全電子執行模塊在信號計算機聯鎖工程設計中的應用

郭 陽

(中鐵工程設計咨詢集團有限公司鄭州設計院,鄭州 450052)

隨著鐵路的發展,列車運行速度的提高,用于指揮并保證列車運行安全的鐵路信號聯鎖系統也在不斷地升級換代,從早期的色燈電鎖器聯鎖到 6502電氣集中繼電聯鎖,再到計算機聯鎖(也稱微機聯鎖),無論是安全性、可靠性還是信息化、模塊化程度得到不斷地提高。而全電子微機聯鎖的研發應用則是以全電子執行模塊取代了原微機聯鎖繼電執行電路部分,使聯鎖機與室外信號設備的接口電路模塊化,基本取消了執行部分采用的安全型繼電器,僅保存了電碼化執行電路中的 FBJ繼電器。不僅減少了室內工程量、故障點和日常維修工作量,而且克服了因器材老化等原因引起的信號設備故障,使車站聯鎖系統的安全性可靠性進一步提高。

全電子計算機聯鎖系統目前正被廣泛應用在地方鐵路及專用線車站,我院在 2009年 7月完成的國電滎陽電廠專用線電廠站信號工程中設計并采用了該系統,電廠站共 6組道岔,3條作業線,信號機 13架,97型 25Hz相敏軌道電路 19個,對滎陽車站空車線方向區間閉塞方式為 64D半自動閉塞,疏解線方向為 64F半自動閉塞,電碼化采用 ZPW-2000A型站內電碼化。本工程中利用道岔控制模塊取代了道岔聯鎖組合,信號機控制模塊取代了信號機組合,軌道電路模塊取代了軌道電路組合,半自動閉塞模塊取代了半自動閉塞組合,ZPW-2000電碼化模塊取代了編碼電路、傳遞電路,大大減少了室內信號聯鎖器材和占用面積。以該系統在此工程中的應用進行簡要論述。

1 全電子執行模塊的類型

執行模塊根據所控制的信號設備分為道岔、軌道、信號機、零散、閉塞和電碼化等各種類型,執行模塊是全電子計算機聯鎖的執行表示單元,將各種類型模塊電路根據車站信號設備布置進行組合。模塊本身具有命令執行、表示采集、動作監測、故障保護、模擬量監測(用于微機監測)等功能。

2 模塊化執行電路在微機聯鎖工程中的應用設計

2.1 道岔控制模塊

以繼電器構成的道岔控制電路,設計時需設道岔組合,組合中通常包括用于控制道岔電機的一啟動、二啟動繼電器 1DQJ、2DQJ,表示道岔所在位置的定位、反位表示繼電器 DBJ、FBJ,聯鎖機向道岔傳遞向定位、反位轉換命令的操縱繼電器 DCJ、FCJ,用于道岔鎖閉的鎖閉繼電器 SJ(或允許操縱繼電器 YCJ)以及道岔表示變壓器。通過上述繼電器組成道岔的啟動電路,通常情況每組單開道岔或雙動道岔需設一個道岔組合(如是提速道岔還需根據牽引點數設提速組合)。

而在全電子微機聯鎖中,采用 1個道岔執行模塊控制 1組單開或雙動道岔,其室外電路可以是 1臺三相交流五線制轉轍機,也可以是四或六線制多動轉轍機,取消了道岔組合和繼電器。

以四線制道岔控制電路為例(圖1),X1為定位用的控制線和表示線,X2為反位用的控制線和表示線,X3為表示專用回線,X 4為控制專用回線。用四線制道岔模塊來代替四線制道岔的執行和表示電路,模塊具有短路保護功能,混線報警功能。聯鎖機向道岔模塊發出命令:DCJ↑或 FCJ↑、SFJ↑(YCJ↑)解鎖命令,QDJ↑五線制道岔切斷命令(三相交流五線制轉轍機)。道岔模塊向聯鎖機上傳 DBJ↑、DBJ↓、FBJ↑、FBJ↓、SFJ↓(YCJ↓)、SFJ↑(YCJ↑)和 1DQJ↑(道岔啟動)等狀態。道岔在轉動過程中,接到反向轉動命令,可以向相反方向轉動。

2.2 軌道電路模塊

在繼電器執行電路中,需設軌道繼電器組合,組合中設軌道繼電器(每個組合由于側面端子所限最多設8個軌道繼電器),交流 480軌道電路 GJ采用 JZXC-480繼電器,25Hz軌道電路需另設軌道柜和軌道組合,GJ采用二元二位繼電器(或軌道接收器 +繼電器),加上防雷補償器和防護盒構成,以 GJ↑反映軌道空閑,GJ↓反映軌道占用,將 GJ的狀態進行采集并上傳聯鎖機。

軌道電路模塊分為交流 480型軌道電路模塊和25Hz相敏軌道電路模塊(圖2)。每個軌道模塊具有4組軌道電流采集電路,用于替代 6502電氣集中電路中 4個軌道繼電器的功能,即 1個交流軌道模塊可以替代 4個 480型軌道繼電器。同樣,1個 25Hz相敏軌道電路模塊可以替代 4個二元二位相敏軌道繼電器的功能。

室外軌道電路狀態直接經軌道電路模塊向聯鎖機上傳兩種狀態:GJ↑(0.4S),GJ↓(0.5S),聯鎖機收到狀態信息是確認狀態,用于聯鎖電路控制。

25周相敏軌道電路仍需設軌道電路防護盒和防雷補償器(FB-1)。25周軌道停電監督模塊向聯鎖機提供 1JDJ↑、2JDJ↑、3JDJ↑、4JDJ↑四種狀態。

每個模塊可以接 4個不同道岔區段,當用于一送多受時應將所有受端放在同一模塊內。

2.3 信號機模塊設計

采用繼電器執行電路時,通常根據進站信號機類型設置進站信號機組合(控制一架進站或接車進路信號機)、出站信號機組合(根據顯示燈位最多可控制 2架出站信號機)和調車信號機組合(最多可控制 4架調車信號機),上述組合內根據所控類型分別設 LXJ、YXJ、DXJ、ZXJ、TXJ、LUXJ、1DJ、2DJ、方向繼電器 AFJ、BFJ、CFJ等不同用途的繼電器,并通過這些繼電器接點構成信號機的點燈電路。

信號機模塊用于控制信號機點燈。根據信號模塊所控制信號機種類的不同,又可分為 1驅 1列車信號模塊、1驅 2列車信號模塊和1驅4調車模塊等 3種模塊。

(1)1驅 1列車信號模塊

用于進站信號機或接車進路信號機,1臺信號模塊驅動 1架列車信號機。模塊有固定的燈位,當失去命令時模塊會自動點禁止燈光,關閉其他信號燈光。8條燈光驅動線(X 1-X 8),每根控制線直接控制到燈位,但禁止燈光(X3)和允許燈光不得同時出現,另設4條回線(X12H、X34H、X56H、X78H)。有 2DJ點燈指定燈位是 X5或 X6或 X7,通過 8條點燈線將點燈狀態(DJ)反饋給聯鎖機用于燈絲報警。通過軟件將信號機點燈條件設置于模塊中,通過驅動線和回線直接連接分線柜信號機各電纜端子。

(2)1驅 2列車信號模塊

可用于出站信號機、多燈表示器、或進站復示信號機。1塊模塊驅動 2架列車信號機。模塊有 8條驅動線(X1-X8),4條驅動回線 (X12H、X34H、X56H、X78H)。模塊標有固定的燈位,失去命令時自動點各自組的禁止燈光。

(3)1驅 4調車模塊

用于調車信號機、進站預告信號機、發車進路表示器或單燈位復示信號機,1塊模塊驅動 4架信號機、表示器。2條驅動線(X1、X2),1條回線(X12H)。模塊有固定的燈位,失去命令時模塊會自動點各自組的禁止燈光。模塊控制電路中每組只有 1個點燈命令有效,2個點燈命令同時下達時,視為無效命令。

2.4 零散電路模塊

零散電路模塊用于個別零散電路的狀態采集、命令執行。包括:上下行道岔總鎖閉用于切斷電源屏道岔啟動電源;上下行列車主燈絲斷絲報警;執行單元柜斷路器開路報警;主副電源監督;上下行交流軌道停電監督,25周相敏軌道電路停電監督不使用零散模塊,由聯鎖機向專設的 25周軌道停電監督模塊采集軌道停電信息。

2.5 半自動閉塞模塊

半自動閉塞模塊是繼電半自動接口電路的狀態采集、命令執行。用于驅動、采集與鄰站 64D半自動的結合電路。閉塞模塊取代了半自動電路中的線路繼電器電路、信號發送器電路、接車接收器電路、發車接收器電路、閉塞繼電器電路、復原繼電器電路和表示等電路。

2.6 ZPW-2000電碼化模塊

電碼化模塊主要用于站內電碼化接口,利用軟件將編碼電路、傳遞電路集成于模塊中,利用電碼化模塊來實現繼電器的傳輸和編碼電路。電碼化模塊分正線電碼化模塊(正線接車進路編碼、軌道傳遞、發送報警采集、軌道采集,最大滿足 8個區段含正線股道)正線編碼模塊(N+1電碼化電路時要增加正線編碼模塊),到發線電碼化模塊(應用于接近區段、到發線、到發線中間出岔、正線接車進路編碼、軌道傳遞、發送報警采集和接近區段軌道采集,最大滿足 3個區段),電碼化編碼和發碼由邏輯電路聯鎖機完成,模塊執行,傳遞電路采用疊加預發碼電路,隔離電路和器材與現用電路一致。發碼模塊檢測發送的低頻信息,編碼輸出和發送輸出的信息不一致時,切斷發送輸出回路。

2.7 場間聯系模塊

場間聯系模塊主要用于場間聯系、道口通知、機務段同意等繼電器電路接口。每個模塊有 6路輸出、6路輸入,用于場間條件的輸出傳送和接收采集。

2.8 全電子計算機聯鎖系統與 TDCS(CTC)、微機監測系統接口

與 TDCS(CTC)接口由聯鎖上位機(控顯)通過標準串行通信接口(422接口或 485接口)傳送信息。與微機監測系統接口通過標準串行通信 422接口傳送道岔電流、軌道電壓及相位、信號燈絲電流給微機監測系統。

3 結語

采用全電子執行單元模塊的微機聯鎖,使車站信號聯鎖系統真正實現全電子化、標準化、模塊化,室內少維修或無維修。其優點還在于占用面積小、施工簡單,同時在設計階段由于省掉了繼電電路大量的結配線圖的工作量,使設計周期大大縮短,設計效率顯著提高,無論從設計、施工、維修、使用以及安全可靠程度都存在較大的優勢,是鐵路車站信號聯鎖系統的發展方向必然趨勢。

[1]何文卿.6502電氣集中電路[M].北京:中國鐵道出版社,2005.

[2]王秉文.6502電氣集中工程設計[M].北京:中國鐵道出版社,2005.

[3]趙志熙.計算機聯鎖系統技術[M].北京:中國鐵道出版社,1999.[4]王增力,方亞非.全電子化計算機聯鎖系統[J].鐵道通信信號,2002.

[5]趙志熙.車站信號控制系統[M].北京:中國鐵道出版社,1993.