城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)倒切電路設(shè)計(jì)

楊安玉，張志恒

(1.中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，武漢 430063;2.中交城市軌道交通設(shè)計(jì)研究院有限公司，武漢 430056)

1 概述

目前，在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)改造調(diào)試期間，新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)在調(diào)試過程中不能影響既有信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行。一般對(duì)新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)備調(diào)試都選擇在非運(yùn)營(yíng)時(shí)段進(jìn)行。由于新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)與既有信號(hào)系統(tǒng)在改造調(diào)試期間共用室外設(shè)備，如信號(hào)機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)、軌道電路及其他信號(hào)設(shè)備等，如圖1所示。共用室外設(shè)備通過室外電纜在運(yùn)營(yíng)時(shí)段連通至既有信號(hào)系統(tǒng)，在非運(yùn)營(yíng)時(shí)段設(shè)備調(diào)試時(shí)，連通至新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)。因此，在調(diào)試階段，需要將共用室外設(shè)備室外電纜在既有信號(hào)系統(tǒng)與新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)間來回切換。在信號(hào)系統(tǒng)改造調(diào)試期間，這種切換每天都要來回很多次，調(diào)試期一般長(zhǎng)達(dá)幾個(gè)月或1年之久［1-9］。由于信號(hào)系統(tǒng)控制著列車的安全運(yùn)行，在信號(hào)系統(tǒng)改造調(diào)試期間，對(duì)新設(shè)、既有信號(hào)系統(tǒng)之間的倒切有很高的安全性和可靠性要求。

圖1 信號(hào)系統(tǒng)倒切示意

目前普遍應(yīng)用的信號(hào)系統(tǒng)倒切方式是:在非運(yùn)營(yíng)時(shí)段的調(diào)試時(shí)期通過人工將共用室外設(shè)備的室外電纜從既有信號(hào)系統(tǒng)的分線盤或分線架拔出，接入新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)的分線盤或分線架。待調(diào)試完成后轉(zhuǎn)入運(yùn)營(yíng)時(shí)段時(shí)，再手動(dòng)復(fù)原。

這種手工倒切的方式存在倒切速度慢、耗時(shí)長(zhǎng)、準(zhǔn)確性差等方面的缺點(diǎn)，并且存在倒切過程中無法體現(xiàn)是否成功實(shí)現(xiàn)倒切，需要人工多次確認(rèn)的局限性。

2 快速倒切電路設(shè)計(jì)

本快速倒切電路的目的是能夠通過簡(jiǎn)單操作，自動(dòng)將新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)和既有信號(hào)系統(tǒng)對(duì)共用室外設(shè)備的控制權(quán)進(jìn)行快速倒切的一種電路，能夠克服手動(dòng)倒切的弊端，達(dá)到倒切快速、操作方便、顯示清晰、安全可靠的目的。

2.1 控制權(quán)限的區(qū)分

為了保證信號(hào)系統(tǒng)的倒切安全，分析了信號(hào)系統(tǒng)倒切過程中存在影響倒切安全的因素，主要有2種:一種是信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)人員，一種是信號(hào)系統(tǒng)的施工人員。為此，本倒切電路需設(shè)置兩種權(quán)限，由2種不同工種的人員共同操作使用。一種權(quán)限屬于信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)人員，該權(quán)限在倒切電路的控制權(quán)限最高，一種權(quán)限屬于信號(hào)系統(tǒng)的施工人員，該權(quán)限在倒切電路中的控制權(quán)次之。

2.2 轉(zhuǎn)極電路的設(shè)計(jì)

倒切電路的目的是為了2套信號(hào)系統(tǒng)分時(shí)控制共用室外設(shè)備，考慮到信號(hào)系統(tǒng)的安全性要求，在何種狀況下，同一時(shí)間只能由1套信號(hào)系統(tǒng)控制共用室外設(shè)備，不能在同一時(shí)間出現(xiàn)2套信號(hào)系統(tǒng)同時(shí)控制共用室外設(shè)備。為此，根據(jù)極性保持繼電器(下簡(jiǎn)稱繼電器)的特性設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)極電路，該繼電器是一種非對(duì)稱并聯(lián)磁路的安全型有極繼電器。將繼電器的定位接點(diǎn)、反位接點(diǎn)分別接至既有、新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)，可以保證繼電器轉(zhuǎn)極后同一時(shí)間只有1套信號(hào)系統(tǒng)控制共用室外設(shè)備，并且可以通過轉(zhuǎn)極電路在2套系統(tǒng)間來回切換。該繼電器的每組接點(diǎn)由定位接點(diǎn)、中接點(diǎn)、反位接點(diǎn)組成。一般可選擇的繼電器有JYJXC－160/260、JYJXC－135/220、JYXC－660、JYXC－270［10，11］。繼電器可以并聯(lián)使用，這樣可以實(shí)現(xiàn)任意數(shù)量的共用室外設(shè)備室外電纜的倒切。繼電器的個(gè)數(shù)由需要倒切的共用室外設(shè)備室外電纜數(shù)量決定。

為了2套信號(hào)系統(tǒng)能分時(shí)控制共用室外設(shè)備，設(shè)計(jì)繼電器在初始狀態(tài)下，定位接點(diǎn)接至既有信號(hào)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)1個(gè)倒切允許按鈕，并具有運(yùn)營(yíng)人員操作權(quán)限，2組動(dòng)合接點(diǎn)串接在倒切電路的正電、負(fù)電回路上，按下時(shí)，連通輸入電源與倒切按鈕之間的電路，松開時(shí)，斷開輸入電源與倒切按鈕之間的電路?？梢杂删哂性摍?quán)限的人員控制是否可以倒切。

設(shè)計(jì)2個(gè)倒切按鈕1和2，倒切按鈕1為“倒切到新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)的按鈕”，倒切按鈕2為“倒切到既有信號(hào)系統(tǒng)的按鈕”。這2個(gè)倒切按鈕具有施工人員操作權(quán)限，2組動(dòng)合接點(diǎn)分別串接在繼電器的前、后勵(lì)磁線圈上?？梢杂删哂性摍?quán)限的人員控制共用室外設(shè)備室外電纜倒切到既有信號(hào)系統(tǒng)或新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)。按下倒切按鈕1時(shí)，連通倒切允許按鈕與繼電器的后線圈之間的電路，倒切到新設(shè)信號(hào)系統(tǒng);按下倒切按鈕2時(shí)，連通倒切允許按鈕與繼電器的前線圈之間的電路，倒切到既有信號(hào)系統(tǒng)。松開倒切按鈕1或2時(shí)，斷開倒切允許按鈕與繼電器線圈之間的電路，繼電器接點(diǎn)保持。

為了保證安全，倒切允許按鈕、倒切按鈕1和2采用帶鉛封的自復(fù)式按鈕［12］。

轉(zhuǎn)極電路如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)極電路

2.3 倒切電路的設(shè)計(jì)

繼電器一般均有4組接點(diǎn)可以采用，第1組、第2組接點(diǎn)用作系統(tǒng)工作指示燈，其余2組接點(diǎn)可以用作倒切共用室外設(shè)備室外電纜至新設(shè)或既有信號(hào)系統(tǒng)，如圖3所示。繼電器的中接點(diǎn)連接共用室外設(shè)備室外電纜，定位接點(diǎn)、反位接點(diǎn)分別連接既有信號(hào)系統(tǒng)、新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)。隨著繼電器的后線圈、前線圈的分別勵(lì)磁，中接點(diǎn)分別接通定位接點(diǎn)、反位接點(diǎn)，共用室外設(shè)備室外電纜分別連接至既有信號(hào)系統(tǒng)、新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)。該倒切電路可以實(shí)現(xiàn)2套信號(hào)系統(tǒng)分時(shí)控制共用室外設(shè)備，并對(duì)2套系統(tǒng)的控制權(quán)進(jìn)行倒切。

圖3 倒切電路

2.4 表示電路的設(shè)計(jì)

繼電器的第1組中接點(diǎn)、反位接點(diǎn)串聯(lián)作為新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)工作指示的表示電路;第2組中接點(diǎn)、定位接點(diǎn)串聯(lián)作為既有信號(hào)系統(tǒng)工作指示的表示電路，如圖4所示。采用串聯(lián)的方式可以確保:只有當(dāng)所有繼電器的接點(diǎn)在反位接點(diǎn)時(shí)，新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)工作指示燈才點(diǎn)亮;只有當(dāng)所有繼電器的接點(diǎn)在定位接點(diǎn)時(shí)，既有信號(hào)系統(tǒng)工作指示燈才點(diǎn)亮，確保了系統(tǒng)表示電路工作的正確性。

圖4 表示電路

3 倒切電路工作流程

倒切電路工作流程如圖5所示。

圖5 倒切電路工作流程

假定初始狀態(tài)為既有信號(hào)系統(tǒng)控制共用室外設(shè)備，當(dāng)需要倒切為新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)控制共用室外設(shè)備時(shí)，則需由具有信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)權(quán)限的人員按下倒切允許按鈕，接通輸入電源。再由具有信號(hào)系統(tǒng)施工權(quán)限的人員按下倒切按鈕1，繼電器前線圈之間有24 V的壓差，勵(lì)磁轉(zhuǎn)極，接點(diǎn) 111－113、121－123、131－133、141－143接通。新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)工作指示燈點(diǎn)亮，表示共用室外設(shè)備室外電纜已連接至新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)，由新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)對(duì)共用室外設(shè)備進(jìn)行控制。此時(shí)由具有運(yùn)營(yíng)權(quán)限的人員松開倒切允許按鈕，繼電器接點(diǎn)永久保持在斷電前的狀態(tài)，倒切完成。

當(dāng)需要切換為既有信號(hào)系統(tǒng)控制共用室外設(shè)備時(shí)，同樣先需要由具有信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)權(quán)限的人員按下倒切允許按鈕，接通輸入電源。再由具有信號(hào)系統(tǒng)施工權(quán)限的人員按下倒切按鈕2，繼電器后線圈之間有24 V 的壓差，勵(lì)磁轉(zhuǎn)極，接點(diǎn) 111－112、121－122、131－132、141－142接通。新設(shè)信號(hào)系統(tǒng)工作指示燈點(diǎn)亮，表示共用室外設(shè)備室外電纜已連接至既有信號(hào)系統(tǒng)，由既有信號(hào)系統(tǒng)對(duì)共用室外設(shè)備進(jìn)行控制。此時(shí)由具有運(yùn)營(yíng)權(quán)限的人員松開倒切允許按鈕，繼電器接點(diǎn)永久保持在斷電前的狀態(tài)，倒切完成。

4 結(jié)語

城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的倒切電路在信號(hào)系統(tǒng)改造調(diào)試工程中具有廣泛的應(yīng)用前景，能給信號(hào)系統(tǒng)改造調(diào)試工程帶來極大的便利，能有效地縮短倒切時(shí)間，提高倒切效率，安全準(zhǔn)確，并具有明確的狀態(tài)表示，大大提高了倒切裝置的安全性、可靠性、可用性、可維護(hù)性，有效避免倒切錯(cuò)誤或倒切不徹底，為信號(hào)系統(tǒng)改造調(diào)試贏得更多的時(shí)間，縮短信號(hào)系統(tǒng)改造調(diào)試工期，節(jié)省工程投資。

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