信號系統(tǒng)與地震預(yù)警系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)探討

陳德偉

當(dāng)前，我國高鐵地震預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)（以下簡稱“地震預(yù)警系統(tǒng)”）的建設(shè)已進(jìn)入工程實(shí)施階段，將會有效降低地震災(zāi)害對高鐵安全運(yùn)營的不利影響。地震預(yù)警系統(tǒng)的核心功能是地震緊急處置，通過觸發(fā)車載地震裝置、牽引供電系統(tǒng)和信號系統(tǒng)等3種方式實(shí)現(xiàn)，不同方式相互獨(dú)立，可保證危害性地震到來前的有效處置［1］。本文就信號系統(tǒng)與地震預(yù)警系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)對信號系統(tǒng)與地震預(yù)警系統(tǒng)間接口的技術(shù)要求和接口方式，雖作了明確規(guī)定，但工程實(shí)施中常常遇到一些特殊情況，下面結(jié)合具體場景進(jìn)行分析。

1 地震預(yù)警系統(tǒng)晚于信號系統(tǒng)接入

當(dāng)?shù)卣痤A(yù)警系統(tǒng)能與信號系統(tǒng)同時(shí)啟用時(shí)，在2個(gè)系統(tǒng)均安裝調(diào)試到位后，即可直接進(jìn)行兩系統(tǒng)之間的接口聯(lián)調(diào)及驗(yàn)收，開通時(shí)不需設(shè)計(jì)人員做過渡處理；而當(dāng)工程中因控制投資等因素導(dǎo)致地震預(yù)警系統(tǒng)暫緩上道應(yīng)用，或其他原因?qū)е碌卣痤A(yù)警系統(tǒng)跟不上整體工程進(jìn)度，即地震預(yù)警系統(tǒng)晚于信號系統(tǒng)開通啟用時(shí)，此種情況下，若前期不采取完善的處理措施完成信號系統(tǒng)與地震預(yù)警系統(tǒng)的接口調(diào)試及驗(yàn)收，則后期地震預(yù)警系統(tǒng)啟用時(shí)需再次對信號列控、聯(lián)鎖、監(jiān)測等系統(tǒng)進(jìn)行仿真試驗(yàn)、調(diào)試，將會浪費(fèi)大量人力物力。

在地震預(yù)警系統(tǒng)晚于信號系統(tǒng)啟用的情況下，信號系統(tǒng)開通前即應(yīng)完成兩系統(tǒng)之間的接口調(diào)試，故需制定接口試驗(yàn)方案；為解決信號系統(tǒng)開通時(shí)地震接口條件的處理和可靠性問題，需制定合適的信號過渡處理方案。現(xiàn)將接口試驗(yàn)方案和信號過渡處理方案分述如下。

1.1 地震預(yù)警系統(tǒng)與信號系統(tǒng)接口試驗(yàn)方案

在地震預(yù)警系統(tǒng)與信號系統(tǒng)間有接口的每個(gè)站點(diǎn)，信號側(cè)對應(yīng)設(shè)置地震繼電器DZJ1、DZJ2，常態(tài)均處于勵(lì)磁吸起的狀態(tài)［2］，吸起時(shí)表示沒有收到需信號系統(tǒng)動(dòng)作的地震警報(bào)信息；而當(dāng)2個(gè)繼電器均處于落下狀態(tài)時(shí)，則表示收到了需信號系統(tǒng)動(dòng)作的地震警報(bào)信息［3］。

地震預(yù)警系統(tǒng)與信號接口試驗(yàn)方案見圖1。對信號機(jī)械室中的DZJ1、DZJ2繼電器試驗(yàn)時(shí)，需將其附近的組合架零層QKZ、QKF或KZ、KF電源接至防雷分線柜，代替外部地震預(yù)警系統(tǒng)的信息輸入。

圖1 地震預(yù)警系統(tǒng)與信號接口試驗(yàn)方案示意圖

試驗(yàn)期間，將圖1中粗線所接電源斷開或接通，使DZJ1、DZJ2均處于失磁落下或勵(lì)磁吸起狀態(tài)，模擬地震預(yù)警系統(tǒng)有或沒有地震警報(bào)信息送至信號側(cè)，由此完成2個(gè)系統(tǒng)間的接口調(diào)試和驗(yàn)收。試驗(yàn)調(diào)試完畢，將圖1中粗線所示新增臨時(shí)配線拆除。

1.2 信號系統(tǒng)過渡處理方案

車站信號系統(tǒng)正式開通時(shí)，由于地震預(yù)警系統(tǒng)仍未啟用，如果是按圖1中粗線所示接通電源，使DZJ1、DZJ2一直保持勵(lì)磁吸起狀態(tài)，那么一旦信號系統(tǒng)因故判定有地震警報(bào)信息送達(dá)，信號防護(hù)處理所帶來的影響面較大，而此方式在電源、繼電器等環(huán)節(jié)都容易引發(fā)這一系列風(fēng)險(xiǎn)。基于上述原因，提出具有較高可靠性的過渡處理方案，見圖2。

1）在列控中心對地震繼電器接點(diǎn)的采集側(cè)上作如下過渡處理：按圖2中粗線所示將DZJ1和DZJ2的第5組中接點(diǎn)與前接點(diǎn)短接，直接接上LKZ電源，以確保05-3、05-13組合端子上一直有電；同時(shí)將DZJ1和DZJ2的第6組后接點(diǎn)所接側(cè)面端子上的外聯(lián)配線拆除，以確保05-4、05-14組合端子上一直不會通電。上述處理使列控中心的采集與DZJ1、DZJ2繼電器的吸起、落下完全無關(guān)，且列控中心采集到的信息與前述采用外接電源使DZJ1、DZJ2一直保持勵(lì)磁吸起時(shí)的信息等同，顯然這樣的過渡處理措施可靠性更高。

圖2 信號過渡處理方案示意圖

2）正常情況下，信號集中監(jiān)測分機(jī)需要采集DZJ1、DZJ2繼電器狀態(tài)，當(dāng)兩繼電器均落下時(shí)集中監(jiān)測將報(bào)警。本場景下，地震預(yù)警系統(tǒng)未啟用，DZJ1、DZJ2繼電器將一直處于落下狀態(tài)，為了不向維護(hù)人員傳遞錯(cuò)誤的報(bào)警信息，集中監(jiān)測分機(jī)需進(jìn)行屏蔽處理，使其不輸出報(bào)警信息。

2 地震報(bào)警范圍僅涉及中繼站

高鐵線路一般站間距較長，受ZPW-2000系列軌道電路特性限制［4］，2個(gè)車站間設(shè)置信號中繼站比較常見。典型的高鐵區(qū)間信號平面示意見圖3，A車站、B車站以及兩站間的信號中繼站均各自管轄一定范圍的區(qū)間閉塞分區(qū)。

在圖3所示的整個(gè)區(qū)域內(nèi)，當(dāng)?shù)卣饒?bào)警范圍僅涉及信號中繼站，即地震警報(bào)信息僅發(fā)送給中繼站列控中心時(shí)，需探討相鄰車站（A車站和B車站）的接發(fā)車信號是否需關(guān)閉。

圖3 典型的高鐵區(qū)間信號平面示意圖

當(dāng)?shù)卣饒?bào)警范圍僅涉及到區(qū)間信號中繼站時(shí)，《高速鐵路地震預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)條件》（Q/CR633—2018）第8.1條b項(xiàng)（列控系統(tǒng)側(cè)）第4款規(guī)定“接收到地震預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)報(bào)警信息，由列控系統(tǒng)向控制范圍內(nèi)的所有軌道區(qū)段發(fā)H碼，同時(shí)，向車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖發(fā)送軌道區(qū)段占用狀態(tài)信息，聯(lián)鎖系統(tǒng)關(guān)閉車站、線路所的接發(fā)車信號。RBC根據(jù)聯(lián)鎖發(fā)送的相關(guān)軌道區(qū)段占用信息，向地震預(yù)警監(jiān)測報(bào)警信息范圍的所有列車發(fā)送無條件緊急停車信息（UEM）”［1］。中繼站的列控中心采集到地震報(bào)警信息后，將控制其范圍內(nèi)的軌道區(qū)段發(fā)H碼，同時(shí)向主站列控中心所在的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖發(fā)送其管轄軌道區(qū)段邏輯占用狀態(tài)信息（GJ實(shí)際是吸起的），在此區(qū)域的列車將立即緊急制動(dòng)停車。

在上述規(guī)范中雖有讓聯(lián)鎖系統(tǒng)關(guān)閉車站、線路所的接發(fā)車信號的相關(guān)規(guī)定，但對地震報(bào)警信息僅涉及到信號中繼站的情況并未明確，此時(shí)鄰站（A車站和B車站）所轄閉塞分區(qū)（中繼站端）并未發(fā)H碼，而是通過碼序使往中繼站方向運(yùn)行的列車在集中區(qū)分界區(qū)域停車，實(shí)現(xiàn)停車安全防護(hù)。若盲目照搬規(guī)范讓鄰站（A車站和B車站）聯(lián)鎖系統(tǒng)關(guān)閉接發(fā)車信號，將停止鄰站（A車站和B車站）各方向的接發(fā)車作業(yè)，并可能使正往鄰站（A車站和B車站）方向運(yùn)行的列車在站外或站內(nèi)制動(dòng)停車，從而擴(kuò)大了地震警報(bào)信息的影響范圍。

綜上分析，在此應(yīng)用場景下，除圖3中所示的相鄰站聯(lián)鎖無需關(guān)閉接發(fā)車信號（注：不含反向大區(qū)間發(fā)車）外，其他信號處理均按Q/CR633—2018第8.1條b項(xiàng)規(guī)定執(zhí)行，即可完全滿足地震災(zāi)害防護(hù)的需要。

3 區(qū)間劃分特殊情況的處理

如圖4所示，A車站與B車站之間為復(fù)線自動(dòng)閉塞區(qū)間，在A車站與中繼站之間的區(qū)間，均各自管轄一定范圍的區(qū)間閉塞分區(qū)；但在中繼站與B車站之間的區(qū)間，中繼站管轄了全部的區(qū)間閉塞分區(qū)，而B車站則沒有管轄閉塞分區(qū)，兩站間自閉集中區(qū)分界于B車站進(jìn)站信號機(jī)。在圖4所示的整個(gè)區(qū)域內(nèi)，當(dāng)?shù)卣饒?bào)警范圍僅涉及信號中繼站，即地震警報(bào)信息僅發(fā)送給中繼站列控中心時(shí)，需探討相鄰B車站的接發(fā)車信號是否都可以保持不動(dòng)。

圖4 兩站間自閉集中區(qū)分界于進(jìn)站口的區(qū)間信號平面示意圖

當(dāng)?shù)卣饒?bào)警范圍僅涉及到信號中繼站，且其列控中心采集到地震報(bào)警信息，則中繼站的列控中心將控制其范圍內(nèi)的軌道區(qū)段發(fā)H碼，因此圖4中103G將發(fā)H碼。

根據(jù)本文對地震報(bào)警范圍僅涉及區(qū)間信號中繼站的分析結(jié)論，相鄰車站（A車站和B車站）聯(lián)鎖似乎都無需關(guān)閉接發(fā)車信號，但是由于信號中繼站與B車站集中區(qū)分界于進(jìn)站信號機(jī)處，此時(shí)若B車站的進(jìn)站信號機(jī)X處于開放點(diǎn)L燈等情況，將出現(xiàn)信號燈的顯示與軌道發(fā)碼不一致的情況，不滿足《鐵路信號設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 10007—2017）第9.0.2條之規(guī)定“軌道區(qū)段的發(fā)碼信息應(yīng)與線路上列車或車列接近的接近信號機(jī)、進(jìn)站信號機(jī)、……的顯示含義或防護(hù)進(jìn)路的建立狀態(tài)相符”［5］，這是不允許的；同時(shí)，由于B車站進(jìn)站信號機(jī)X和XN外方軌道區(qū)段處于邏輯占用狀態(tài)，B車站往中繼站方向的發(fā)車信號也需要關(guān)閉［6］。

因此，在此應(yīng)用場景下，中繼站所屬主站列控中心應(yīng)經(jīng)B車站列控中心向B車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖發(fā)送地震報(bào)警信息，以及進(jìn)站（X和XN）外方軌道區(qū)段占用狀態(tài)信息，由B車站的聯(lián)鎖系統(tǒng)控制進(jìn)站信號機(jī)X以及往中繼站方向的發(fā)車信號關(guān)閉，而A車站的聯(lián)鎖系統(tǒng)無需關(guān)閉接發(fā)車信號（注：不含反向大區(qū)間發(fā)車）；其他信號處理均按Q/CR633—2018第8.1條b項(xiàng)規(guī)定執(zhí)行，既起到安全防護(hù)作用又合乎規(guī)范。

4 結(jié)論

本文對信號系統(tǒng)與地震預(yù)警系統(tǒng)接口相關(guān)的3個(gè)信號應(yīng)用場景進(jìn)行深入的分析，指出應(yīng)用中可能出現(xiàn)的問題并提出明確的解決方案，既能提高信號系統(tǒng)運(yùn)用的安全性，又能減少對運(yùn)輸效率的影響并節(jié)省工程投資；同時(shí)本文提出的方案，不僅指導(dǎo)了具體項(xiàng)目的工程設(shè)計(jì)，而且還經(jīng)過了聯(lián)調(diào)聯(lián)試和實(shí)際運(yùn)用的驗(yàn)證，可為配置地震預(yù)警系統(tǒng)的工程項(xiàng)目安全高效的實(shí)施提供重要參考。