全電子執(zhí)行模塊在信號計算機聯(lián)鎖工程設(shè)計中的應(yīng)用

郭 陽

(中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司鄭州設(shè)計院,鄭州 450052)

隨著鐵路的發(fā)展,列車運行速度的提高,用于指揮并保證列車運行安全的鐵路信號聯(lián)鎖系統(tǒng)也在不斷地升級換代,從早期的色燈電鎖器聯(lián)鎖到 6502電氣集中繼電聯(lián)鎖,再到計算機聯(lián)鎖(也稱微機聯(lián)鎖),無論是安全性、可靠性還是信息化、模塊化程度得到不斷地提高。而全電子微機聯(lián)鎖的研發(fā)應(yīng)用則是以全電子執(zhí)行模塊取代了原微機聯(lián)鎖繼電執(zhí)行電路部分,使聯(lián)鎖機與室外信號設(shè)備的接口電路模塊化,基本取消了執(zhí)行部分采用的安全型繼電器,僅保存了電碼化執(zhí)行電路中的 FBJ繼電器。不僅減少了室內(nèi)工程量、故障點和日常維修工作量,而且克服了因器材老化等原因引起的信號設(shè)備故障,使車站聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全性可靠性進一步提高。

全電子計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)目前正被廣泛應(yīng)用在地方鐵路及專用線車站,我院在 2009年 7月完成的國電滎陽電廠專用線電廠站信號工程中設(shè)計并采用了該系統(tǒng),電廠站共 6組道岔,3條作業(yè)線,信號機 13架,97型 25Hz相敏軌道電路 19個,對滎陽車站空車線方向區(qū)間閉塞方式為 64D半自動閉塞,疏解線方向為 64F半自動閉塞,電碼化采用 ZPW-2000A型站內(nèi)電碼化。本工程中利用道岔控制模塊取代了道岔聯(lián)鎖組合,信號機控制模塊取代了信號機組合,軌道電路模塊取代了軌道電路組合,半自動閉塞模塊取代了半自動閉塞組合,ZPW-2000電碼化模塊取代了編碼電路、傳遞電路,大大減少了室內(nèi)信號聯(lián)鎖器材和占用面積。以該系統(tǒng)在此工程中的應(yīng)用進行簡要論述。

1 全電子執(zhí)行模塊的類型

執(zhí)行模塊根據(jù)所控制的信號設(shè)備分為道岔、軌道、信號機、零散、閉塞和電碼化等各種類型,執(zhí)行模塊是全電子計算機聯(lián)鎖的執(zhí)行表示單元,將各種類型模塊電路根據(jù)車站信號設(shè)備布置進行組合。模塊本身具有命令執(zhí)行、表示采集、動作監(jiān)測、故障保護、模擬量監(jiān)測(用于微機監(jiān)測)等功能。

2 模塊化執(zhí)行電路在微機聯(lián)鎖工程中的應(yīng)用設(shè)計

2.1 道岔控制模塊

以繼電器構(gòu)成的道岔控制電路,設(shè)計時需設(shè)道岔組合,組合中通常包括用于控制道岔電機的一啟動、二啟動繼電器 1DQJ、2DQJ,表示道岔所在位置的定位、反位表示繼電器 DBJ、FBJ,聯(lián)鎖機向道岔傳遞向定位、反位轉(zhuǎn)換命令的操縱繼電器 DCJ、FCJ,用于道岔鎖閉的鎖閉繼電器 SJ(或允許操縱繼電器 YCJ)以及道岔表示變壓器。通過上述繼電器組成道岔的啟動電路,通常情況每組單開道岔或雙動道岔需設(shè)一個道岔組合(如是提速道岔還需根據(jù)牽引點數(shù)設(shè)提速組合)。

而在全電子微機聯(lián)鎖中,采用 1個道岔執(zhí)行模塊控制 1組單開或雙動道岔,其室外電路可以是 1臺三相交流五線制轉(zhuǎn)轍機,也可以是四或六線制多動轉(zhuǎn)轍機,取消了道岔組合和繼電器。

以四線制道岔控制電路為例(圖1),X1為定位用的控制線和表示線,X2為反位用的控制線和表示線,X3為表示專用回線,X 4為控制專用回線。用四線制道岔模塊來代替四線制道岔的執(zhí)行和表示電路,模塊具有短路保護功能,混線報警功能。聯(lián)鎖機向道岔模塊發(fā)出命令:DCJ↑或 FCJ↑、SFJ↑(YCJ↑)解鎖命令,QDJ↑五線制道岔切斷命令(三相交流五線制轉(zhuǎn)轍機)。道岔模塊向聯(lián)鎖機上傳 DBJ↑、DBJ↓、FBJ↑、FBJ↓、SFJ↓(YCJ↓)、SFJ↑(YCJ↑)和 1DQJ↑(道岔啟動)等狀態(tài)。道岔在轉(zhuǎn)動過程中,接到反向轉(zhuǎn)動命令,可以向相反方向轉(zhuǎn)動。

2.2 軌道電路模塊

在繼電器執(zhí)行電路中,需設(shè)軌道繼電器組合,組合中設(shè)軌道繼電器(每個組合由于側(cè)面端子所限最多設(shè)8個軌道繼電器),交流 480軌道電路 GJ采用 JZXC-480繼電器,25Hz軌道電路需另設(shè)軌道柜和軌道組合,GJ采用二元二位繼電器(或軌道接收器 +繼電器),加上防雷補償器和防護盒構(gòu)成,以 GJ↑反映軌道空閑,GJ↓反映軌道占用,將 GJ的狀態(tài)進行采集并上傳聯(lián)鎖機。

軌道電路模塊分為交流 480型軌道電路模塊和25Hz相敏軌道電路模塊(圖2)。每個軌道模塊具有4組軌道電流采集電路,用于替代 6502電氣集中電路中 4個軌道繼電器的功能,即 1個交流軌道模塊可以替代 4個 480型軌道繼電器。同樣,1個 25Hz相敏軌道電路模塊可以替代 4個二元二位相敏軌道繼電器的功能。

室外軌道電路狀態(tài)直接經(jīng)軌道電路模塊向聯(lián)鎖機上傳兩種狀態(tài):GJ↑(0.4S),GJ↓(0.5S),聯(lián)鎖機收到狀態(tài)信息是確認狀態(tài),用于聯(lián)鎖電路控制。

25周相敏軌道電路仍需設(shè)軌道電路防護盒和防雷補償器(FB-1)。25周軌道停電監(jiān)督模塊向聯(lián)鎖機提供 1JDJ↑、2JDJ↑、3JDJ↑、4JDJ↑四種狀態(tài)。

每個模塊可以接 4個不同道岔區(qū)段,當用于一送多受時應(yīng)將所有受端放在同一模塊內(nèi)。

2.3 信號機模塊設(shè)計

采用繼電器執(zhí)行電路時,通常根據(jù)進站信號機類型設(shè)置進站信號機組合(控制一架進站或接車進路信號機)、出站信號機組合(根據(jù)顯示燈位最多可控制 2架出站信號機)和調(diào)車信號機組合(最多可控制 4架調(diào)車信號機),上述組合內(nèi)根據(jù)所控類型分別設(shè) LXJ、YXJ、DXJ、ZXJ、TXJ、LUXJ、1DJ、2DJ、方向繼電器 AFJ、BFJ、CFJ等不同用途的繼電器,并通過這些繼電器接點構(gòu)成信號機的點燈電路。

信號機模塊用于控制信號機點燈。根據(jù)信號模塊所控制信號機種類的不同,又可分為 1驅(qū) 1列車信號模塊、1驅(qū) 2列車信號模塊和1驅(qū)4調(diào)車模塊等 3種模塊。

(1)1驅(qū) 1列車信號模塊

用于進站信號機或接車進路信號機,1臺信號模塊驅(qū)動 1架列車信號機。模塊有固定的燈位,當失去命令時模塊會自動點禁止燈光,關(guān)閉其他信號燈光。8條燈光驅(qū)動線(X 1-X 8),每根控制線直接控制到燈位,但禁止燈光(X3)和允許燈光不得同時出現(xiàn),另設(shè)4條回線(X12H、X34H、X56H、X78H)。有 2DJ點燈指定燈位是 X5或 X6或 X7,通過 8條點燈線將點燈狀態(tài)(DJ)反饋給聯(lián)鎖機用于燈絲報警。通過軟件將信號機點燈條件設(shè)置于模塊中,通過驅(qū)動線和回線直接連接分線柜信號機各電纜端子。

(2)1驅(qū) 2列車信號模塊

可用于出站信號機、多燈表示器、或進站復(fù)示信號機。1塊模塊驅(qū)動 2架列車信號機。模塊有 8條驅(qū)動線(X1-X8),4條驅(qū)動回線 (X12H、X34H、X56H、X78H)。模塊標有固定的燈位,失去命令時自動點各自組的禁止燈光。

(3)1驅(qū) 4調(diào)車模塊

用于調(diào)車信號機、進站預(yù)告信號機、發(fā)車進路表示器或單燈位復(fù)示信號機,1塊模塊驅(qū)動 4架信號機、表示器。2條驅(qū)動線(X1、X2),1條回線(X12H)。模塊有固定的燈位,失去命令時模塊會自動點各自組的禁止燈光。模塊控制電路中每組只有 1個點燈命令有效,2個點燈命令同時下達時,視為無效命令。

2.4 零散電路模塊

零散電路模塊用于個別零散電路的狀態(tài)采集、命令執(zhí)行。包括:上下行道岔總鎖閉用于切斷電源屏道岔啟動電源;上下行列車主燈絲斷絲報警;執(zhí)行單元柜斷路器開路報警;主副電源監(jiān)督;上下行交流軌道停電監(jiān)督,25周相敏軌道電路停電監(jiān)督不使用零散模塊,由聯(lián)鎖機向?qū)ＴO(shè)的 25周軌道停電監(jiān)督模塊采集軌道停電信息。

2.5 半自動閉塞模塊

半自動閉塞模塊是繼電半自動接口電路的狀態(tài)采集、命令執(zhí)行。用于驅(qū)動、采集與鄰站 64D半自動的結(jié)合電路。閉塞模塊取代了半自動電路中的線路繼電器電路、信號發(fā)送器電路、接車接收器電路、發(fā)車接收器電路、閉塞繼電器電路、復(fù)原繼電器電路和表示等電路。

2.6 ZPW-2000電碼化模塊

電碼化模塊主要用于站內(nèi)電碼化接口,利用軟件將編碼電路、傳遞電路集成于模塊中,利用電碼化模塊來實現(xiàn)繼電器的傳輸和編碼電路。電碼化模塊分正線電碼化模塊(正線接車進路編碼、軌道傳遞、發(fā)送報警采集、軌道采集,最大滿足 8個區(qū)段含正線股道)正線編碼模塊(N+1電碼化電路時要增加正線編碼模塊),到發(fā)線電碼化模塊(應(yīng)用于接近區(qū)段、到發(fā)線、到發(fā)線中間出岔、正線接車進路編碼、軌道傳遞、發(fā)送報警采集和接近區(qū)段軌道采集,最大滿足 3個區(qū)段),電碼化編碼和發(fā)碼由邏輯電路聯(lián)鎖機完成,模塊執(zhí)行,傳遞電路采用疊加預(yù)發(fā)碼電路,隔離電路和器材與現(xiàn)用電路一致。發(fā)碼模塊檢測發(fā)送的低頻信息,編碼輸出和發(fā)送輸出的信息不一致時,切斷發(fā)送輸出回路。

2.7 場間聯(lián)系模塊

場間聯(lián)系模塊主要用于場間聯(lián)系、道口通知、機務(wù)段同意等繼電器電路接口。每個模塊有 6路輸出、6路輸入,用于場間條件的輸出傳送和接收采集。

2.8 全電子計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與 TDCS(CTC)、微機監(jiān)測系統(tǒng)接口

與 TDCS(CTC)接口由聯(lián)鎖上位機(控顯)通過標準串行通信接口(422接口或 485接口)傳送信息。與微機監(jiān)測系統(tǒng)接口通過標準串行通信 422接口傳送道岔電流、軌道電壓及相位、信號燈絲電流給微機監(jiān)測系統(tǒng)。

3 結(jié)語

采用全電子執(zhí)行單元模塊的微機聯(lián)鎖,使車站信號聯(lián)鎖系統(tǒng)真正實現(xiàn)全電子化、標準化、模塊化,室內(nèi)少維修或無維修。其優(yōu)點還在于占用面積小、施工簡單,同時在設(shè)計階段由于省掉了繼電電路大量的結(jié)配線圖的工作量,使設(shè)計周期大大縮短,設(shè)計效率顯著提高,無論從設(shè)計、施工、維修、使用以及安全可靠程度都存在較大的優(yōu)勢,是鐵路車站信號聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展方向必然趨勢。

[1]何文卿.6502電氣集中電路[M].北京:中國鐵道出版社,2005.

[2]王秉文.6502電氣集中工程設(shè)計[M].北京:中國鐵道出版社,2005.

[3]趙志熙.計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)技術(shù)[M].北京:中國鐵道出版社,1999.[4]王增力,方亞非.全電子化計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)[J].鐵道通信信號,2002.

[5]趙志熙.車站信號控制系統(tǒng)[M].北京:中國鐵道出版社,1993.