聯鎖驅動繼電器動作時序對低頻碼的影響及優化分析

楊美君

(北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070)

當前國內高速鐵路車站普遍采用列控中心進行軌道電路編碼，但在部分高鐵與普鐵的銜接車站及普速鐵路中仍大量采用繼電電路進行軌道電路編碼。計算機聯鎖作為鐵路信號控制系統中最為基礎但最為重要的安全設備，其驅動的信號繼電器被用于編碼電路或列控編碼邏輯(采集信號繼電器狀態信息)，在這個過程中兩者的配合會因設備屬性、站界劃分、編碼方案等因素的存在而產生一些場景問題。這些場景問題雖然有一定的觸發時機或因素，但在一定程度上對列車運行會產生影響，因此需要對這些場景中的繼電編碼電路進行優化分析，使電氣設備和電子設備間更有效地結合。本文將對計算機聯鎖驅動繼電器的動作時機對優化繼電編碼電路產生的影響進行探討和優化研究。

1 場景問題

1.1 場景1：正線通過時3JG閃U2碼或U2S碼

如圖1 所示，列車位于X3JG，當車站辦理下行通過進路后列車短暫收到U2 碼(有些場景下收到U2S 碼，原因同理）后轉L 碼。

圖1 X3JG閃U2碼后轉L碼編碼示意Fig.1 Changing to L code after flashing U2 code of X3JG coding circuit

1.2 場景2：正線通過時3JG閃H碼

在U2 的編碼電路中XLUXJ 落下接點串接SNZXJ 落下接點，如圖2 虛線框中內容所示。此時列車位于X3JG，當車站辦理下行通過進路后列車短暫收到H 碼后轉L 碼，導致列車緊急制動停車。

2 場景分析

2.1 邏輯分析

早期6502 電氣集中聯鎖編碼電路設計中大量采用圖1 所示的編碼電路，并未有太多的發碼故障案例出現，但在近期計算機聯鎖車站中相同的編碼電路卻出現了一些如上述場景問題所述的閃碼現象，對閃碼的邏輯分析如下。

如圖1 所示，X 進站信號機由黃燈升級為綠黃/綠燈過程中，計算機聯鎖對繼電器的驅動時序為：先采集到繼電器XILXJ 吸起后，再開始驅動XLUXJ/XTXJ 吸起，因此會出現XILXJ 吸起而XLUXJ/XTXJ 落下的中間過渡狀態。雖然是正線通過進路，但在低頻編碼電路中，由于其所使用的XILXJ、XLUXJ、XTXJ 繼電器未同步動作，因而在XILXJ 吸起而XLUXJ/XTXJ 落下的間隙X3JG的編碼則會出現由U 碼先跳變為U2 后再升級為LU 碼或L 碼的情況。X3JG 閃U2 碼的持續時長為：計算機聯鎖設備驅動使得XILXJ 先吸起→聯鎖系統刷新采集到XILXJ 吸起→聯鎖再驅動XLUXJ繼電器吸起的時間。其中計算機聯鎖設備的系統刷新周期及驅動繼電器吸起的時間特性根據聯鎖設備及數據配置的不同而存在差別，因此機車解碼后收到U2 碼也具有不確定性。

如圖2 所示，為解決上述閃U2 碼的問題，部分設計單位采用了在U2 碼發送通道中串入SNZXJ(或叫XIZTJ)落下節點的方案，由于正線通過時SNZXJ 保持吸起，因而在XILXJ 吸起而XLUXJ/XTXJ 落下的間隙可避免閃U2 碼。上述編碼電路在實現邏輯上看似是正確的，但卻忽略了一個問題：當XILXJ 吸起而XLUXJ/XTXJ 落下的間隙過大時，會使得FBJ 落下而轉向“+1”發碼電路，而由于“+1”發碼電路和主發碼電路采用了相同的編碼邏輯而產生發出默認H 碼的情況。

圖2 X3JG閃H碼后轉L碼編碼電路Fig.2 Changing to L code after flashing H code of X3JG coding circuit

2.2 原因分析

對比6502 電氣集中聯鎖和計算機聯鎖，綜合分析現場運行場景和設備特點，對產生上述閃碼的原因分析如下。

1) 6502 電氣集中聯鎖是采用搭接邏輯繼電電路的方式實現對道岔、信號等設備的控制，而繼電電路的特性是反應速度快，因此當XILXJ 吸起后，采用繼電電路使XLUXJ/XTXJ 勵磁吸起的時間短且相對固定。計算機聯鎖對道岔、信號等設備的控制取決于計算機邏輯運算處理的能力，隨著計算機聯鎖的發展，它被賦予了越來越多的功能、任務和接口，并且根據安全設備需單任務處理才安全的原則，使計算機邏輯運算所需要的時間越來越長，因此實際工程中計算機聯鎖設備的系統周期變大，同時計算機聯鎖設備是采用固定周期進行刷新和邏輯運算的，從而導致當XILXJ 吸起后，計算機聯鎖驅動XLUXJ/XTXJ 吸起的時間變長。

2) 機車頭部的軌道電路接收設備靈敏度不斷提高，使短暫接收的U2 碼、U2S 碼或H 碼信息更容易被解碼。

3) 目前現場大量采用CTC 自觸方式進行進路辦理，因為CTC 根據列車運行位置和時間等參數來觸發進路，所以現場進路的觸發具有相對固定的時機。這種相對固定的觸發時機使現場同一閃碼場景有了更多次重現的可能。

4) 隨著鐵路運力需求的提高以及運行速度的提高，現場列車運行間隔大大縮短，客觀上促使一些“緊追蹤”問題的暴露。

3 優化方案

通過對上述場景的邏輯分析和原因分析得知，產生閃U2 碼、U2S 碼或H 碼的根源是計算機聯鎖驅動XILXJ 吸起而XLUXJ/XTXJ 落下的“間隙”，合理處理這個“間隙”即可有效避免閃碼問題，因而如圖3 所示通過增加虛線框中內容，進行編碼電路優化方案設計。

圖3 X3JG優化后無閃碼編碼電路Fig.3 Optimized X3JG coding circuit with no flashing code

雖然上述優化編碼電路可從原理上解決現場出現的閃碼問題，但在具體工程實踐中由于3JG 發碼電路還涉及到車站邊界劃分、現場實際所具備的電纜芯線限制、列控編碼條件等因素，因而需要將具體的場景進行研討。

3.1 場景1：3JG歸屬本站且全站繼電編碼

如圖3 虛線框中內容所示，在U2 碼或U2S碼的編碼電路中XLUXJ 落下接點處串入本站SNZXJ(或稱為XIZTJ)，通過使用SNZXJ 吸起接點溝通U 碼編碼電路。使發送器在XILXJ 吸起后，經SLUXJF 落下接點、XNZXJF 吸起接點仍能溝通U 碼的低頻編碼電路進行短暫碼序維持過渡，防止異常閃U2 碼，提高編碼電路準確性和可靠性。

3.2 場景2：3JG歸屬鄰站且鄰站采用繼電編碼

當3JG 歸屬鄰站管轄時，編碼電路中串入的SNZXJ 需通過站間電纜傳輸，根據兩站間的電纜芯線數充足與否逐一進行分析。

1）站間電纜芯數充足時

兩站間直接采用兩根電纜芯線，將SNZXJ 直接傳輸至鄰站，如圖3 所示的方式接入編碼電路后解決閃U2 或U2S 碼問題。

2）站間電纜芯數不足時

通常既有車站的站間繼電傳輸方案如圖4 所示。

在圖3 所示的編碼邏輯和圖4 所示站間傳輸條件下，需要考慮將SNZXJ 與某個繼電器采用同芯線復示至鄰站。編碼電路所需的繼電條件同芯傳遞必須滿足下列兩個條件之一：當A 繼電器在某種狀態時，B 繼電器的吸起落下條件對編碼電路沒有影響；A 繼電器和B 繼電器的吸起狀態互斥，即A 落下時B 才可能吸起。

圖4 既有車站間繼電傳輸電路Fig.4 Relay transmission circuit between existing stations

綜合分析上述場景中的繼電器狀態組合及相對邏輯關系如下。

當SNZXJ 落下時，XTXJ 邏輯上必定是落下狀態，因此可考慮XTXJ 與SNZXJ 同芯線傳輸。

當XZXJ 落下時，XILXJ 的狀態對編碼電路沒有影響，因而可考慮XZXJ 和XILXJ 同芯線傳輸。

當XILXJ 落下時，SNZXJ 的狀態對編碼電路沒有影響，因而可考慮XILXJ 和SNZXJ 同芯線傳輸。

但分析如圖5 所示的站間電路a，雖然邏輯上正確，但考慮鄰站XILXJ、鄰站SNZXJ 繼電特性差異等因素，在鄰站還是存在一定概率發生短暫的XILXJ 吸起、SNZXJ 落下的情形。

圖5 SNZXJ與XLXJ同芯線站間傳輸電路aFig.5 Co-core line transmission circuit a form SNZXJ to XLXJ between stations

因此當電纜芯數不足時，優先考慮采用如圖6所示的站間傳輸電路b 方案。

圖6 SNZXJ與XTXJ同芯線站間傳輸電路bFig.6 Co-core line transmission circuit b form SNZXJ to XTXJ between stations

3.3 場景3：3JG歸屬鄰站且鄰站列控編碼時

根據本站的設備屬性、兩站間電纜/光纜傳輸條件等因素，進行如下分析。

3.3.1 本站設置列控中心時

1) 本站列控中心與鄰站列控中心通信，采用中國鐵路總公司關于印發《高鐵列控中心接口暫行技術規范》的通知（鐵總運[2015]75 號，以下簡稱75 號文）規定的接口協議傳遞邊界碼序，鄰站根據邊界碼序進行編碼。

2) 當因本站列控中心本身屬性(既有線列控中心等因素)不具備采用75 號文規定的接口協議條件時，可采用以下方式之一實施：

參照場景2 中的繼電傳輸方案將SNZXJ 狀態傳輸給鄰站，鄰站列控中心采集SNZXJ 狀態進行編碼邏輯判斷；

由本站聯鎖通過站間通信將SNZXJ 狀態傳遞給鄰站聯鎖，鄰站聯鎖通過75 號文規定的接口協議（預留字節特殊定義）與鄰站列控中心通信完成SNZXJ 狀態的傳遞，鄰站列控中心根據SNZXJ 狀態進行編碼邏輯判斷；

由本站聯鎖通過站間通信將SNZXJ 狀態傳遞給鄰站聯鎖，鄰站聯鎖驅動SNZXJ 的復示繼電器，鄰站列控中心采集SNZXJ 復示繼電器狀態并進行編碼邏輯判斷。

3.3.2 本站無列控中心時

可參照場景2 中的繼電傳輸方案將SNZXJ 狀態傳輸給鄰站，鄰站列控中心采集SNZXJ 狀態進行編碼邏輯判斷。

4 結束語

雖然X3JG 編碼電路中的XLUXJ 的后接點串入SNZXJ 后接點時，可以避免閃U2 碼或者U2S碼的問題，但在編碼電路中SNZXJ 的前接點必須勾通U 碼的編碼電路，以使XLUXJ 未勵磁吸起前仍然維持U 碼的發送，避免在XILXJ 吸起、XLUXJ落下的間隙FBJ 落下而使列車收到“+1”發送器的29 Hz 低頻（紅碼）信息。

隨著計算機聯鎖技術的發展，聯鎖在處理功能和接口功能方面較電氣集中聯鎖有較大的優勢，但由于計算機聯鎖自身的特點，使得計算機聯鎖和繼電電路間出現了一些新的結合部問題，需要在工程實踐中對實現細節和運營場景進行深入分析，以求避免或解決結合部問題。另外在繼電電路的設計以及繼電器的型號選擇上，都需要充分考慮計算機聯鎖的電子設備的特性，方可提高計算機與繼電器結合形成的控制系統的安全性和可靠性，從而確保列車的運輸。