第一節　信號繼電器概述

信號繼電器是用于鐵路信號中的各類繼電器的統稱，是各類信號控制系統不可缺少的重要器件。

一、繼電器的基本原理

繼電器是一種電勵開關。繼電器類型很多，性能各不相同，結構形式各種各樣，但都由電磁系統和接點系統兩大主要部分組成。其中電磁系統由線圈、固定的鐵芯和軛鐵及可動的銜鐵構成，接點系統由動接點和靜接點構成。當線圈中通入一定數值的電流后，由于電磁作用或感應方法產生電磁吸引力，吸引銜鐵，由銜鐵帶動接點系統，改變其狀態，從而反映輸入電流的狀況。最簡單電磁繼電器的基本原理如圖1-1所示。

繼電器就是一個帶接點的電磁鐵，其動作原理也與電磁鐵相似。當給線圈中通以一定數值的電流后，在銜鐵和鐵芯之間就產生一定數量的磁通，該磁通經鐵芯、銜鐵、軛鐵和氣隙形成一個閉合磁路，鐵芯對銜鐵就產生了吸引力。吸引力的大小取決于所通電流的大小。當電流增大到一定值時，吸引力增大到能克服銜鐵向鐵芯運動的阻力時（主要是銜鐵自重），銜鐵就被吸向鐵芯。由銜鐵帶動的動接點（隨銜鐵一起動作的接點）也隨之動作，與動合接點（前接點，以下稱前接點）接通。此狀態稱為繼電器勵磁吸起（以下簡稱吸起）。

吸引力隨電流的減小而減小，當吸引力減小到不足以克服銜鐵重力時銜鐵靠自重落下（稱為釋放），銜鐵帶動動接點與前接點斷開，與動斷接點（后接點，以下稱后接點）接通。此狀態稱為繼電器失磁落下（以下簡稱落下）。

可見，繼電器具有開關特性，可利用它的接點通、斷電路，構成各種控制和表示電路。圖1-1（b）的信號點燈電路，前接點接通時點亮綠燈，后接點接通時點亮紅燈。

二、繼電器的繼電特性

繼電器的特性是當輸入量達到一定值時，輸出量發生突變，如圖1-2所示。繼電器線圈回路為輸入回路，繼電器接點所在回路為輸出電路。當線圈中電流Ix從0增加到某一定值時，繼電器銜鐵被吸引，前接點閉合，接點回路中的電流Iy從0突然增大到。此后，若Ix繼續增大，由于接點回路中阻值不變，Iy保持不變。當線圈中電流Ix減小到時，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，能以極小的電信號來控制執行電路中相當大功率的對象，能控制數個對象和數個回路，能控制遠距離的對象。由于繼電器的這種性能，給自動控制和遠程控制創造了便利的條件，所以，它廣泛應用于國民經濟各部門的生產過程控制之中，也廣泛應用于鐵路信號的各個方面。

隨著電子技術的迅速發展，電子器件尤其是微型計算機以其速度快、體積小、容量大、功能強等技術優勢，在相當大程度上逐漸取代繼電器，構成自動控制和遠程控制系統，使技術水準大大提高。但是，繼電器與電子器件相比，仍具有一定的優勢，如開關性能好（閉合時阻抗小、斷開時阻抗大），有“故障—安全”（發生故障時導向安全）性能，能控制多個回路，抗雷擊性能強，無噪聲，不受周圍溫度影響等。因此，它仍然具有廣闊的應用空間，將長期存在。

目前，信號繼電器在以繼電技術構成的系統中，如繼電集中聯鎖、繼電半自動閉塞等，起著核心作用，這些系統仍然大量存在，還將使用相當長的時期。而信號繼電器在以電子元件和計算機構成的系統中，如計算機聯鎖、自動閉塞、機車信號、駝峰自動化等系統中，作為其接口部件，將系統主機與信號機、軌道電路、轉轍機等執行部件結合起來。雖然已出現全電子化的系統，但要全部取消繼電器仍然需要相當長的時期。所以，不僅現在，而且未來，信號繼電器在鐵路信號領域仍將起著重要的作用。

四、鐵路信號對繼電器的要求

信號繼電器作為鐵路信號系統中的主要（或重要）器件，它在運用中的安全、可靠就是保證各種信號設備正常使用的必要條件。為此，鐵路信號對繼電器提出了極其嚴格的要求，具體如下：

（1）動作必須可靠、準確。

（2）使用壽命長。

（3）有足夠的閉合和斷開電路的能力。

（4）有穩定的電氣特性和時間特性。

（5）在周圍介質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度。

五、信號繼電器分類

繼電器類型繁多，信號繼電器種類也不少，可按不同方式分類如下。

1.按動作原理分類，可分為電磁繼電器和感應繼電器

電磁繼電器是通過繼電器線圈中的電流在磁路的氣隙（鐵芯與銜鐵之間）中產生電磁力，吸引銜鐵，帶動接點動作的。此類繼電器數量最多。

感應繼電器是利用電流通過線圈產生的交變磁場與另一交變磁場在翼板中所感應的電流相互作用產生電磁力，使翼板轉動而動作的。

2.按動作電流分類，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。它按動作原理，有電磁繼電器，也有感應繼電器。

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，所以其實質上仍是直流繼電器。

3.按輸入量的物理性質分類，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，它的線圈必須串聯在所反映的電路中。該電路中必有被反映的器件，如電動機繞組、信號燈泡等。

電壓繼電器反映電壓的變化，它的線圈勵磁電路單獨構成。

4.按動作速度分類，可分為正常動作繼電器和緩動繼電器

正常動作繼電器銜鐵動作時間為0.1～0.3s。大部分信號繼電器屬于此類，一般無需加此稱呼。

緩動繼電器，銜鐵動作時間超過0.3s，又分為緩吸、緩放。緩放型繼電器是利用短路銅環產生磁通使之緩動，主要取其緩放特性。時間繼電器是利用脈沖延時電路或軟件設定使之緩吸。

5.按接點結構分類，可分為普通接點繼電器和加強接點繼電器

普通接點繼電器具有開斷功率較小的接點的能力，以滿足一般信號電路的要求，多數繼電器為普通接點繼電器。一般不加此稱呼。

加強接點繼電器具有開斷功率較大的接點的能力，以滿足電壓較高、電流較大的信號電路的要求。

6.按工作可靠程度分類，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）是無需借助于其他繼電器，亦無需對其接點在電路中的工作狀態進行監督檢查，其自身結構即能滿足一切安全條件的繼電器。N型繼電器主要依靠銜鐵自身重力釋放，故又稱重力式繼電器，其特點是：

（1）當線圈斷電時，銜鐵可借助于自身重量釋放，從而使前接點可靠斷開。

（2）選用合適的接點材料，構成非熔接性前接點，或采用能防止接點熔接的特殊結構（如接斷路器、接點串聯）。

（3）當一組不應閉合的后接點仍然閉合時，結構上能防止所有前接點閉合。

非安全型繼電器（C型）是必須監督檢查接點在電路中的工作狀態，以保證安全條件的繼電器。C型繼電器主要依靠彈簧彈力釋放銜鐵，故又稱彈力式繼電器，其特點是：

（1）由于繼電器在使用時已檢查了銜鐵的釋放，因此不必采用非熔接性接點材料。

（2）當一組不應閉合的前接點仍然閉合時，結構上能保證所有后接點不閉合。反之亦然。

一般說來，N型繼電器的安全性、可靠性高于C型繼電器。