淺談地鐵信號微機聯鎖系統模擬試驗

蒙占剛

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淺談地鐵信號微機聯鎖系統模擬試驗

蒙占剛

地鐵建設中信號系統室外設備安裝工作受其他前期工程條件的制約較多，且目前國內地鐵信號系統均采用微機聯鎖軟件，系統調試周期較長，施工工期較為緊張，因此研究地鐵信號系統微機聯鎖模擬試驗顯得尤為重要。本文從工程實際出發，主要研究在室外不具備條件的情況下在較短時間內完成地鐵信號系統模擬聯鎖試驗，提高設備安裝、調試、驗收效率，對地鐵信號系統施工提供一定的參考。

微機聯鎖；模擬試驗；復示器；模擬條件

0 引言

隨著社會經濟的快速發展，我國大中城市交通擁堵和環境污染問題日益突出，發展地鐵、輕軌等城市軌道交通已經成為緩解該問題的有效措施。城市軌道交通具有安全可靠、節能環保等優點，符合可持續發展戰略原則。地鐵信號微機聯鎖系統是城市軌道交通行車指揮最基礎的軟件系統，而微機聯鎖系統的試驗則是重中之重。

目前，各地軌道交通信號系統設備安裝施工普遍存在室外設備安裝工作較室內設備安裝滯后的情況。為了保證信號微機聯鎖系統提前進入調試階段，提高調試工作效率，本文重點闡述信號微機聯鎖模擬條件的制作，模擬調試的操作流程及方法，在信號專業施工領域具有較大的推廣價值。

1 地鐵信號微機聯鎖模擬試驗流程

在完成室內組合柜、接口柜、電源屏、微機聯鎖機柜、計軸機柜以及其他機柜的安裝及配線，并具備上電條件后即可進行模擬聯鎖試驗。微機聯鎖模擬試驗流程為：組合柜等各機柜絕緣測試?電源屏上電調試?聯鎖模擬條件的制作?模擬校對驅動、采集信息?聯機校對信息?模擬聯鎖試驗?室內外設備一致性試驗。

2 地鐵信號微機聯鎖模擬試驗

2.1 組合柜及其他機柜的絕緣測試

在進行模擬試驗前，由于此時機柜內尚未安裝設備，需對組合柜零層、組合側面配線、電源屏輸入輸出處的電源線等進行對地絕緣測試、線間絕緣測試，絕緣測試可采用500 V/500 MW的絕緣測試表。絕緣測試完成后方可安裝機柜內信號設備，避免先安裝設備后進行測試絕緣（如先安裝組合柜內繼電器和設備后測試，一旦出現絕緣不好或線間短路，直接影響故障查找速度，嚴重時可能燒毀電子設備內部配件或引起火災）。

2.2 電源屏上電調試步驟

（1）信號系統400 V電源送電后，首先需對2路400 V交流電源進行相序測量。采用萬用表測量機電配電箱的上口輸入電源，如果第一路的A相與第二路的A相壓差為0，其他兩相為220 V，證明相序正確。B相、C相的測試方法與A相相同。

（2）2路輸入電源相序經測量正確后，測量電源屏的2路輸入端子是否存在絕緣故障或接地現象。

（3）絕緣測試完成后，將電源屏所有輸入、輸出開關斷開，配線完成后先閉合第1路電源，設備運行正常后再閉合第2路電源。

（4）電源屏2路電源工作正常后，進行電源屏各輸出模塊調整，測試各電源的輸出開關上端電壓是否與設計相符。

（5）輸出電源電壓正確無誤后，將所有電源輸出開關閉合（輸出端的端子配線不連接），調試電源屏的各種報警信息。

（6）將電源屏的開關切換至UPS穩壓側，調試UPS及電池等功能。

（7）進行電源屏雙路切換試驗，檢測電源屏的無縫隙供電時間、UPS穩壓供電等參數。

2.3 微機聯鎖系統模擬條件的制作

由于室外設備不具備安裝條件，微機聯鎖系統無法實現對室外設備的控制功能，如室外信號機、道岔轉轍機、計軸軌道電路設備、緊急關閉按鈕等，若提前進行室內聯鎖試驗及驗收工作，則須在室內分線盤處連接模擬器對室外聯鎖設備進行模擬，方可實現對微機聯鎖系統功能的試驗。

2.3.1 信號機復示器的制作

室外信號機的模擬通常采用低壓發光二極管在分線盤處制做臨時模擬條件，元器件容易碎壞或丟失，不能重復使用，且在電源屏處的正常信號機工作電源需斷開，在電源屏與組合柜零層輸入端增加降壓變壓器，降壓后再向組合柜繼電電路供電。另外一種方法是在分線盤處直接安裝110 V交流燈泡，該方法雖然不增加變壓器，但燈泡數量較多體積龐大，笨重且容易碎壞，易受作業空間限制。本文敘述的信號機復示器制作克服了上述2種方法的缺點，研制了集成式信號復示器，該復示器具有體較小、便于安裝、可重復使用等優點。

（1）信號機復示器的電路設計。

信號復示器依據設計圖紙中的點燈電路圖進行設計。信號復示器的工作電流滿足燈絲繼電器的正常工作值，同時滿足燈絲報警測試儀的報警需求。一般燈絲繼電器的工作電流在120～140 mA范圍內，經過反復試驗設計，對單燈位信號機復示器電路進行設計，其原理如圖1所示。

圖1 單燈位信號機復示器原理圖

圖1中的電路原理考慮了傳統模擬器件因交流沖擊導致不能滿足燈光轉換的問題，該電路采用了電容漏電流經橋式整流分壓點燈的方式，圖中電容C4主要用于克服燈光轉換時浪涌沖擊的影響，避免發光二極管受到損壞。

（2）信號機電路板的制作。

根據上述信號復示器原理圖以及設計電路圖中燈位數量制作相應的組合電路板，地鐵信號系統信號機顯示燈位多為三燈位（U、L、H三種顯示），集成電路板設計實物如圖2所示。

（3）信號復示器集成箱設計

信號復示器集成箱可根據所需復示器數量進行整體規劃，設備集中站通常將30架信號機信號復示器集中在一個集成箱，也可將20架復示器設置為一個集成箱。

圖2 信號機集成電路板

（4）模擬信號機復示器安裝原理

每個信號機復示器需要6個萬可端子，集成箱的背面采用一進兩出的萬可端子，上部端子連接信號機復示器的內部配線，下部端子對應分線盤的室外輸出端子，安裝完成后即可進行信號機點燈調試。三顯示信號機電路連接原理如圖3所示。

圖3 三顯示信號機電路連接原理

2.3.2 計軸軌道電路的模擬

計軸軌道電路在前期不具備室外施工安裝條件時，室內計軸機柜內計軸磁頭發送器、接收器無法正常工作，如果室內設備安裝完成，可先甩開室內計軸機柜內設備的調試，將計軸機柜與繼電器組合柜側面端子處的輸出回路斷開，在繼電器組合側面端子處接裝計軸軌道電路模擬箱，由箱內開關控制組合柜內的軌道繼電器，從而達到模擬列車運行的目的。

目前，地鐵工程中計軸軌道電路的占用和出清依據室外計軸磁頭記錄列車輪對數量時，將切割磁場次數傳回室內計軸機柜內的接收器，接收器將入口處的磁頭記錄數據和出口處的記錄數據進行對比，如入口和出口記錄數據一致，接收器輸出高電位，送出KZ24V電源，驅動組合柜內的軌道繼電器吸起，反之則無輸出，軌道繼電器落下。計軸軌道電路工作原理如圖4所示。

圖4 計軸軌道電路工作原理

計軸軌道電路模擬條件的制作依據計軸軌道電路工作原理，可按以下步驟進行：

（1）將計軸機柜至室內繼電器組合柜的配線在組合柜側面端子處斷開，摘掉的側面配線用膠管做好絕緣防護，避免室內進行計軸機柜設備單體上電調試時發生短路事件。

（2）依據電路圖將所有軌道繼電器的線圈4對應的側面端子在側面進行環接，尾端引出線接至KF24V直流電源。

（3）將計軸軌道電路模擬箱內的雙置開關的中接點環連在一起，尾端接入KZ24V電源，再將模擬箱內的雙置開關上接點配線接至組合柜內繼電器線圈1的側面端子，開關接通后即可控制軌道繼電器吸起和落下，用以模擬室外列車運行狀態。模擬軌道電路如圖5所示。

圖5 模擬軌道電路示意圖

2.3.3 道岔控制電路的模擬

目前地鐵的道岔大多采用ZDJ9型轉轍機，本文以ZDJ9型轉轍機的工作原理制作道岔模擬條件。因前期室外不能安裝轉轍機設備，室內在進行聯鎖試驗時需要模擬道岔的定位、反位狀態。在道岔控制電路中只需控制道岔的DBJ（定位表示繼電器）和FBJ（反位表示繼電器）即可，正常的交流380 V電源不送即能達到該目的，因此制作道岔控制電路的模擬條件相對簡單。

（1）道岔控制電路分析（驅動部分）。

依據設計圖紙中的道岔控制電路進行分析，一般ZDJ9轉轍機均采用五線制控制電路，表示繼電器采用偏極繼電器，其特性是只有正負極電源正確才能正常工作。根據定位、反位繼電器的工作條件，道岔組合內的道岔表示變壓器交流220 V電源必須送電，微機聯鎖系統發送驅動命令后，允許操縱繼電器YCJ、定位操縱繼電器DCJ、反位操縱繼電器FCJ動作，相應的1QD（1啟動繼電器）、J2QDJ（2啟動繼電器）動作完成后，道岔表示變壓器送電接通室外表示電路回路，相應定位、反位繼電器吸起，完成道岔的室外表示功能。

（2）道岔模擬條件的制作。

根據上述分析，定位、反位繼電器的吸起是由道岔表示變壓器輸出電源經室外轉轍機內串聯一個二極管和300W/75 W的電阻構成回路工作的，因此在制作道岔模擬條件前，需將室內道岔組合內的道岔表示變壓器的輸出端由原來的110 V改為60 V輸出，待室外具備條件后再恢復其原來狀態。模擬時只需要將室內分線盤處的道岔輸出端子的1#、4#、5#端子跨接在一起，再將2個極性相反的二極管分別接在1#-2#、1#-3#端子間，即完成了道岔模擬條件的制作。

道岔模擬條件制作電路如圖6所示。

圖6 道岔模擬條件制作原理

2.3.4 緊急關閉按鈕模擬

（1）開關模擬法。經過對設計圖紙中緊急關閉按鈕電路原理進行分析，緊急關閉按鈕在報警時室外僅有一個緊急關閉按鈕被按壓或故障時，相對應的緊急關閉按鈕才相應落下，因此僅需將與綜合控制室連接的端子處的緊急關閉按鈕接點通過開關代替即可完成模擬條件的制作。

（2）增加EP-KF電源法。如果綜合控制室尚未具備條件，可利用計軸模擬軌道箱內的開關將每一個緊急關閉按鈕繼電器的線圈2經過側面端子分別接通EF-KF電源，達到模擬控制上、下行SJGJ、XJGJ的目的。采用該方法進行模擬試驗，便于在設備集中站統一控制，且操作方便，待全線條件具備后再進行一致性試驗。

2.3.5 安全門的條件模擬

地鐵安全門控制電路一般分為2部分，即驅動部分和采集部分。驅動部分由微機聯鎖軟件在條件具備時，控制開門繼電器KMJ和關門繼電器GMJ；采集部分是由安全門系統傳輸給微機聯鎖系統車站安全門的工作狀態（MGJ門關緊狀態、GPLJ故障旁路繼電器狀態），聯鎖系統收到安全門即時狀態信息后，判斷是否開放信號。安全門控制電路與微機聯鎖的關系如圖7所示。

正常情況下，安全門控制系統僅為信號微機聯鎖系統提供門關緊狀態信息，即MGJ繼電器處于吸起狀態，正常運行時故障旁路繼電器處于落下狀態，當安全門故障時，司機打開故障旁路開關，MPLJ繼電器吸起，將安全門控制系統與聯鎖系統分離，不影響信號系統開放允許信號。開門繼電器KMJ和關門繼電器GMJ受信號聯鎖系統控制，當本站的安全門控制系統工作正常時，列車到站停穩后發出開門驅動命令，開門繼電器KMJ吸起，控制本站安全門開啟。信號聯鎖系統根據停站時間再自動發出關門驅動命令，安全門系統收到命令后關閉相應側站臺的安全門，安全門關好后向信號聯鎖系統反饋門關緊信息，此時信號聯鎖系統才能開放發車信號。

圖7 安全門控制電路與微機聯鎖的關系

根據對安全門電路原理及控制方式的分析，安全門模擬條件的制作相對簡單。因地鐵設備集中站控制的范圍較大，一般一個集中站控制3個車站，可采用計軸模擬箱的模擬方式，僅將各站的MGJ繼電器、MPLJ繼電器接入安全門模擬箱內的開關即可完成安全門狀態的模擬。

2.4 驅動、采集信息的模擬校對

模擬校對驅動、采集信息主要是依據設計圖紙進行施工配線的檢查，采用前文所述方法完成模擬條件的制作后，可以快速完成配線的校對，從而降低直接進行微機聯鎖試驗時的故障率，起到事半功倍的效果。

2.4.1 驅動信息的模擬校對

目前，信號微機聯鎖驅動命令均由聯鎖機柜發送至繼電器接口柜，再由接口柜發送至相應的繼電器線圈，并控制室外各設備執行相應命令。下文以道岔驅動原理圖為例進行分析。

圖8所示為道岔驅動電路。由圖8可以看出，當聯鎖機柜具備驅動條件后，輸入一對24 V直流電源直接經聯鎖機柜零層通過接口柜再到組合側面端子，使繼電器吸起工作，達到驅動的目的。因此，驅動條件的模擬可通過直接制做一對24 V直流電源輸入筆，并拔掉接口柜至聯鎖機柜的接口插頭，直接由接口柜插頭處驅動即可（圖9）。

圖8 道岔驅動電路

圖9 道岔驅動條件模擬示意圖

2.4.2 采集信息的模擬校對

設計圖紙各設備的狀態采集電路中，聯鎖軟件所需信息來源于相應繼電器的工作狀態（即繼電器吸起或落下）的采集信息，多數是組合柜內的繼電器吸起后通過前接點為聯鎖機柜的零層傳送正極性24 V直流電源。下文以道岔表示采集電路為例進行分析（圖10）。

根據單動道岔表示信息采集電路原理，可制作一個帶有24 V采集表示燈的測試筆，藍線接采集電源24 V負極，在接口柜的接口端子板處進行測量，按照設計圖紙中相應的采集表對各種采集信息進行測量，表示燈點亮，則配線正確，反之則存在問題，需按照配線圖進行故障處理。

2.5 驅動、采集信息的聯機校對

（1）微機聯鎖機柜以及與聯鎖相關的機柜內設備安裝、配線完成后，對驅動、采集信息進行聯機校對前，須先針對機柜進行單體上電調試。

（2）各機柜單體上電調試完成后，運行微機聯鎖軟件，軟件正常工作后方可接通聯鎖機柜與繼電器接口柜的連接電纜，連接電纜的插頭應固定良好，避免出現松動接觸不良的現象。

（3）采用聯鎖軟件發出各種驅動命令，核對相應設備的動作狀態是否與聯鎖機柜驅動、采集板顯示的信息一致，如果信息不一致，需按照設計圖紙查找原因。

2.6 模擬聯鎖試驗

依據設計圖紙中的聯鎖表進行進路聯鎖試驗，在聯鎖試驗過程中，使用模擬條件模擬室外列車運行，模擬聯鎖表中的各項敵對進路、延時解鎖、保護進路、延續進路等條件。

施工單位與系統集成商進行聯鎖試驗完成后，可以由監理、業主組織各單位進行聯鎖預驗收。

圖10 道岔表示信息采集電路

2.7 室內外設備一致性試驗

（1）室外設備安裝條件具備后，可進行設備安裝、電纜絕緣測試、配線，完成分線盤處電纜配線的逐一校對，并進行線間絕緣及對地測試，完全滿足設計要求后即可進行單體調試。

（2）進行單體調試前，首先需拆除室內分線盤上的道岔模擬條件和信號機模擬條件，繼續保持計軸模擬條件，以避免影響單體調試的工作效率。

（3）在完成影響室內外主要設備一致性試驗的所有設備的調試后，再進行緊急關閉按鈕、安全門、計軸磁頭的調試。

（4）室內外設備一致性試驗完成后，將室內分線盤處的所有配線緊固，即可進行信號微機聯鎖系統驗收。

3 結語

本文對地鐵信號微機聯鎖系統模擬試驗進行的研究是筆者多年實際工程經驗的總結，采用該方法進行微機聯鎖系統試驗，所制作的模擬條件可重復利用，不僅提高了工作效率，還節約了工程成本。該方法不僅適用于地鐵工程，還可在鐵路工程中改進使用，具有一定推廣和應用價值。

[1] 中華人民共和國交通運輸部. JT/T 1091-2016 有軌電車試運營基本條件[S]. 北京：人民交通出版社，2016.

[2] 北京市規劃委員會. DB11/995-2013 城市軌道交通工程設計規范[S]. 北京：中國建筑工業出版社，2013.

Since the installation of outdoor equipment for the Metro signal system is mostly restricted by other prophase works, and computerized interlocking softwares are adopted mostly in the Metro signal systems in our country, the system’s commissioning period is long and its construction schedule is tight, therefore, the researches of computerized interlocking simulation test for Metro signal system are becoming more important. The emphasis is given to researches of interlocking system simulation test for Metro signal, which is conducted under the outdoor conditions unsatisfied, completed in a short period, so as for improving the efficiency of equipment installation, commissioning and acceptance, and providing certain references for construction of Metro signal systems.

Computerized interlocking; simulation test; repeater; simulation condition

U231.7

B

1007-936X(2018)02-0074-06

2017-05-11

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.02.020

蒙占剛.中鐵電氣化局集團第一工程有限公司，工程師。