城市軌道交通正線和停車場間轉(zhuǎn)換軌的行車管理權(quán)控制電路

顧家泉 蘇圣超 李立明

(1.上海工程技術(shù)大學(xué)城市軌道交通學(xué)院，201620，上海；2.上海地鐵維護(hù)保障有限公司通號分公司，200235，上海//第一作者，碩士研究生)

轉(zhuǎn)換軌一般是指停車場入場信號機(jī)與正線進(jìn)入信號機(jī)之間的軌道區(qū)域，屬停車場調(diào)度管理方(以下簡為“停車場方”)與正線調(diào)度管理方(以下簡為“正線方”)的行車共管區(qū)域。停車場方與正線方均能排列以轉(zhuǎn)換軌為進(jìn)路終端的列車進(jìn)路。因此，當(dāng)單方向高密度行車時(shí)(如運(yùn)營開始前出庫時(shí)期，或運(yùn)營結(jié)束后回庫時(shí)期)，若相反方向盲目排列至轉(zhuǎn)換軌進(jìn)路，則會(huì)造成高密度行車方向的列車積壓，影響列車的運(yùn)行安全和正常運(yùn)行秩序[1]。

為避免產(chǎn)生行車矛盾，可建立“轉(zhuǎn)換軌行車管理權(quán)制度”，在正線和停車場的信號系統(tǒng)中設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換軌行車管理權(quán)控制電路，以明確停車場方與正線方對轉(zhuǎn)換軌區(qū)域的行車管理職責(zé)[2]。

1 轉(zhuǎn)換軌行車管理權(quán)

轉(zhuǎn)換軌行車管理權(quán)(以下簡為“管理權(quán)”)，即轉(zhuǎn)換軌區(qū)域的行車管理權(quán)。

按單線雙向設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換軌，在同一時(shí)段只能允許一列列車按單一方向運(yùn)行。只有取得管理權(quán)的一方才有權(quán)向轉(zhuǎn)換軌開行列車。因此，在出入庫高峰時(shí)段，停車場方與正線方須根據(jù)列車運(yùn)行方向分別行使管理權(quán)：停車場方只有獲得管理權(quán)后，方可進(jìn)行相關(guān)的列車出場作業(yè)；正線方也只有獲得管理權(quán)后，方可進(jìn)行正線列車經(jīng)轉(zhuǎn)換軌的回場作業(yè)。

1.1 管理權(quán)的控制規(guī)則

管理權(quán)的基本控制規(guī)則如下：

1) 管理權(quán)主動(dòng)權(quán)歸屬正線。當(dāng)信號系統(tǒng)初始上電及故障復(fù)原后，正線擁有管理權(quán)，停車場無管理權(quán)。

2) 列車自停車場向正線發(fā)車，或列車自正線向停車場發(fā)車，均需在獲得管理權(quán)后方可開行列車進(jìn)入轉(zhuǎn)換軌。

3) 在進(jìn)行管理權(quán)轉(zhuǎn)換時(shí)，無管理權(quán)方需先提出管理權(quán)轉(zhuǎn)換請求，經(jīng)對方同意并辦理授權(quán)手續(xù)后，方可獲得管理權(quán)。

4) 未獲得管理權(quán)的一方對進(jìn)入轉(zhuǎn)換軌列車進(jìn)路的辦理，應(yīng)視為無效辦理，其相關(guān)信號機(jī)的允許信號也不得開放。

5) 管理權(quán)轉(zhuǎn)換條件為：正線方與停車場方均未辦理轉(zhuǎn)換軌列車的調(diào)車進(jìn)路，且轉(zhuǎn)換軌區(qū)域空閑。只有滿足管理權(quán)轉(zhuǎn)換條件，才能進(jìn)行管理權(quán)轉(zhuǎn)換。如不滿足管理權(quán)轉(zhuǎn)換條件，則管理權(quán)不能轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換操作為無效操作。

6) 當(dāng)管理權(quán)處于未授予任何一方的狀態(tài)(即故障狀態(tài))時(shí)，停車場方和正線方均不得辦理進(jìn)入轉(zhuǎn)換軌的列車進(jìn)路，相關(guān)列車信號機(jī)的允許信號也不得開放。運(yùn)營人員按非正常行車管理辦法進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)故障消失后，通過復(fù)原操作即可恢復(fù)實(shí)施管理權(quán)交接。

轉(zhuǎn)換軌區(qū)域的典型信號設(shè)備布置如圖1所示。圖1中，XA為停車場入場信號機(jī)，是停車場與正線的分界；X1為停車場允許出場信號機(jī)，是停車場向轉(zhuǎn)換軌排列進(jìn)路發(fā)車的防護(hù)信號機(jī)，由停車場信號系統(tǒng)控制；X01A為正線進(jìn)入信號機(jī)；X03A為正線退出信號機(jī)，是正線向轉(zhuǎn)換軌排列進(jìn)路的防護(hù)信號機(jī)，由正線信號系統(tǒng)控制。此外，轉(zhuǎn)換軌區(qū)段的占用出清狀態(tài)由正線信號系統(tǒng)中的計(jì)軸設(shè)備檢測[3]。

圖1 轉(zhuǎn)換軌區(qū)域典型信號設(shè)備布置圖

根據(jù)管理權(quán)控制規(guī)則：當(dāng)正線未獲得管理權(quán)時(shí)，X03A不得開放，列車不得退出正線進(jìn)入轉(zhuǎn)換軌；同理當(dāng)停車場未獲得管理權(quán)時(shí)，X1不得開放，列車不得由停車場發(fā)車進(jìn)入轉(zhuǎn)換軌。

1.2 管理權(quán)的控制界面

停車場方與正線方信號系統(tǒng)的人機(jī)交互界面均有管理權(quán)控制界面(如圖2所示)。一般設(shè)置于轉(zhuǎn)換軌附近。每條轉(zhuǎn)換軌都有其獨(dú)立的控制界面。其中，“復(fù)原”鍵可用于進(jìn)行本方管理權(quán)操作的自復(fù)。

某方的管理權(quán)表示器及發(fā)車方向箭頭，在該方擁有管理權(quán)時(shí)點(diǎn)亮，在無管理權(quán)時(shí)熄滅，在請求管理權(quán)時(shí)閃亮。報(bào)警指示燈在任一方請求管理權(quán)時(shí)點(diǎn)亮。

圖2 管理權(quán)控制界面

1.3 管理權(quán)的轉(zhuǎn)換操作

當(dāng)有一方需要管理權(quán)時(shí)，需遵循“請求-同意-轉(zhuǎn)換”的操作程序進(jìn)行。下面以正線向停車場請求管理權(quán)為例進(jìn)行說明。初始狀態(tài)，停車場方擁有管理權(quán)，“停車場管理權(quán)”表示器及停車場向轉(zhuǎn)換軌發(fā)車箭頭常亮，“正線管理權(quán)”表示器及正線向轉(zhuǎn)換軌發(fā)車箭頭熄滅；當(dāng)正線方在界面上點(diǎn)擊“請求”按鈕后，“正線管理權(quán)”表示器及正線向轉(zhuǎn)換軌發(fā)車箭頭閃爍，報(bào)警燈點(diǎn)亮，提示雙方注意正線方正在請求管理權(quán)，且該請求30 s內(nèi)有效。若停車場方同意轉(zhuǎn)換，則在界面上點(diǎn)擊“同意 ”按鈕，將管理權(quán)從停車場轉(zhuǎn)換到正線，原常亮的“停車場管理權(quán)”表示器及停車場向轉(zhuǎn)換軌發(fā)車箭頭熄滅，“正線管理權(quán)”表示器以及正線向轉(zhuǎn)換軌發(fā)車箭頭由閃爍轉(zhuǎn)為常亮，報(bào)警燈熄滅，轉(zhuǎn)換完成；若正線進(jìn)行請求后30 s內(nèi)停車場仍未進(jìn)行同意轉(zhuǎn)換操作，則轉(zhuǎn)換請求失效，管理權(quán)仍歸屬停車場，界面保持初始狀態(tài)。停車場向正線請求管理權(quán)時(shí)的情況類似，程序一致。

當(dāng)信號系統(tǒng)故障恢復(fù)時(shí)，為保證安全，雙方需各自進(jìn)行破鉛封操作后再點(diǎn)擊復(fù)原按鈕進(jìn)行管理權(quán)復(fù)原。復(fù)原后管理權(quán)默認(rèn)歸屬正線。

2 管理權(quán)控制電路的基本構(gòu)成及工作原理

為實(shí)現(xiàn)管理權(quán)交接轉(zhuǎn)換控制功能，需在停車場和正線的信號系統(tǒng)中增設(shè)管理權(quán)控制電路。由于管理權(quán)的歸屬?zèng)Q定了其相關(guān)信號能否開放，因此，管理權(quán)控制電路設(shè)計(jì)必須符合“故障-安全”原則。在遵循“請求-同意-轉(zhuǎn)換”的規(guī)則下，接收到無管理權(quán)方的請求指令及有管理權(quán)一方的同意指令后，驗(yàn)證管理權(quán)轉(zhuǎn)換條件后，管理權(quán)的轉(zhuǎn)換得以實(shí)現(xiàn)。

如管理權(quán)控制電路失電，則管理權(quán)轉(zhuǎn)換功能失效。在管理權(quán)控制電路恢復(fù)正常之前，轉(zhuǎn)換軌的行車作業(yè)由正線調(diào)度進(jìn)行人工管理。按照正線控制優(yōu)先原則，正線管理權(quán)控制電路失電和停車場管理權(quán)控制電路失電場景下管理權(quán)歸屬情況分別如表1所示。當(dāng)原失電一方故障恢復(fù)后，管理權(quán)均歸屬正線。

表1 管理權(quán)控制電路失電時(shí)的管理權(quán)歸屬

2.1 管理權(quán)控制電路的基本構(gòu)成

管理權(quán)控制電路主要由傳統(tǒng)繼電控制電路、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖驅(qū)采電路及場聯(lián)電路構(gòu)成。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖驅(qū)采電路能下發(fā)請求、同意及復(fù)原管理權(quán)等指令，能采集相關(guān)繼電器狀態(tài)、判斷管理權(quán)轉(zhuǎn)換條件，以控制轉(zhuǎn)換軌防護(hù)信號機(jī)的開放，還能在終端上顯示雙方管理權(quán)歸屬和請求的狀態(tài)。繼電控制電路能完成管理權(quán)轉(zhuǎn)換的核心控制功能。場聯(lián)電路能傳送控制電路所需的對方繼電器狀態(tài)信息。

停車場側(cè)及正線側(cè)管理權(quán)控制電路中的繼電器設(shè)置情況分別如表2及表3所示。

表2 停車場側(cè)管理權(quán)控制電路中繼電器設(shè)置

表3 正線側(cè)管理權(quán)控制電路中繼電器設(shè)置

2.2 聯(lián)鎖驅(qū)采電路

當(dāng)正線向停車場請求管理權(quán)時(shí)，正線聯(lián)鎖通過驅(qū)動(dòng)ZQAJ、ZTAJ及ZFUAJ向繼電控制電路傳送正線管理權(quán)請求指令、正線同意管理權(quán)轉(zhuǎn)換指令及正線管理權(quán)電路復(fù)原指令等信息，正線聯(lián)鎖通過采集ZQJ、ZGLJ、CQJF及CGLJF的信息，作為正線已請求管理權(quán)、正線擁有管理權(quán)、停車場擁有管理權(quán)及停車場已請求管理權(quán)等實(shí)際管理權(quán)狀態(tài)輸入，進(jìn)行是否允許開放正線退出信號等聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算，并在操作終端上顯示的雙方管理權(quán)狀態(tài)。此時(shí)，正線通過場聯(lián)電路向停車場傳送正線ZQJ、ZTJ、ZGLJ、ZZCJ、TDJ和GJ的狀態(tài)，并獲得停車場CQJ、CTJ、CGLJ和CZCJ的狀態(tài)，以進(jìn)行電路控制。

停車場向正線請求管理權(quán)時(shí)，情況類似。

2.3 繼電控制電路

繼電控制電路由安全型繼電器組成，是實(shí)現(xiàn)管理權(quán)控制電路功能的核心電路，主要分為管理權(quán)請求繼電器電路、管理權(quán)同意繼電器電路和管理權(quán)繼電器電路。

2.3.1 管理權(quán)請求繼電器電路

當(dāng)某一方需請求管理權(quán)時(shí)，該方的管理權(quán)請求繼電器首先會(huì)吸起，且只能保持30 s。正線和停車場的管理權(quán)請求繼電器電路結(jié)構(gòu)基本相似，具體如圖3所示，。管理權(quán)請求繼電器電路可分為勵(lì)磁電路和自閉電路。勵(lì)磁電路的勵(lì)磁條件為：本方已發(fā)出請求管理權(quán)命令(QAJ吸起)，對方未向轉(zhuǎn)換軌排列進(jìn)路(ZCJF吸起)，轉(zhuǎn)換軌空閑(正線GJ或停車場GJF吸起)。一旦滿足勵(lì)磁條件，則繼電器吸起并靠自閉電路自保。如本方請求管理權(quán)30 s內(nèi)對方未同意(KJ吸起)、或本方進(jìn)行復(fù)原(FUAJ吸起)，則繼電器自閉電路將被切斷，繼電器失磁落下。管理權(quán)請求繼電器只在本方無管理權(quán)的情況下才能吸起(GLJ落下)。

圖3 管理權(quán)請求繼電器電路

2.3.2 管理權(quán)同意繼電器電路

當(dāng)一方請求管理權(quán)后，另一方的管理權(quán)同意繼電器吸起則表示同意轉(zhuǎn)換請求。正線方和停車場方的管理權(quán)同意繼電器電路如圖4所示，二者電路結(jié)構(gòu)也基本相似。管理權(quán)同意繼電器電路可分為勵(lì)磁電路和自閉電路。勵(lì)磁電路的勵(lì)磁條件為：本方已發(fā)出同意管理權(quán)轉(zhuǎn)換命令(TAJ吸起)，本方未向轉(zhuǎn)換軌排列進(jìn)路(ZCJ吸起)。勵(lì)磁條件一旦滿足，則繼電器吸起并靠自閉電路自保。如果管理權(quán)轉(zhuǎn)換完畢(GLJF吸起)、對方擁有管理權(quán)，或本方進(jìn)行復(fù)原(FUAJ吸起)，則繼電器自閉電路將被切斷，繼電器失磁落下。管理權(quán)同意繼電器只在對方發(fā)出請求的情況下才能吸起(QJF吸起)。

圖4 管理權(quán)同意繼電器電路

2.3.3 管理權(quán)繼電器電路

管理權(quán)繼電器的狀態(tài)決定管理權(quán)歸屬權(quán)：有權(quán)方的管理權(quán)繼電器吸起，無權(quán)方的管理權(quán)繼電器落下。當(dāng)無權(quán)方發(fā)出管理權(quán)轉(zhuǎn)換請求時(shí)，若有權(quán)方同意，則請求方(原無權(quán)方)管理權(quán)繼電器吸起，同意方(原有權(quán)方)管理權(quán)繼電器落下，管理權(quán)發(fā)生一次轉(zhuǎn)換。但由于電路需進(jìn)行發(fā)生故障失電情況下的管理權(quán)“正線控制優(yōu)先原則”的特殊處理，管理權(quán)電路還需實(shí)現(xiàn)“發(fā)生故障失電情況下的管理權(quán)自動(dòng)歸屬正線”的功能，雙方管理權(quán)電路略有不同。

圖5 停車場管理權(quán)繼電器電路

停車場管理權(quán)繼電器電路如圖5所示，其可分為勵(lì)磁電路和自閉電路。勵(lì)磁電路的勵(lì)磁條件為：停車場已請求管理權(quán)(CQJ吸起)，正線已同意轉(zhuǎn)換(ZTJF吸起)，正線未向轉(zhuǎn)換軌排列進(jìn)路(ZZCJF吸起)。勵(lì)磁條件一旦滿足，則繼電器吸起并靠自閉電路自保。如果停車場辦理復(fù)原(CFUAJ吸起)、正線擁有管理權(quán)(ZGLJF吸起)、正線信號設(shè)備失電(ZTDJF落下)或正線已請求管理權(quán)且停車場已同意(ZQJF吸起且CTJ吸起)，則自閉電路將切斷，停車場繼電器失磁落下，停車場失去管理權(quán)。

正線管理權(quán)繼電器電路如圖6所示，電路也可分為勵(lì)磁電路和自閉電路。勵(lì)磁電路分為用于故障失電情況下的勵(lì)磁支路和正線向停車場請求管理權(quán)情況下的勵(lì)磁支路，前一支路可實(shí)現(xiàn)發(fā)生故障失電情況下的管理權(quán)正線的優(yōu)先控制，后一支路可實(shí)現(xiàn)正線向停車場請求管理權(quán)后的正常轉(zhuǎn)換。兩種情況下，勵(lì)磁電路的勵(lì)磁條件為：正線未向轉(zhuǎn)換軌排列進(jìn)路，停車場未向轉(zhuǎn)換軌排列進(jìn)路，轉(zhuǎn)換軌空閑，在初始上電或失電故障情況下還需停車場無管理權(quán)(CGLFJ吸起)、停車場未進(jìn)行請求管理權(quán)或同意轉(zhuǎn)換管理權(quán)(CQJF落下且CTJF落下)、正線未進(jìn)行請求管理權(quán)或同意轉(zhuǎn)換管理權(quán)(ZQJ落下且ZTJ落下)，在正線向停車場請求管理權(quán)情況下還需檢查正線已請求管理權(quán)(ZQJ吸起)、且停車場已同意轉(zhuǎn)換(CTJF吸起)。勵(lì)磁條件一旦滿足，在繼電器吸起并靠自閉電路自保。如正線辦理復(fù)原(ZFUAJ吸起)、停車場擁有管理權(quán)(ZGLJF吸起)或停車場已請求管理權(quán)且正線已同意(CQJF吸起且ZTJ吸起)，則自閉電路將切斷，正線繼電器失磁落下，正線失去管理權(quán)。

圖6 正線管理權(quán)繼電器電路

2.4 場聯(lián)電路

場聯(lián)電路用于向?qū)Ψ綇?fù)示本方管理權(quán)相關(guān)繼電器狀態(tài)。場聯(lián)電路采用雙斷控制方式，當(dāng)對方需要獲得本方繼電器狀態(tài)時(shí)，對方的控制電源通過站間聯(lián)系電纜經(jīng)過本方需復(fù)示繼電器的2組不同接點(diǎn)，以驅(qū)動(dòng)對方的相應(yīng)復(fù)示繼電器，進(jìn)而完成正線與停車場間繼電器狀態(tài)的傳送[4]。

3 結(jié)語

上海多條新建軌道交通線路已應(yīng)用了“轉(zhuǎn)換軌管理權(quán)交接制度”，在確保出入場列車的運(yùn)行安全和保持轉(zhuǎn)換軌正常運(yùn)行秩序中起到了關(guān)鍵作用。通過多年的實(shí)際應(yīng)用證明，在正線和停車場信號系統(tǒng)中新增的相應(yīng)管理權(quán)控制電路設(shè)計(jì)成熟、性能可靠，可供今后對正線與停車場間信號接口控制電路的設(shè)計(jì)工作借鑒。