基于短區(qū)間車站接車電碼化電路分析與改進(jìn)

郭少雄，李延紅，孫蛟龍，張 銳

（1.中國鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司嘉峪關(guān)電務(wù)段，甘肅嘉峪關(guān) 735100；2.甘肅省工業(yè)交通自動化工程技術(shù)研究中心，蘭州 730070）

1 概述

車載信號作為列車運(yùn)行的安全憑證，是確保行車安全和提高行車組織效率的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)關(guān)鍵車載技術(shù)裝備之一。自20世紀(jì)80年代推廣應(yīng)用以來，車載信號已成為信號系統(tǒng)重要的組成部分[1-2]。在鐵路運(yùn)營過程中，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障，都會對整體設(shè)備的正常運(yùn)行帶來較大影響，尤其是車載信號的突變，很大程度上影響和制約了列車正常的運(yùn)輸組織。

車載信號屬于安全信息，設(shè)計方面必須滿足“故障-安全”原則。然而，針對復(fù)雜場景車站，還存在設(shè)計考慮不足的問題，導(dǎo)致在一定特殊情況下出現(xiàn)丟碼、誤碼、錯碼等情況，進(jìn)而引發(fā)列車緊急制動，嚴(yán)重影響列車運(yùn)輸組織和安全運(yùn)行。同時，由于該類故障具有偶然性、突發(fā)性和暫時性，日常檢修和聯(lián)鎖試驗時很難被發(fā)現(xiàn)和復(fù)現(xiàn)，這就要求現(xiàn)場人員應(yīng)急處置能力相當(dāng)精湛。因此，如何從設(shè)計源頭上解決該類隱患問題已迫在眉睫[3]。本文通過深度分析現(xiàn)場運(yùn)營過程中發(fā)現(xiàn)的問題，找到車載信號突變的原因，闡述站間聯(lián)系電路的修改思路，為后續(xù)工程設(shè)計和應(yīng)急處置提供參考。

2 場景說明

兩車站及區(qū)間平面示意如圖1所示。當(dāng)某車次列車運(yùn)行至短區(qū)間車站IG通過時，因機(jī)車接收綠碼轉(zhuǎn)綠黃碼再轉(zhuǎn)綠碼，信號顯示由綠燈轉(zhuǎn)綠黃燈再轉(zhuǎn)綠燈導(dǎo)致列車緊急停車，嚴(yán)重干擾了正常的運(yùn)輸秩序。

圖1 兩車站及區(qū)間平面示意Fig.1 Schematic plan of two stations and sections

從圖1可看出，甲車站管轄區(qū)間設(shè)備為X1LQG、2517G、2522G和S1LQG，乙車站無區(qū)間管轄設(shè)備，且兩車站距離較近，上、下行區(qū)間各有一架通過信號機(jī)，兩車站之間的接近區(qū)段和離去區(qū)段相互重合[4-5]。甲車站第一離去區(qū)段為4DG、X1LQG，即X1LQG（甲）=4DG+X1LQG，對應(yīng)繼電器為X1LQJ；第二離去區(qū)段為2517G，即X2LQG（甲）=2517G，對應(yīng)繼電器為X2LQJ；第三離去區(qū)段為乙車站X進(jìn)站信號機(jī)至XL19信號機(jī)之間的區(qū)段，即X3LQG（甲）=109DG+107DG+1-1 I-IIIWG，對應(yīng)繼電器為X3LQJ；第四離去區(qū)段為乙車站XL19信號機(jī)至XL21信號機(jī)之間的區(qū)段，即X4LQG（甲）=1-3 I-IIIWG，對應(yīng)繼電器為X4LQJ。

當(dāng)乙車站X進(jìn)站信號機(jī)開放黃、綠黃或綠燈時，甲車站IG車載信號顯示應(yīng)為綠燈，機(jī)車接收到綠碼。由于兩車站之間的離去區(qū)段相互重合，因此甲車站接車電碼化電路條件受乙車站相關(guān)站間聯(lián)系條件控制[6]。

3 現(xiàn)狀分析

3.1 甲車站既有電路分析

1）甲車站接車電碼化電路如圖2所示。由圖2分析可知，IG發(fā)送綠碼的條件受X3LQJ控制。當(dāng)X3LQJ吸起時，IG發(fā)送綠碼，機(jī)車接收綠碼、信號顯示綠燈。當(dāng)X3LQJ落下時，IG發(fā)送綠黃碼，機(jī)車接收綠黃碼、信號顯示綠黃燈。

圖2 甲車站接車電碼化電路Fig.2 Schematic diagram of receiving route coding circuit of station A

2）甲車站X3LQJ的動作狀態(tài)由ZXJF（鄰）和LXJF（鄰）控制。當(dāng)乙車站X進(jìn)站信號開放正線停車或通過信號時，甲車站LXJF（鄰）吸起，從而X3LQJ吸起，IG發(fā)送綠碼；當(dāng)乙車站X進(jìn)站未開放時，LXJF（鄰）落下，X3LQJ落下，IG發(fā)送綠黃碼，如圖3所示。

圖3 甲車站X3LQJ勵磁電路Fig.3 Schematic diagram of X3LQJ energizing circuit of station A

3.2 兩車站間聯(lián)系電路分析

1）甲車站LXJF（鄰）的勵磁條件受乙車站X進(jìn)站信號機(jī)的LXJF繼電器動作狀態(tài)控制。當(dāng)乙車站X進(jìn)站信號開放時，X-LXJF吸起，通過X-LXJF的第7、8組吸起接點(diǎn)和站間聯(lián)系電纜溝通甲車站LXJF（鄰）勵磁電路，LXJF（鄰）保持吸起。如圖4所示。

圖4 LXJF（鄰）站間聯(lián)系電路Fig.4 Schematic diagram of LXJF (adjacent) liaison circuit between stations

2）甲車站ZXJF（鄰）站間聯(lián)系電路示意如圖5所示。甲車站ZXJF（鄰）的勵磁條件受乙車站X進(jìn)站信號機(jī)的TXJF繼電器動作狀態(tài)控制，且ZXJF（鄰）采用JWXC-1700型繼電器。當(dāng)乙車站X進(jìn)站開放通過信號時，X-TXJF吸起，通過X-TXJF和X-ZXJF的第7、8組吸起接點(diǎn)和站間聯(lián)系電纜溝通ZXJF（鄰）勵磁電路，ZXJF（鄰）保持吸起；當(dāng)乙車站X進(jìn)站通過信號未開放時，X-TXJF落下，通過X-TXJF第7、8組落下接點(diǎn)、X-ZXJF的第7、8組吸起接點(diǎn)和站間聯(lián)系電纜溝通ZXJF（鄰）勵磁電路，ZXJF（鄰）保持吸起。

圖5 ZXJF（鄰）站間聯(lián)系電路Fig.5 Schematic diagram of ZXJF (adjacent) liaison circuit between stations

3.3 乙車站既有電路分析

1）乙車站X進(jìn)站復(fù)示繼電器包含X-LXJF、X-ZXJF、X-TXJF，其勵磁電路分別通過X進(jìn)站主體繼電器X-LXJ、X-ZXJ、X-TXJ的第1組接點(diǎn)溝通，如圖6所示。

圖6 乙車站X進(jìn)站復(fù)示繼電器勵磁電路Fig.6 Schematic diagram of repeating relay energizing circuit of home signal X of station B

2）TXJ用來區(qū)分進(jìn)站信號點(diǎn)綠燈還是點(diǎn)黃燈、綠黃燈。在《6502電氣集中電路（修訂本）》中，TXJ的勵磁條件是建立正線接車進(jìn)路，進(jìn)站信號機(jī)的LXJ和ZXJ均吸起，同時又建立了該正線的發(fā)車進(jìn)路，即出站信號機(jī)的LXJ吸起，即構(gòu)成TXJ的勵磁電路。TXJ吸起，表示辦理好通過進(jìn)路，進(jìn)站信號機(jī)應(yīng)給出綠燈顯示。如圖7所示，在計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中，TXJ的勵磁條件由聯(lián)鎖機(jī)驅(qū)動。

根據(jù)圖1和圖7綜合分析，當(dāng)滿足107#和109#道岔在定位、X進(jìn)站開放正線接車信號、X2LQG（甲）空閑、XL19開放信號時，聯(lián)鎖機(jī)驅(qū)動乙車站X-TXJ勵磁吸起，X進(jìn)站信號機(jī)顯示綠燈。

圖7 X-TXJ驅(qū)動電路Fig.7 Schematic diagram of X-TXJ drive circuit

3.4 現(xiàn)場問題分析

正常情況下，甲車站ZXJ（鄰）常態(tài)吸起，LXJF（鄰）常態(tài)落下，X3LQJ常態(tài)落下；乙車站X-ZXJF常態(tài)吸起，X-LXJF和X-TXJF常態(tài)落下。

當(dāng)乙車站X進(jìn)站開放黃燈或綠黃燈時，甲車站ZXJ（鄰）吸起，LXJF（鄰）吸起，X3LQJ吸起；乙車站X-ZXJF吸起，X-LXJF吸起，X-TXJF落下。

當(dāng)乙車站X進(jìn)站由黃燈或綠黃燈直接轉(zhuǎn)點(diǎn)為綠燈時，甲車站ZXJ（鄰）吸起，LXJF（鄰）吸起，X3LQJ吸起；乙車站X-ZXJF吸起，X-LXJF吸起，X-TXJF吸起。但是，在乙車站X-TXJF由落下到吸起的過程中，甲車站ZXJ（鄰）出現(xiàn)瞬間的落下又吸起，導(dǎo)致X3LQJ瞬間落下又吸起。

綜合分析，當(dāng)乙車站X進(jìn)站信號機(jī)開放黃燈或綠黃燈時，區(qū)間2517信號機(jī)顯示綠黃燈或綠燈，甲車站IG開放通過信號，XI開放綠燈，I道發(fā)送綠碼。當(dāng)機(jī)車壓入甲車站IG時，若此時乙車站X進(jìn)站信號機(jī)由黃燈或綠黃燈直接轉(zhuǎn)點(diǎn)為通過信號綠燈時，存在甲車站X3LQJ瞬間落下又吸起的現(xiàn)象，造成甲車站I道機(jī)車接收綠碼轉(zhuǎn)綠黃碼再轉(zhuǎn)綠碼、信號顯示由綠燈轉(zhuǎn)綠黃燈再轉(zhuǎn)綠燈的隱患。

4 解決方案及結(jié)果

4.1 解決方案

根據(jù)綜合分析結(jié)果，為有效解決甲車站X3LQJ瞬間落下又吸起造成的IG機(jī)車接收綠碼轉(zhuǎn)綠黃碼再轉(zhuǎn)綠碼、信號顯示由綠燈轉(zhuǎn)綠黃燈再轉(zhuǎn)綠燈隱患，特提出以下解決方案。

方案一：分別并聯(lián)阻容元件。通過并聯(lián)阻容元件增加ZXJ（鄰）或X3LQJ繼電器的緩放時間。其中，阻容取R=51 Ω，C=1 000 μF，緩放時間大概為0.2 s。當(dāng)并聯(lián)至X3LQJ繼電器1、4端時，緩放時長不夠，當(dāng)并聯(lián)至ZXJ（鄰）繼電器1、4端，且X-TXJF吸起時，緩放時長不夠，若X-TXJF落下時，阻容元件安裝為反方向，達(dá)不到緩放的作用。

方案二：更換繼電器型號。分別將ZXJ（鄰）和X3LQJ繼電器由JWXC-1700型更換為JWXC-H340型，然后進(jìn)行現(xiàn)場試驗[7]。經(jīng)試驗，問題隱患未徹底解決。

方案三：從源頭修改站間聯(lián)系電路。由圖5可知，ZXJF（鄰）的站間聯(lián)系電路受X進(jìn)站X-TXJF的第7、8組接點(diǎn)控制，且ZXJF（鄰）采用JWXC-1700型繼電器。在現(xiàn)場車站內(nèi)將ZXJF（鄰）和TXJF（鄰）的站間聯(lián)系電路分開設(shè)置，并將ZXJF（鄰）更換為JPXC-1000型繼電器，然后進(jìn)行現(xiàn)場試驗。修改后的站間聯(lián)系電路如圖8所示[8]。

圖8 修改后的ZXJF（鄰）和TXJF（鄰）站間聯(lián)系電路Fig.8 Schematic diagram of modified ZXJF (adjacent) and TXJF (adjacent) liaison circuit between stations

4.2 解決結(jié)果

根據(jù)現(xiàn)場試驗，方案一由于緩放作用未達(dá)到要求，問題無法解決；方案二中更換ZXJ（鄰）繼電器型號，現(xiàn)場試驗后，隱患未解決，更換X3LQJ繼電器型號后隱患雖然得到解決，但同時又暴露出其他的設(shè)備隱患，問題解決不徹底；方案三通過分開設(shè)置ZXJF（鄰）和TXJF（鄰）站間聯(lián)系電路和更換ZXJF（鄰）繼電器型號，不僅從源頭上有效解決了隱患，而且未產(chǎn)生其他問題。實(shí)踐證明，第三種方案切實(shí)可行、運(yùn)用良好。

5 結(jié)論

存在問題的相關(guān)車站已通過以上方案進(jìn)行整改，從現(xiàn)場反饋的信息分析，設(shè)備運(yùn)行良好，原問題已解決的同時并未發(fā)生其他類型設(shè)備故障。鐵路現(xiàn)場電碼化信息跳變等問題雖然不常見，但是一旦發(fā)生將會導(dǎo)致列車緊急制動等不良影響，存在較大安全隱患。因此，在以上同類車站中需特別注意特殊情況下的設(shè)計方案，此外，該問題主要針對普速鐵路線路，未發(fā)現(xiàn)以上問題的車站應(yīng)維持原狀，無需修改。