地鐵對稱三開道岔的信號工程設計

彭 湃

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司, 北京 100055)

三開道岔是指由一個方向可通向三個方向的道岔，它由1股直線鋼軌、2股曲線鋼軌、2對尖軌、3副轍叉組成，中間轍叉的心軌理論尖端在中線上。當?shù)匦螚l件限制，不可能有足夠的長度來排列2組單開道岔時，才采用三開道岔。通常在編組站、貨場、機務段內鋪設。圖1為三開道岔的模擬示意。

圖1 三開對稱道岔模擬示意

對稱三開道岔采用半割線型曲線尖軌、曲線轍叉、轍后設整鑄短軌，是縮短駝峰頭部、節(jié)省用地、提高編解效率較好的平面形式。國鐵中還未使用過。上海市軌道交通10號線有部分道岔采用60 kg/m鋼軌9號對稱三開道岔[1]，尚屬首例。三開道岔的控制方式不只1種。以下僅介紹分析1種控制方式。

1 對稱三開道岔的室外設計

1組三開道岔可視為2組單開道岔，有直向、左向、右向3種開通位置。每組單開道岔的轉轍設備由1臺轉轍機和2臺密貼檢查器及相應安裝裝置組成，一組對稱三開道岔的轉轍設備需2臺轉轍機和4臺密貼檢查器及相應安裝裝置。適用于車站信號室內設備為計算機聯(lián)鎖，室外三開道岔配套的轉轍設備為三相交流380 V電液轉轍機和密貼檢查器[2-3]。

以面向道岔尖軌方向看，安裝在左側的轉轍機定義為A機，安裝在右側的轉轍機定義為B機。根據(jù)設計要求，每組三開道岔需加設JM-A型密貼檢查器。該密貼檢查器共設2組。A機1組，B機1組。每組密貼檢查器包括密貼側(和轉轍機同側)和斥離側(和轉轍機異側)，需成對安裝。

2 道岔的開通方向分析及時序分析

依據(jù)A、B轉轍機的安裝位置，定義A、B轉轍機的動作桿伸出位置為定位，動作桿的縮入位置為反位。A機控制①、③尖軌，B機控制②、④尖軌。

2.1 開通方向分析

A轉轍機為定位，B轉轍機為定位，三開道岔開通直向，如圖2所示。

圖2 道岔開通直向示意

A轉轍機為反位(拉動①、③)，B轉轍機為定位，三開道岔開通右向，如圖3所示。

圖3 道岔開通右向示意

A轉轍機為定位，B轉轍機為反位(拉動②、④)，三開道岔開通左向，如圖4所示。

圖4 道岔開通左向示意

2.2 A、B轉轍機時序分析

如使三開道岔開通右向，必須先操縱B轉轍機轉換至定位，再操縱A轉轍機轉換至反位。(如果先操縱A機，控制電路必須自動完成先操縱B機轉換至定位后，再操縱A轉轍機轉換至反位)。

如使三開道岔開通左向，必須先操縱A轉轍機轉換至定位，再操縱B轉轍機轉換至反位。(如果先操縱B機，控制電路必須自動完成先操縱B機轉換至定位后，再操縱A轉轍機轉換至反位)。

如使三開道岔開通直向，必須操縱A、B轉轍機轉換至定位。

以上邏輯在控制電路中分析。

3 室內控制電路的設計

A、B轉轍機分別采用單獨控制電路[4-7]，A、B機的啟動電路原理一樣，以A機為例，控制電路見圖5。

圖5 轉轍機控制電路

通過三級控制電路完成對道岔的控制。

第一級控制電路是1DQJ3-4勵磁電路：檢查聯(lián)鎖條件，確定能否接收控制命令。在人工操縱道岔(選路時DCJ↑或FCJ↑，單操時經檢查沒進行區(qū)段鎖閉和進路鎖閉SJ↑)，又經2DQJ141檢查道岔需要轉換后，勵磁吸起。

第二級控制電路是2DQJ的轉級電路：確定道岔轉換的方向。1DQJF↑使2DQJ轉級。

第三級控制電路是1DQJ1-2自閉電路：接通并檢查電動機的動作電路的正常工作。1DQJ↑、2DQJ轉級后，接通道岔動作電路。1DQJ1-2檢查電動機的正常動作而自閉。道岔轉換到底后由轉轍機的自動開閉器的動作接點切斷動作電路，BHJ↓，1DQJ↓。

三相交流電源任一相斷電，轉轍機不得啟動，只要轉換過程中任一相斷電，轉轍機應立即停止轉換。時間繼電器TJ在1DQJ吸起開始計時，延時13 s吸起，轉轍機若在13 s內未能轉換完畢，切斷1DQJ自閉回路和1DQJF勵磁回路，切斷電動機電路，使電動機不致長期空轉而被燒毀。道岔表示繼電器應檢查牽引道岔的轉轍機轉換到規(guī)定位置以及相應密貼檢查器的狀態(tài)。

除滿足上述條件外，還必須操縱A(B)轉轍機轉換至反位，控制電路必須自動完成先操縱B(A)機轉換至定位后，再操縱A(B)轉轍機轉換至反位。為此，在每組電路組合中增加1個XDJ(先動作繼電器)來完成此項技術要求，AXDJ的勵磁回路和自閉回路見圖6，電路分析如下(以操縱A機反位為例)。

圖6 A機XDJ吸起及自閉電路

AXDJ勵磁回路：AFCJ↑，如果此時B機在定位，則無需要B機動作。若此時B機在反位，BDBJ↓則AXDJ3-4線圈勵磁，AXDJ↑。此時因為A機1DQJ勵磁回路中串了B機DBJ的前接點，所以A機不能動作。

AXDJ自閉回路：AXDJ↑，此時B2DQJ在接通后接點(因為B機在反位)，所以B1DQJ↑，在BDBJ未吸起時(未從反位轉換到定位時)，AXDJ保持吸起。如圖7所示。

圖7 B機1DQJ勵磁電路

B1DQJ↑則B機開始轉動。當B機轉換到定位時，BDBJ↑，切斷AXDJ自閉回路。

待B機轉換到位，大約需要7s時間，此時如果聯(lián)鎖驅起的FCJ能夠保持吸起，則此時，BDBJ↑則A1DQJ開始勵磁。如果FCJ已經落下，BDBJ↑切斷AXDJ自閉回路，由于AXDJ采用JWXC—H340繼電器，一般情況下AXDJ的緩放時間>1DQJ吸起時間+1DQJF吸起時間，則A1DQJ可以勵磁吸起，就是在AXDJ緩放過程中完成A1DQJ勵磁吸起過程。但在最不利情況下，如果AXDJ的緩放時間<1DQJ吸起時間+1DQJF吸起時間，則A機未能完成轉換過程。如圖8所示。

圖8 A機1DQJ勵磁電路

通過此種原理，若A機在反位，需要操縱B機至反位時，電路先自動完成A機到定位后，再操縱B機至反位。同理，若B機在反位，需要轉換A機至反位時，先完成B機到定位轉換后，再操縱A機至反位。

4 典型類型的道岔控制設計

三開對稱道岔在城市軌道交通上海地鐵10號線中首次應用，如圖9所示，并于2010年4月通車運營。在設計該種道岔類型時，不僅要滿足地鐵相應的規(guī)范要求[8-10]，同時對特殊的邏輯關系通過聯(lián)鎖軟件重點處理。

圖9 三開對稱道岔的特殊站形示意

從圖9可以看出，1、5號為1組對稱三開道岔，3、7號為2組單開道岔。該種典型道岔邏輯關系在考慮1、5號道岔動作的同時，需要對3、7號道岔進行邏輯分析，通過信號技術使道岔動作一致，保證列車運營的安全[11-12]。在三開道岔正常動作的前提下，1、3號狀態(tài)一致，5、7號狀態(tài)一致。為保證安全和效率，在圖9的站場布局中的這4組道岔的動作關系操作原則如下：

(1)1號鎖在定位時，3號也應鎖在定位，但5號和7號應該可以動作；

(2)1號鎖在反位時，3號也應鎖在反位，5號和7號應該鎖在定位；

(3)1/5號鎖閉時，3號和7號也應鎖閉；

(4)5號鎖在定位時，7號也應鎖在定位，但1號和3號應該可以動作；

(5)5號鎖在反位時，7號也應鎖在反位，1號和3號鎖在定位。

根據(jù)以上操作原則，對這4組道岔的合理的邏輯處理方式為：

1/3號作為一組雙動處理，5/7號作為一組雙動處理。聯(lián)鎖為這幾組道岔作如下輸出：1/3-DCJ，1/3-FCJ，3-SJ；5/7-DCJ，5/7-FCJ，7-SJ；1/5-SJ。聯(lián)鎖需要采集以下輸入條件：1/3-DBJ，1/3-FBJ；5/7-DBJ，5/7-FBJ。

對應于上述的動作關系，在聯(lián)鎖軟件輸出條件時作如下關系處理：

(1)1/3輸出FCJ和DCJ需檢查7號的SJ是否在鎖閉狀態(tài)；

(2)5/7輸出DCJ和FCJ需檢查3號的SJ 是否在鎖閉狀態(tài)；

(3)3號和7號的DCJ/FCJ/SJ中檢查1/5號的SJ；

(4)如果有1組在反位，則所有的SJ落下鎖閉。

5 結語

圖9中的道岔類型在地鐵中首次應用，對控制車站規(guī)模，節(jié)省土建投資有積極的作用。通過1、5號采用對稱三道岔的控制原理，3、7號的控制電路中加入相應道岔的邏輯條件技術來保證行車安全，運營2年來，設備運轉正常，基本不需要維護。但對于圖5中的道岔邏輯關系，如果把1/3號作為一組雙動處理，5/7號作為一組雙動處理，同時由聯(lián)鎖控制輸出1/3-DCJ，1/3-FCJ，1/3-SJ；5/7-DCJ，5/7-FCJ，5/7-SJ，即在道岔控制電路中的SJ做出調整，由1、3號共用1/3-SJ，5、7號共用5/7-SJ。在邏輯電路中，不體現(xiàn)1、5號道岔的關系，通過聯(lián)鎖軟件保證1/3號、5/7號只能同時一組反位動作。

[1] 梁宏波.上海申通60 kg/m軌9號對稱三開道岔技術特征及加工工藝[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2012(5):41-43．

[2] 中華人民共和國鐵道部.TB10007—2006 鐵路信號設計規(guī)范[S].北京：中國鐵道出版社，2006．

[3] 北京全路通信信號研究設計院.60 kg/m鋼軌9號對稱三開道岔轉換設備電路圖冊[Z].北京：北京全路通信信號研究設計院，2009．

[4] 鐵道部經濟規(guī)劃研究院.道岔交流轉轍機控制電路圖冊[Z].北京：鐵道部經濟規(guī)劃研究院，2007．

[5] 中華人民共和國鐵道部.TB/T2615—1994 鐵路信號故障-安全原則[S]. 北京：中華人民共和國鐵道部.1994

[6] 中華人民共和國鐵道部.運基信號電[2009]1147號 關于嚴格部頒標準道岔控制電路的通知[Z].北京:中華人民共和國鐵道部,2009.

[7] 鐵道部經濟規(guī)劃研究院.經規(guī)標準[2006]156號 關于印發(fā)通用參考圖《提速道岔控制電路圖(設計意見書)》專家審查意見的通知[Z].北京：鐵道部經濟規(guī)劃研究院,2006.

[8] 中華人民共和國建設部.GB 50490—2009 城市軌道交通技術規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2009.

[9] 中華人民共和國建設部.GB 50157—2003 地鐵設計規(guī)范[S].北京：中國計劃出版社,2003.

[10] 中華人民共和國建設部.GB/T 12758—2004 城市軌道交通信號系統(tǒng)通用技術條件[S].北京：中華人民共和國建設部，2004.

[11] 上海市建設和管理委員會.DGJ08—101—2003 城市軌道交通信號系統(tǒng)技術規(guī)范[S].上海：上海建設標準定額管理總站,2003.

[12] 上海市建設和管理委員會.DGJ08—109—2004 城市軌道交通設計系統(tǒng)規(guī)范[S].上海：上海建設標準定額管理總站，2004.