鐵路信號電碼化電路的設(shè)計(jì)研究

杜強(qiáng)

摘要：鐵路信號電碼化系統(tǒng)為鐵路正常運(yùn)行發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，本文將會(huì)對電碼化電路的種類及各型組成電路等方面來對鐵路信號電碼化電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，以更好的提高鐵路信號的運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：鐵路信號 電碼化 電路設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，鐵路建設(shè)得到了強(qiáng)有力的社會(huì)助力，而鐵路信號系統(tǒng)直接決定整個(gè)鐵路系統(tǒng)的運(yùn)行效率，其中的鐵路信號電碼化電路更是該專業(yè)的核心部分，為了更好的滿足鐵路整體提質(zhì)、提速要求，需要對鐵路信號電碼化電路的設(shè)計(jì)給予高度的重視，對其中存在的缺陷和不足需要采取有效的措施給予解決，以更好的發(fā)揮鐵路信號電碼化電路的優(yōu)勢，確保鐵路系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行。

一、電碼化電路的種類

（一）電碼化設(shè)備類型

目前在我國鐵路線上，常見的電碼化設(shè)備包括交流計(jì)數(shù)小型化型電碼化設(shè)備，ZPW-2000型電碼化設(shè)備，其中交流計(jì)數(shù)小型化型電碼化設(shè)備隨著計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備及97型25Hz相敏軌道電路的推廣使用也逐步淘汰。

各系統(tǒng)設(shè)備均由室內(nèi)設(shè)備和室外設(shè)備兩部分組成。其中室內(nèi)設(shè)備由站內(nèi)發(fā)送器、站內(nèi)功放器、發(fā)送采集器、溫控單元、站內(nèi)散熱單元、室內(nèi)隔離盒、室內(nèi)調(diào)整變壓器、站內(nèi)發(fā)送組合、站內(nèi)功放組合、送端隔離組合、受端隔離組合、電碼化匹配防雷調(diào)整組合、站內(nèi)移頻架等設(shè)備組成。室外設(shè)備由室外隔離盒、軌道變壓器及鐵路數(shù)字信號電纜等設(shè)備組成。

（二）二線制、四線制電碼化的區(qū)別

ZPW-2000型電碼化設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)室外設(shè)備傳遞信息是否與軌道電路疊加共用電纜芯線，分為二線制電碼化和四線制電碼化。二者的區(qū)別在于二線制電碼化由于與軌道電路疊加共用電纜芯線，可節(jié)約室外電纜的工程成本，卻需要保證鐵路數(shù)字信號電纜星絞組的使用及備用，且數(shù)字信號易受到軌道電路設(shè)備的影響。而四線制電碼化與軌道電路各自使用獨(dú)立的電纜芯線，大大保證數(shù)字信號的有效傳輸，現(xiàn)階段在新上設(shè)備及既有站、線改造中均正大力推廣使用。

（三）頻率及補(bǔ)償電容的設(shè)置

在ZPW-2000型電碼化設(shè)計(jì)應(yīng)用中，平行的兩條正線，其接車進(jìn)路及接近區(qū)段的載頻應(yīng)交錯(cuò)配置，每條正線接車進(jìn)路及接近區(qū)段的載頻也應(yīng)交錯(cuò)配置。載頻布置原則：下行正線接車為1700-1，下行半自動(dòng)接近區(qū)段2300-1；上行正線接車2000-1（或2600-1）；上行半自動(dòng)接近區(qū)段2600-1（或2000-1）；股道下行方向1700-1（或2300-1）、上行方向2000-1（或2600-1），相鄰股道載頻交替設(shè)置。

同時(shí)350m以上的電碼化道岔區(qū)段和無岔區(qū)段增加補(bǔ)償電容，80uf（1700，2000Hz）和60uf（2300，2600Hz），在安裝有道口信號軌道電路（開路式和閉路式）的區(qū)段，在道口軌道電路作用區(qū)域內(nèi)補(bǔ)償電容換為道口專用補(bǔ)償電容。

二、電碼化電路的常用類型

（一）接近區(qū)段電碼化電路

1.無分割接近區(qū)段電碼化電路。設(shè)計(jì)長度一般為400m或1500m，電碼化電路采用了占用發(fā)碼方式的發(fā)碼方式，即列車壓入接近區(qū)段JG后，JGJF將會(huì)通過其落下的接點(diǎn)JGJF23、JGJF13接通發(fā)碼電路，通過對編碼電路原理進(jìn)行分析后發(fā)送至鋼軌。當(dāng)列車出清JG后，JGJF同樣會(huì)經(jīng)過其吸起接點(diǎn)JGJF22、JGJF12切斷XJG的發(fā)碼電路。

2.有分割接近區(qū)段電碼化電路。單指當(dāng)果信號機(jī)外方接近區(qū)段超過了其軌道電路的極限長度時(shí)，須要將其接近區(qū)段軌道電路分割成GJ1、GJ2兩個(gè)或多個(gè)軌道區(qū)段。此時(shí)為保證長接近區(qū)段的連續(xù)發(fā)碼，可以選擇預(yù)疊加發(fā)碼方式。即列車進(jìn)入GJ1接近區(qū)段時(shí)，此時(shí)需要GJ1和SJGJ2兩個(gè)軌道區(qū)段同時(shí)發(fā)碼，當(dāng)列車進(jìn)入GJ1區(qū)段時(shí)，會(huì)使GJl區(qū)段開始發(fā)碼，而GJ2區(qū)段進(jìn)行預(yù)發(fā)碼狀態(tài)。

（二）正線接、發(fā)車進(jìn)路電碼化電路

在進(jìn)行正線電碼化電路設(shè)計(jì)過程中，一般設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)采用了正線發(fā)車進(jìn)路和接車進(jìn)路共用電碼化發(fā)送的設(shè)備，使電路同時(shí)滿足FMJ（發(fā)車發(fā)碼繼電器）/JMJ（接車發(fā)碼繼電器）的控制條件。當(dāng)FMJ/JMJ吸起時(shí)，進(jìn)路中的電碼化信息會(huì)通過電碼化信號發(fā)送設(shè)備進(jìn)行傳輸，同時(shí)將整個(gè)正線接車、發(fā)車進(jìn)路的道岔區(qū)段、無岔區(qū)段、股道區(qū)段聯(lián)系起來的多個(gè)軌道區(qū)段傳遞電路，通過預(yù)疊加發(fā)碼方式實(shí)現(xiàn)整個(gè)發(fā)碼過程，電路類型與有分割接近區(qū)段電碼化電路中的電路相似。

（三）股道電碼化電路

股道電碼化電路包括正線股道電碼化電路及側(cè)線股道電碼化電路，其中在正線電碼化電路中已經(jīng)包含了正線股道電碼化電路，這里我們通常指的是側(cè)線股道電碼化電路，其電路類型與無分割接近區(qū)段電碼化電路中的電路相似，為占用發(fā)碼方式的發(fā)碼電路。

三、編碼電路設(shè)計(jì)

編碼電路是整個(gè)電碼化電路中的核心大腦，其數(shù)據(jù)的正確可靠，是保證機(jī)車信號正確接收的重中之重。該電路中通過對列車信號繼電器LXJ、正線繼電器ZXJ、引導(dǎo)信號繼電器YXJ等繼電器的復(fù)示繼電器的選擇應(yīng)用來完成機(jī)車信號數(shù)據(jù)信息的編碼，電路圖示例如圖1所示，具體分析如下：

在常態(tài)進(jìn)路信號機(jī)SMLN信號未開放，SMLNLXJF、SMLNYXJF落下，發(fā)送器發(fā)HU碼。當(dāng)進(jìn)路信號機(jī)SMLN開放引導(dǎo)信號，SMLNLXJF落下，SMLNYXJF吸起，發(fā)送器發(fā)HB碼。當(dāng)進(jìn)路信號機(jī)SMLN列車信號開放，正線接車時(shí)，SMLNLXJF吸起，SMLNZXJF吸起，發(fā)送器發(fā)U碼。當(dāng)進(jìn)路信號機(jī)SMLN列車信號開放，側(cè)線接車時(shí)，SMLNLXJF吸起，SMLNZXJF落下，發(fā)送器發(fā)UU碼。

在實(shí)際應(yīng)用中如遇到有通過進(jìn)路或經(jīng)過18#及以上轍岔號道岔側(cè)股的列車進(jìn)路時(shí)，還須在ZXJF的12后接TXJF或SUJF的11，并通過TXJF的12和SUJF的12接通發(fā)送器相應(yīng)編碼的接點(diǎn)位置，已完成整個(gè)編碼電路。另在調(diào)車接近區(qū)段發(fā)碼時(shí)，其編碼電路使用DXJF替換上圖的LXJF作為編碼條件。

四、傳遞電路設(shè)計(jì)

傳遞電路作為電碼化電路中的紐帶，連接著電碼化室內(nèi)、外設(shè)備，是承上啟下的關(guān)鍵組成。該電路中使用列車進(jìn)路中軌道區(qū)段的條件來完成各傳遞繼電器的勵(lì)磁電路，同時(shí)利用LXJ、ZXJ等繼電器完成FMJ/JMJ的勵(lì)磁電路，電路分析以圖2的接車進(jìn)路分析。

該接車進(jìn)路中共包含2個(gè)道岔區(qū)段、1個(gè)無岔區(qū)段及一個(gè)股道區(qū)段，實(shí)際應(yīng)用中為了保證發(fā)碼電路的正確啟用及恢復(fù)，我們通過JMJ的勵(lì)磁電路來實(shí)現(xiàn)。電路中S4JMJ通過進(jìn)路始端SML進(jìn)路信號機(jī)的LXJ、ZXJ條件吸起，利用自身第1組接點(diǎn)完成自閉電路，并利用進(jìn)路中軌道區(qū)段的條件完成S4JMJ的電路恢復(fù)。

同時(shí)為保證進(jìn)路上各區(qū)段連續(xù)發(fā)碼的安全可靠，實(shí)現(xiàn)電碼化的預(yù)疊加發(fā)碼，我們利用各區(qū)段的軌道繼電器GJ的復(fù)示繼電器和JMJ條件完成傳輸繼電器的勵(lì)磁電路。電路中通過股道區(qū)段、JMJ、進(jìn)路中的軌道區(qū)段及進(jìn)路外方第一個(gè)軌道區(qū)段的條件實(shí)現(xiàn)各個(gè)軌道區(qū)段對應(yīng)的傳遞繼電器CJ的勵(lì)磁電路。整體過程是隨著列車通過該接車進(jìn)路，JMJ處于吸起狀態(tài)，對應(yīng)軌道區(qū)段的GJ落下，使各CJ提前一個(gè)軌道區(qū)段完成吸起，以達(dá)到預(yù)疊加發(fā)碼的目的，同時(shí)隨著列車移動(dòng)，各軌道區(qū)段的GJ逐個(gè)恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)了CJ的電路復(fù)原。

五、報(bào)警電路設(shè)計(jì)

每一個(gè)發(fā)送器設(shè)備都有一個(gè)發(fā)碼報(bào)警繼電器FBJ，在設(shè)備工作常態(tài)時(shí)處于吸起狀態(tài)，當(dāng)其設(shè)備故障時(shí)，F(xiàn)BJ落下，同時(shí)啟動(dòng)電碼化N+1電路。而在移頻報(bào)警電路設(shè)計(jì)中，通過FBJ的吸起條件，將全站的每個(gè)FBJ串聯(lián)，共同完成移頻報(bào)警繼電器YPBJ的勵(lì)磁電路。

六、N+1電路設(shè)計(jì)

在鐵路信號設(shè)計(jì)中，故障導(dǎo)向安全是不變的設(shè)計(jì)原則，為了電碼化設(shè)備的安全、可靠，在各設(shè)備處于正常工作狀態(tài)下，會(huì)增設(shè)一臺(tái)發(fā)送器處于熱機(jī)備用狀態(tài)，此時(shí)如果主機(jī)發(fā)生故障時(shí)，則會(huì)通過FBJ的狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)至備機(jī)（+1）工作狀態(tài)。由于N+1電路中的發(fā)送器是全站電碼化設(shè)備的備用，其編碼條件須滿足全站電碼化設(shè)備的發(fā)送要求，因此各條件繼電器在設(shè)備間環(huán)線時(shí)應(yīng)遵循同組合優(yōu)于同組合架優(yōu)于同排架的原則，依次環(huán)接以保證組合側(cè)面配線的準(zhǔn)確性。

七、小結(jié)

上述各型控制電路組成了鐵路信號設(shè)計(jì)中的電碼化電路，中國的鐵路在高速發(fā)展，但是發(fā)展的同時(shí)如何提高鐵路系統(tǒng)的運(yùn)行效率，確保行人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，是我們須時(shí)刻面對的重任。因此更好的完成電碼化電路設(shè)計(jì)，就需要根據(jù)實(shí)際情況對其各個(gè)環(huán)節(jié)的電路進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)，滿足故障導(dǎo)向安全的設(shè)計(jì)理念。