小，當(dāng)吸引力減小到不足以克服銜鐵重力時(shí)銜鐵靠自重落下（稱(chēng)為釋放），銜鐵帶動(dòng)動(dòng)接點(diǎn)與前接點(diǎn)斷開(kāi)，與動(dòng)斷接點(diǎn)（后接點(diǎn)，以下稱(chēng)后接點(diǎn)）接通。此狀態(tài)稱(chēng)為繼電器失磁落下（以下簡(jiǎn)稱(chēng)落下）。

可見(jiàn)，繼電器具有開(kāi)關(guān)特性，可利用它的接點(diǎn)通、斷電路，構(gòu)成各種控制和表示電路。信號(hào)點(diǎn)燈電路如圖1-1（b）所示，前接點(diǎn)接通時(shí)點(diǎn)亮綠燈，后接點(diǎn)接通時(shí)點(diǎn)亮紅燈。

二、繼電器的繼電特性

繼電器的特性是當(dāng)輸入量達(dá)到一定值時(shí)，輸出量發(fā)生突變，繼電器特性如圖1-2所示。繼電器線圈回路為輸入回路，繼電器接點(diǎn)所在回路為輸出電路。當(dāng)線圈中電流Ix從0增加到某一定值時(shí)，繼電器銜鐵被吸引，前接點(diǎn)閉合，接點(diǎn)回路中的電流Iy從0突然增大到。此后，若Ix繼續(xù)增大，由于接點(diǎn)回路中阻值不變，Iy保持不變。當(dāng)線圈中電流Ix減小到時(shí)，繼電器銜鐵釋放，輸出電流Iy突然從減小到0。此后，Ix再減小，Iy保持為0不變。

三、繼電器的作用

繼電器具有繼電特性，能以極小的電信號(hào)來(lái)控制執(zhí)行電路中相當(dāng)大功率的對(duì)象，能控制數(shù)個(gè)對(duì)象和數(shù)個(gè)回路，能控制遠(yuǎn)距離的對(duì)象。由于繼電器的這種性能，給自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制創(chuàng)造了便利的條件，所以，它廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)的生產(chǎn)過(guò)程控制和國(guó)防系統(tǒng)的自動(dòng)化和遠(yuǎn)動(dòng)化之中，也廣泛應(yīng)用于鐵路信號(hào)的各個(gè)方面。

隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，電子器件尤其是微型計(jì)算機(jī)以其速度快、體積小、容量大、功能強(qiáng)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在相當(dāng)大程度上逐漸取代繼電器，構(gòu)成自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，使技術(shù)水準(zhǔn)大大提高。但是，繼電器與電子器件相比，仍具有一定的優(yōu)勢(shì)，如開(kāi)關(guān)性能好（閉合時(shí)阻抗小、斷開(kāi)時(shí)阻抗大），有故障—安全（發(fā)生故障時(shí)導(dǎo)向安全）性能，能控制多個(gè)回路，抗雷擊性能強(qiáng)，無(wú)噪聲，不受周?chē)鷾囟扔绊懙?。因此，它仍然具有廣闊的應(yīng)用空間，仍將長(zhǎng)期存在。

目前，信號(hào)繼電器在以繼電技術(shù)構(gòu)成的系統(tǒng)中，如繼電集中聯(lián)鎖、繼電半自動(dòng)閉塞、繼電式自動(dòng)閉塞改變運(yùn)行方向電路等，起著核心作用，這些系統(tǒng)仍然大量存在，還將使用相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期。而信號(hào)繼電器在計(jì)算機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)中，如計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、ZPW-2000系列自動(dòng)閉塞、駝峰自動(dòng)化等系統(tǒng)中，作為其接口部件，將系統(tǒng)主機(jī)與信號(hào)機(jī)、軌道電路、轉(zhuǎn)轍機(jī)等執(zhí)行部件結(jié)合起來(lái)。雖然已出現(xiàn)全電子化的系統(tǒng)，但要全部取消繼電器仍然需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期。所以，不僅現(xiàn)在，而且未來(lái)，信號(hào)繼電器在鐵路信號(hào)領(lǐng)域始終起著重要的作用。

四、鐵路信號(hào)對(duì)繼電器的要求

信號(hào)繼電器作為鐵路信號(hào)系統(tǒng)中的主要（或重要）器件，它在運(yùn)用中的安全、可靠就是保證各種信號(hào)設(shè)備正常使用的必要條件。為此，鐵路信號(hào)對(duì)繼電器提出了極其嚴(yán)格的要求，具體如下：

（1）動(dòng)作必須可靠、準(zhǔn)確。

（2）使用壽命長(zhǎng)。

（3）有足夠的閉合和斷開(kāi)電路的能力。

（4）有穩(wěn)定的電氣特性和時(shí)間特性。

（5）在周?chē)橘|(zhì)溫度和濕度變化很大的情況下，均能保持很高的電氣絕緣強(qiáng)度。

具體要求見(jiàn)《鐵路信號(hào)維護(hù)規(guī)則技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》11繼電器中11.1通則。

五、信號(hào)繼電器分類(lèi)

繼電器類(lèi)型繁多，信號(hào)繼電器種類(lèi)也不少，可按不同方式分類(lèi)如下。

（1）按動(dòng)作原理分類(lèi)，可分為電磁繼電器和感應(yīng)繼電器。

電磁繼電器是通過(guò)繼電器線圈中的電流在磁路的氣隙（鐵芯與銜鐵之間）中產(chǎn)生電磁力，吸引銜鐵，帶動(dòng)接點(diǎn)動(dòng)作的。此類(lèi)繼電器數(shù)量最多。

感應(yīng)繼電器是利用電流通過(guò)線圈產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)與另一交變磁場(chǎng)在翼板中所感應(yīng)的電流相互作用產(chǎn)生電磁力，使翼板轉(zhuǎn)動(dòng)而動(dòng)作的。

（2）按動(dòng)作電流分類(lèi)，可分為直流繼電器和交流繼電器。

直流繼電器是由直流電源供電的，它按所通電流的極性，又可分為無(wú)極、偏極和有極繼電器。直流繼電器都是電磁繼電器。

交流繼電器是由交流電源供電的。它按動(dòng)作原理，有電磁繼電器，也有感應(yīng)繼電器。

整流式繼電器雖然用于交流電路中，但它用整流元件將交流電整流為直流電，所以其實(shí)質(zhì)上是直流繼電器。

（3）按輸入量的物理性質(zhì)分類(lèi)，可分為電流繼電器和電壓繼電器

電流繼電器反映電流的變化，它的線圈必須串聯(lián)在所反映的電路中。該電路中必有被反映的器件，如電動(dòng)機(jī)繞組、信號(hào)燈泡等。

電壓繼電器反映電壓的變化，它的線圈勵(lì)磁電路單獨(dú)構(gòu)成。

（4）按動(dòng)作速度分類(lèi)，可分為正常動(dòng)作繼電器和緩動(dòng)繼電器。

正常動(dòng)作繼電器銜鐵動(dòng)作時(shí)間為0.1～0.3s。大部分信號(hào)繼電器屬于此類(lèi)。一般無(wú)需加此稱(chēng)呼。

緩動(dòng)繼電器銜鐵動(dòng)作時(shí)間超過(guò)0.3s，又分為緩吸、緩放兩種類(lèi)型。緩放型繼電器則利用短路銅環(huán)產(chǎn)生磁通使之緩動(dòng)，主要取其緩放特性。時(shí)間繼電器是利用脈沖延時(shí)電路或軟件設(shè)定使之緩吸。

（5）按接點(diǎn)結(jié)構(gòu)分類(lèi)，可分為普通接點(diǎn)繼電器和加強(qiáng)接點(diǎn)繼電器。

普通接點(diǎn)繼電器具有開(kāi)斷功率較小的接點(diǎn)的能力，以滿(mǎn)足一般信號(hào)電路的要求，多數(shù)繼電器為普通接點(diǎn)繼電器。一般不加此稱(chēng)呼。

加強(qiáng)接點(diǎn)繼電器具有開(kāi)斷功率較大的接點(diǎn)的能力，以滿(mǎn)足電壓較高、電流較大的信號(hào)電路的要求。

（6）按工作可靠程度分類(lèi)，可分為安全型繼電器和非安全型繼電器。

安全型繼電器（N型）是無(wú)需借助于其他繼電器，亦無(wú)需對(duì)其接點(diǎn)在電路中的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督檢查，其自身結(jié)構(gòu)即能滿(mǎn)足一切安全條件的繼電器，其特點(diǎn)是：

①當(dāng)線圈斷電時(shí)，銜鐵可借助于自身重量釋放，從而使前接點(diǎn)可靠斷開(kāi)。

②選用合適的接點(diǎn)材料，構(gòu)成非熔接性前接點(diǎn)，或采用能防止接點(diǎn)熔接的特殊結(jié)構(gòu)（例如接斷路器、接點(diǎn)串聯(lián)）。

③當(dāng)一組不應(yīng)閉合的后接點(diǎn)仍然閉合時(shí)，結(jié)構(gòu)上能防止所有前接點(diǎn)閉合。

非安全型繼電器（C型）是必須監(jiān)督檢查接點(diǎn)在電路中的工作狀態(tài)，以保證安全條件的繼電器，其特點(diǎn)是：

①由于繼電器在使用時(shí)已檢查了銜鐵的釋放，因此不必采用非熔接性接點(diǎn)材料。

②當(dāng)一組不應(yīng)閉合的前接點(diǎn)仍然閉合時(shí)，結(jié)構(gòu)上能保證所有后接點(diǎn)不閉合。反之亦然。

N型繼電器主要依靠銜鐵自身重力釋放，故又稱(chēng)重力式繼電器。C型繼電器主要依靠彈簧彈力釋放銜鐵，故又稱(chēng)彈力式繼電器。一般說(shuō)來(lái)，N型繼電器的安全性、可靠性高于C型繼電器。