一種遠(yuǎn)程區(qū)段復(fù)位控制電路分析

王 冰

（中鐵電氣化局集團(tuán)第三工程有限公司，鄭州 450052）

計(jì)軸設(shè)備是通過(guò)利用車(chē)輪傳感器和計(jì)軸板來(lái)記錄和比較列車(chē)車(chē)輪駛?cè)牒婉偝鲕壍绤^(qū)段的數(shù)量，以此來(lái)判斷軌道區(qū)段空閑或者占用的鐵路信號(hào)專(zhuān)用設(shè)備。計(jì)軸設(shè)備相較于軌道電路，具有設(shè)備簡(jiǎn)單、易于維護(hù)、不受道床條件約束、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于城市軌道交通線路中。

在城市軌道交通線路運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，計(jì)軸設(shè)備不可避免的因?yàn)楦鞣N原因（如設(shè)備硬件故障、金屬物侵限、施工干擾等）導(dǎo)致計(jì)軸設(shè)備受擾，使得計(jì)軸設(shè)備對(duì)軌道區(qū)段內(nèi)車(chē)輪數(shù)量的計(jì)算出現(xiàn)錯(cuò)誤，導(dǎo)致軌道區(qū)段出現(xiàn)錯(cuò)誤占用或處于受擾的狀態(tài)，對(duì)運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生一定的影響[1]。此時(shí)，需要人為判斷軌道區(qū)段是否空閑，在保證安全的前提下，將軌道區(qū)段恢復(fù)至空閑狀態(tài)，這個(gè)過(guò)程稱為區(qū)段復(fù)位（或計(jì)軸復(fù)位）。

目前國(guó)內(nèi)主要計(jì)軸生產(chǎn)廠商的計(jì)軸系統(tǒng)均提供了區(qū)段預(yù)復(fù)位和區(qū)段直接復(fù)位2 種復(fù)位方式。區(qū)段預(yù)復(fù)位的命令執(zhí)行后，區(qū)段內(nèi)的車(chē)輪計(jì)數(shù)清零，但該區(qū)段不會(huì)立即恢復(fù)至空閑的狀態(tài)，需要有列車(chē)進(jìn)入該區(qū)段，且駛?cè)牒婉偝龅能?chē)輪數(shù)量相等時(shí)，計(jì)軸系統(tǒng)才會(huì)判斷該區(qū)段處于空閑狀態(tài)。當(dāng)區(qū)段直接復(fù)位的命令執(zhí)行后，該區(qū)段內(nèi)的車(chē)輪計(jì)數(shù)清零，該區(qū)段立即恢復(fù)至空閑狀態(tài)，無(wú)需列車(chē)進(jìn)行“清掃”[2]。

在城市軌道交通線路運(yùn)營(yíng)管理中，一般辦理復(fù)位操作有2 種途徑。一種是就地辦理，值班員需要到信號(hào)設(shè)備室內(nèi)，在計(jì)軸機(jī)柜上進(jìn)行復(fù)位操作；另一種是遠(yuǎn)程辦理，值班員在車(chē)站綜合控制室的綜合后備盤(pán)（IBP 盤(pán)）上按壓復(fù)位按鈕進(jìn)行復(fù)位操作。

在目前運(yùn)營(yíng)的地鐵線路中，由于計(jì)軸系統(tǒng)的硬件限制，以及根據(jù)運(yùn)營(yíng)管理的需要，一般在車(chē)控室的IBP 盤(pán)上只設(shè)置了其中一種遠(yuǎn)程區(qū)段復(fù)位按鈕。如果想執(zhí)行另一種區(qū)段復(fù)位命令，只能進(jìn)行就地辦理。極少數(shù)的地鐵線路，因運(yùn)營(yíng)公司的特殊要求，或同時(shí)具備2 種遠(yuǎn)程區(qū)段復(fù)位按鈕，但以往這種遠(yuǎn)程區(qū)段復(fù)位控制電路的設(shè)計(jì)，極易因?yàn)殡娐繁旧淼挠布收?，或者因?yàn)橹蛋鄦T的誤操作，導(dǎo)致區(qū)段復(fù)位命令的錯(cuò)誤辦理，擴(kuò)大故障的范圍，甚至引起安全事故的發(fā)生。

本文基于深圳科安達(dá)電子科技股份有限公司生產(chǎn)的TAZ II/S295+JC 計(jì)軸系統(tǒng)的硬件特點(diǎn)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)了一種同時(shí)具備2 種遠(yuǎn)程區(qū)段復(fù)位按鈕的控制電路。2 種區(qū)段復(fù)位操作具備互切機(jī)制，即當(dāng)遠(yuǎn)程執(zhí)行其中一種復(fù)位操作時(shí)，電路會(huì)切斷另一種復(fù)位命令的執(zhí)行電路，不會(huì)因?yàn)殡娐酚布收匣蛘呷藛T誤操作，而錯(cuò)誤辦理成另一復(fù)位操作命令，導(dǎo)致設(shè)備故障范圍的擴(kuò)大，有效降低了運(yùn)營(yíng)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

1 區(qū)段復(fù)位原理

根據(jù)深圳科安達(dá)電子科技股份有限公司生產(chǎn)的TAZ II/S295+JC 計(jì)軸系統(tǒng)的硬件特點(diǎn)，計(jì)軸復(fù)零板來(lái)執(zhí)行所屬區(qū)段的復(fù)位命令。圖1 所示為計(jì)軸復(fù)零板工作電路原理簡(jiǎn)化示意圖。

圖1 計(jì)軸復(fù)零板工作電路簡(jiǎn)化示意圖Fig.1 Simplified schematic diagram of the working circuit of the axle counter zero reset board

當(dāng)計(jì)軸復(fù)零板內(nèi)部的2 個(gè)復(fù)位繼電器（ACR1和ACR2）的供電電路均導(dǎo)通，且持續(xù)3 s 以上，計(jì)軸復(fù)零板執(zhí)行區(qū)段預(yù)復(fù)位命令；當(dāng)計(jì)軸復(fù)零板內(nèi)部的2 個(gè)復(fù)位繼電器（ACR1 和ACR2）和功能切換繼電器（ABS）的供電電路均導(dǎo)通，且持續(xù)3 s 以上，計(jì)軸復(fù)零板執(zhí)行區(qū)段直接復(fù)位命令。

基于本計(jì)軸系統(tǒng)復(fù)位命令的工作原理，工程設(shè)計(jì)人員可根據(jù)運(yùn)營(yíng)需求，設(shè)計(jì)符合實(shí)際需要的控制電路，通過(guò)電纜連接至計(jì)軸機(jī)柜的端子5、7、8、12，實(shí)現(xiàn)外部電氣電路對(duì)計(jì)軸復(fù)零板的控制，達(dá)到遠(yuǎn)程辦理區(qū)段復(fù)位的目的。

2 控制電路設(shè)計(jì)

為滿足地鐵線路運(yùn)營(yíng)維護(hù)人員操作的便利性以及生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中軌道區(qū)段復(fù)位的安全性，結(jié)合科安達(dá)計(jì)軸系統(tǒng)的硬件特點(diǎn)，特創(chuàng)新設(shè)計(jì)一種遠(yuǎn)程復(fù)位控制電路，如圖2 所示。

圖2 區(qū)段復(fù)位控制電路圖Fig.2 Section reset control circuit diagram

復(fù)位按鈕采用常開(kāi)雙觸點(diǎn)自復(fù)式按鈕，并帶防護(hù)罩加鉛封，按鈕集中安裝在車(chē)控室的IBP 盤(pán)上，供運(yùn)營(yíng)人員操作。IBP 盤(pán)上需要設(shè)置1 個(gè)總預(yù)復(fù)位按鈕和1 個(gè)總直接復(fù)位按鈕，供運(yùn)營(yíng)人員選擇辦理哪種方式的復(fù)位作業(yè)；再對(duì)應(yīng)每一個(gè)軌道區(qū)段分別設(shè)置1 個(gè)區(qū)段復(fù)位按鈕，供運(yùn)營(yíng)人員選擇辦理哪個(gè)區(qū)段的復(fù)位作業(yè)。

繼電器采用鐵路信號(hào)專(zhuān)用的安全型繼電器，繼電器集中安裝在信號(hào)設(shè)備室的電氣集中組合柜上。需設(shè)置總預(yù)復(fù)位繼電器、總直接復(fù)位繼電器、區(qū)段復(fù)位繼電器3 種功能的繼電器；由于安全型繼電器只有8 組接點(diǎn)，需根據(jù)每個(gè)聯(lián)鎖集中區(qū)的區(qū)段數(shù)量，設(shè)置數(shù)量不等的總預(yù)（直接）復(fù)位繼電器的復(fù)示繼電器。

車(chē)控室IBP 盤(pán)上的按鈕、信號(hào)設(shè)備室組合柜上的繼電器和計(jì)軸機(jī)柜內(nèi)的復(fù)零板三者之間通過(guò)電纜進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)區(qū)段復(fù)位操作在車(chē)控室的遠(yuǎn)程辦理。

（1）以第一個(gè)軌道區(qū)段“1G”為例，辦理該區(qū)段的預(yù)復(fù)位作業(yè)

先按壓IBP 盤(pán)上的總預(yù)復(fù)位按鈕“YFWA”，總預(yù)復(fù)位繼電器“YFWJ”的勵(lì)磁電路閉合，總預(yù)復(fù)位繼電器“YFWJ”勵(lì)磁吸起，帶動(dòng)該繼電器的前接點(diǎn)閉合、后接點(diǎn)斷開(kāi)?！癥FWJ”的第4、5 組后接點(diǎn)斷開(kāi)，進(jìn)而切斷總直接復(fù)位繼電器“ZFWJ”的勵(lì)磁電路，防止因混線等電路故障，導(dǎo)致“ZFWJ”誤吸起，錯(cuò)誤辦理成直接復(fù)位作業(yè)；“YFWJ”的第1 組后接點(diǎn)斷開(kāi)，進(jìn)而切斷計(jì)軸復(fù)零板ABS 繼電器的供電電路，防止因繼電器接點(diǎn)粘連等電路故障，導(dǎo)致計(jì)軸復(fù)零板ABS 繼電器供電電路導(dǎo)通，錯(cuò)誤辦理成直接復(fù)位作業(yè)。

再按壓“1G”區(qū)段對(duì)應(yīng)的區(qū)段復(fù)位按鈕“1G FWA”，區(qū)段復(fù)位繼電器“1G FWJ”的勵(lì)磁電路閉合，“1G FWJ”繼電器勵(lì)磁吸起，帶動(dòng)該繼電器的前接點(diǎn)閉合、后接點(diǎn)斷開(kāi)?！?G”區(qū)段預(yù)復(fù)位作業(yè)勵(lì)磁電路如圖3 所示。

圖3 “1G”區(qū)段預(yù)復(fù)位勵(lì)磁電路Fig.3 “1G” section pre reset excitation circuit

此時(shí)，“1G FWJ”第3 組前接點(diǎn)、“YFWJ”第3 組前接點(diǎn)均閉合，使得復(fù)零板ACR1 繼電器的供電電路導(dǎo)通；“1G FWJ”第2 組前接點(diǎn)、“YFWJ”第2 組前接點(diǎn)閉合，使得復(fù)零板ACR2 繼電器的供電電路導(dǎo)通?！?G”區(qū)段計(jì)軸復(fù)零板預(yù)復(fù)位電路如圖4 所示。

圖4 “1G”區(qū)段計(jì)軸復(fù)零板預(yù)復(fù)位電路Fig.4 Pre reset circuit of the “1G” section axle counter reset board

運(yùn)營(yíng)人員在IBP 盤(pán)上分別按下總預(yù)復(fù)位按鈕和“1G”區(qū)段復(fù)位按鈕后，計(jì)軸系統(tǒng)對(duì)“1G”這個(gè)區(qū)段執(zhí)行預(yù)復(fù)位命令，實(shí)現(xiàn)本區(qū)段車(chē)輪數(shù)量的清零，列車(chē)“清掃”出清后，最終完成區(qū)段預(yù)復(fù)位的遠(yuǎn)程控制。

（2）以第一個(gè)軌道區(qū)段“1G”為例，辦理該區(qū)段的直接復(fù)位作業(yè)

先按壓IBP 盤(pán)上的總直接復(fù)位按鈕“ZFWA”，總直接復(fù)位繼電器“ZFWJ”的勵(lì)磁電路閉合，總直接復(fù)位繼電器“ZFWJ”勵(lì)磁吸起，帶動(dòng)該繼電器的前接點(diǎn)閉合、后接點(diǎn)斷開(kāi)?！癦FWJ”的第4、5 組后接點(diǎn)斷開(kāi)，進(jìn)而切斷總預(yù)復(fù)位繼電器“YFWJ”的勵(lì)磁電路，防止因混線等電路故障，導(dǎo)致“YFWJ”誤吸起，錯(cuò)誤辦理成預(yù)復(fù)位作業(yè)。同時(shí)，使復(fù)零板ABS 繼電器供電電路上“YFWJ”的第1 組后接點(diǎn)一直處于閉合狀態(tài)。

再按壓 “1G” 區(qū)段對(duì)應(yīng)的區(qū)段復(fù)位按鈕“1G FWA”，區(qū)段復(fù)位繼電器“1G FWJ”的勵(lì)磁電路閉合，“1G FWJ”繼電器勵(lì)磁吸起，帶動(dòng)該繼電器的前接點(diǎn)閉合、后接點(diǎn)斷開(kāi)。“1G”區(qū)段直接復(fù)位作業(yè)勵(lì)磁電路如圖5 所示。

圖5 “1G”區(qū)段直接復(fù)位勵(lì)磁電路Fig.5 “1G” section direct reset excitation circuit

此時(shí)，“1G FWJ”第3 組前接點(diǎn)、“ZFWJ”第3 組前接點(diǎn)均閉合，使得復(fù)零板ACR1 繼電器的供電電路導(dǎo)通；“1G FWJ”第2 組前接點(diǎn)、“ZFWJ”第2 組前接點(diǎn)閉合，使得復(fù)零板ACR2 繼電器的供電電路導(dǎo)通；“1G FWJ”第1 組前接點(diǎn)、“ZFWJ”第1 組前接點(diǎn)均閉合，“YFWJ”的第1 組后接點(diǎn)閉合，使得復(fù)零板ACR1 繼電器的供電電路導(dǎo)通?！?G”區(qū)段計(jì)軸復(fù)零板直接復(fù)位電路如圖6 所示。

圖6 “1G”區(qū)段計(jì)軸復(fù)零板直接復(fù)位電路Fig.6 Direct reset circuit of axle counter zero reset board in the “1G” section

運(yùn)營(yíng)人員在IBP 盤(pán)上分別按下總直接復(fù)位按鈕和“1G”區(qū)段復(fù)位按鈕后，計(jì)軸系統(tǒng)對(duì)“1G”這個(gè)區(qū)段執(zhí)行直接復(fù)位命令，實(shí)現(xiàn)本區(qū)段車(chē)輪數(shù)量的清零，立即使軌道區(qū)段顯示空閑狀態(tài)，最終完成區(qū)段直接復(fù)位的遠(yuǎn)程控制。

辦理其他區(qū)段的預(yù)復(fù)位和直接復(fù)位作業(yè)過(guò)程與“1G”區(qū)段類(lèi)似，不再一一贅述。

（3）總預(yù)（直接）復(fù)位繼電器的復(fù)示電路說(shuō)明

本區(qū)段復(fù)位控制電路還具有另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，就是不受區(qū)段數(shù)量多少的限制。可根據(jù)不同聯(lián)鎖集中區(qū)的站場(chǎng)規(guī)模，設(shè)計(jì)出可控制任意區(qū)段數(shù)量的電路。一個(gè)軌道區(qū)段的復(fù)位電路需要總預(yù)復(fù)位繼電器和總直接復(fù)位繼電器各3 組接點(diǎn)。國(guó)內(nèi)鐵路信號(hào)專(zhuān)用的安全重力型繼電器最多僅有8 組接點(diǎn)，1 個(gè)總預(yù)（直接）復(fù)位繼電器最多只能控制2 個(gè)軌道區(qū)段，一般聯(lián)鎖集中區(qū)的軌道區(qū)段數(shù)量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于2 個(gè)區(qū)段，僅1 個(gè)總預(yù)（直接）復(fù)位繼電器是無(wú)法滿足實(shí)際工程建設(shè)項(xiàng)目需求的。

這時(shí)，可以利用總預(yù)（直接）復(fù)位繼電器其中1組接點(diǎn)，再增加若干個(gè)繼電器，對(duì)總預(yù)（直接）復(fù)位繼電器的狀態(tài)進(jìn)行復(fù)示。新增加的繼電器稱為復(fù)示繼電器，復(fù)示繼電器的數(shù)量視區(qū)段數(shù)量而定，以滿足接點(diǎn)數(shù)量的需求。

總預(yù)（直接）復(fù)位繼電器的復(fù)示電路如圖7 所示。例如，將主繼電器的第7 組接點(diǎn)串聯(lián)到復(fù)示繼電器的驅(qū)動(dòng)電路中，當(dāng)主繼電器吸起或者打落時(shí)，伴隨著主繼電器的第7 組接點(diǎn)的閉合或者斷開(kāi)，使得復(fù)示繼電器也同時(shí)吸起或者打落。這樣就在擴(kuò)充了接點(diǎn)數(shù)量的同時(shí)，使復(fù)示繼電器和主繼電器保持相同的狀態(tài)。

圖7 總預(yù)（直接）復(fù)位繼電器的復(fù)示電路Fig.7 Repeating circuit of the total pre direct reset relay

3 電路安全性分析

區(qū)段復(fù)位操作對(duì)安全性具有較高的要求，如果運(yùn)營(yíng)人員操作不當(dāng)或因電路硬件故障，使得本有“占用”的軌道區(qū)段錯(cuò)誤的復(fù)位，使其錯(cuò)誤顯示為空閑狀態(tài)。聯(lián)鎖條件開(kāi)放后，列車(chē)或人員進(jìn)入“占用”的軌道區(qū)段，將可能引發(fā)嚴(yán)重的安全事故。

本電路在設(shè)計(jì)上，不同的復(fù)位方式分別采用不同的按鈕，滿足兼?zhèn)? 種遠(yuǎn)程區(qū)段復(fù)位功能的同時(shí)，有效避免了運(yùn)營(yíng)人員的錯(cuò)誤操作。同時(shí)，2 種復(fù)位控制電路的“互切機(jī)制”，極大降低了因?yàn)殡娐酚布收蠈?dǎo)致的安全隱患，符合地鐵線路運(yùn)營(yíng)維護(hù)的安全性要求[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的基于硬件按鈕的區(qū)段復(fù)位控制電路，使得運(yùn)營(yíng)人員可以在車(chē)控室IBP 盤(pán)上遠(yuǎn)程對(duì)計(jì)軸系統(tǒng)辦理2 種不同方式的區(qū)段復(fù)位作業(yè)，滿足了運(yùn)營(yíng)人員在運(yùn)營(yíng)維護(hù)過(guò)程中的便利性；同時(shí)，本電路的特殊設(shè)計(jì)具有較高的安全性和可靠性，符合軌道交通行業(yè)的安全性要求，對(duì)其他有類(lèi)似需要的工程建設(shè)項(xiàng)目有一定的借鑒參考價(jià)值。