轨道车辆继电器的技术优势

René Knuvers, LUCROS Railway Engineering BV

电磁机械式继电器有时会被认为是过时的。而本文恰是介绍电磁机械式继电器技术在轨道车辆方面的优势。继电器相关的设计、整改和维护都很简单，而且其安全性和稳固性使得这种继电器非常适合那种每天都需要工作的电路环境。

在轨道车辆的运营中，稳定性是个关键因素。因此轨道交通行业涉及的技术都是被久经验证过的，这样就可能让人觉得是比较“守旧的”。尽管如此，大量新的车辆功能在产生而且很多新兴的系统快速地被引入到轨道车辆上来。微处理器的使用导致大家对以往技术的采用和关注在减少。于此同时，很多学者们也不再考虑以往的技术。

本文将介绍在轨道交通车辆方面电磁机械式继电器的优点和长处，并由浅入深地讲解如何用继电器将稳定和安全两大因素结合在一起。

继电器由于自身特性，而被用在各个系统之间做接口，这是非常理想的。继电器线圈和触点之间的电气隔离使得我们的系统之间也保持着隔离。这样可以防止极少数情况下发生触点之间或者线圈与触点之间的放电拉弧的故障。

可供选择的线圈电压范围很宽，不会受限于触点的额定电压电流值。这就意味着，用一个继电器可以很轻松的实现不同电压电路之间的交换，例如可以把某个继电器用在一个12V控制电路和一个400V交流电机电路之间做接口。

继电器的线圈本质上是不会受浪涌或电磁干扰的影响。选择适当的浪涌抑制元器件（比如在直流电路应用中选用续流二极管），就使得继电器线圈到其它系统的电磁干扰会被很好的控制。在实际案例中，这就意味着你的电路不会受电源供电的干扰。在电路设计的安全可靠性方面，这是个非常关键的因素。

由于继电器的简单机械构造，所以使用电磁机械式继电器是可以预防故障的。 IEC 62380中也表明这种类型继电器是非常精准而又容易让人理解的。这样一来可以让你预测到故障触发条件，从而采用输入输出安全的状况去工作。我们的继电器可以配有防粘连功能，它可以防止在继电器使用后触点粘住打不开的情况发生，因为这是一种比较敏感的故障。当用某个继电器的一对常开触点被用来开关某负载时，这个继电器的某对常闭触点就可以用来反馈负载接通或者断开的真实状态。这样就可以实施系统在安全状态下的各种测量。继电器的合-分就好像电子元器件中的晶体管一样，是个最基本的数字元器件。像布尔运算那样的数字设计原理都可以用继电器去设计，以减少设计复杂的技术条款，避免紊乱条件。继电器可以被简单的看成是逻辑门。

时间继电器，自锁继电器以及其它各种功能的继电器都可以用来简化各种复杂的控制逻辑。比如，继电器的零功率存贮功能是非常有用的，和复杂的带有闪存或者EEPROM数据存储的PLC进行比较，它可以提供更可靠的解决方案。

在一个既有继电器又有可编程逻辑控制的复杂电路中，继电器可以实现安全信号的旁路功能。例如，谈到混合制动时(1)，PLC可以将的制动力指令值转换成电制动力指令值和气制动力指令值。若PLC发生故障时，其看门狗控制的继电器就可以发挥旁路作用，从而恢复之前PLC所要求的电制动力指令值和气制动力指令值。

技术规格书里面的内容很繁琐。将不同产品的技术规格书拿来进行逐字逐句的比较时，我们会发现在标准条件下会有很多相似的特性，但实际应用中，我们会发现他们相距甚远。与此类似的，技术规格书里面提到单一的某种被要求的数值并不能满足所有工作环境，因为现场的实际状况可能会超出规格书描述的范围。和很多元器件一样，继电器的设计特征都在技术规格书里提到了。例如，继电器的最小吸合电压也是和环境温度有关系的。在较低温的情况下，通常会要求更低的电压来激活继电器。某些品牌继电器可能只会注明在室温条件下的最小吸合电压是多少，也有些品牌的继电器会详细定义最低工作温度，这样使得他们的继电器工作起来会更稳定和可靠。

当谈到数字信号输入电路和低功耗的负载设备（比如LED灯）时,触点负载电流明显比普通负载要小很多。通常，对于机械触点而言，它的最佳工作区间是在20到100毫安，24到110V之间。但若用镀金触点就可以非常显著地改善这一限制。充气密封性继电器也会改善这一限制，让低于20毫安，24V的负载也可以很好的工作，但缺点是不再适用于负载过大或者负载有大有小的这种混合型负载。若提高触点负载（暂时地），让负载电流增大回到最佳区间里，就可使得继电器发挥出最佳性能。

针对在负载电流有大有小的这种混合型负载状况下，我们应该去分析问题从而找出解决方案而不是只寻找故障症状，并且我们应在可接受的价格条件下去保持最佳的性能表现。如果触点表面处理有一层惰性材料（特别是金）或者使用了双叉触点时，仍然可以允许使用触点负载较大的大电流经过触点，从而保证该类继电器也可以适用于负载电流较大的情况，这样一来这种继电器就可以适用于混合型负载的情况。当需要用一个继电器里面的两对触点分别控制负载大小差异很大的两个负载时，或者某个继电器的某对触点负载大小会发生很大变化时，我们都可视这些情况为混合型负载情况。当负载受多个触点控制或者是受到外部控制时，就可能会是混合型负载的情况。

我们专门为工业环境设计了各种高性能的继电器。铁路车辆使用环境和通常的工业应用环境完全不同。在铁路应用中，会时常伴有剧烈震动，频繁且大范围的温度变化，还会有油性，腐蚀，潮湿等恶劣环境，这些都会考验车上的各种元器件包括继电器。所以如果在铁路应用中使用工业继电器就不会大道让人满意性能要求。

一个好的轨道车辆继电器会有很多特性来抵抗恶劣环境的影响，而且应该是被铁路相关标准认证过了的，比如EN50155.标准文件里描述的工作和测试水平都应该被考虑进来，针对所有铁路产品，不仅仅针对继电器。当选择继电器时，应该考虑诸多因素：具体的工作温度，电压波动，冲击和振动等级等。

铁路运营要求很高，需要产品的可靠性高，维修时间短。一个好的继电器产品可以快速插拔，且其机械结构决定是否可以快速鉴别故障（比如拥有一个透明盖子），这样一来也会节省业主们很多成本。当产品淘汰成为一个关键因素时，拥有长期的质量保证（20年以上）是所有客户都需要的。

除了考虑上述的方方面面以外，我们在设计和选型时，还会考虑产品的价格因素。整个行业日益重视成本控制。一方面，对于那些较简单的功能，继电器会比PLC便便宜。因为软件的编写，测试，形式试验和认证都是非常贵的，有的可能比PLC硬件本身还要贵。当只涉及有限的输入输出通道和功能需求时，使用继电器将会是更好的选择。

设计继电器需要采购零部件，若选择便宜的材料去生产继电器，可能对降低成本很有吸引力。但故障维修和到寿命时的整体更换都会产生成本，这些都应该去考虑。

人们总是遗忘质量差的产品会比价格低的产品带来更久的痛苦。(Benjamin Franklin)

在很多铁路应用实例中，继电器提供了可靠的方案，而且其设计和维护的成本很低，且运营成本也低。然而对于实现既要可承受的生命周期成本（LCC）又要保证车辆的高适应性，选择继电器是非常关键的。作者RenéKnuvers先生

Mors Smitt继电器，信号继电器，保护继电器 MorsSmitt主要产品：MorsSmitt信号继电器、MorsSmitt继电器、MorsSmitt保护继电器、MorsSmitt霍尔效应传感器。 Mors Smitt继电器：Mors Smitt提供了广泛的用于车载和轨旁应用高可靠的继电器。Mors Smitt所有的继电器是铁路工程师设计比火车的时间。到目前为止，超过600万个继电器被安装了世界各地。 产品特点： 紧凑的插件设计 瞬时，4个合作接触 标准反电动势二极管 磁力灭弧。 扁平，方形的镀银继电器为优良的插座连接 广泛的插座 集成的弹簧锁 透明罩 高直流断开能力 多选择的灵活性 可选正机械键控继电器插座。 Mors Smitt信号继电器： 目前有数百名继电器的设计正在制造满足铁路运营商的严格要求。Mors Smitt可以制造新的继电器或重新认证存在的单位提供了一个全面的翻新和维修服务。根据原厂规格进行维修、翻新、维修、测试和重新校准，是Mors Smitt活动的一部分。Mors Smitt也有广泛的设计能力使其他继电器版本和类型被开发和制造的要求，如特殊灯防水继电器。 N.S1信号和重要的继电器是一致的，适用范围与插件连接，继电器体积小，模块化结构，低功耗，符合法国和法国国营铁路公司标准，符合UIC推荐，银/银CDO的接触和24 V标准。 产品型号：N.S1、Q Style / BR930。 Mors Smitt保护继电器： 作为铁路基础设施，电力保护继电器应用于高电压、大电流的保护，提供保护牵引设备。保护继电器用于像悬链线的电压、 短路、过载和地面故障检测牵引功率电子或铁路变电所的应用程序。 产品特点： 高电流隔离 没有辅助供应需要，站在单独 可靠性高，无需维护，因可靠和可靠的机电技术 较强的承受高过载能力 没有转移的焊接