基于64D的站間閉塞系統邏輯分析及改進建議

趙 澤

（北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070）

1 概述

64D半自動閉塞（簡稱64D）于1964年鑒定定型后逐步在全路推廣，是國內目前主流的半自動閉塞制式。

64D由繼電器電路實現半自動閉塞功能，無需增加專用閉塞機，可靠性高，僅通過2芯電纜即可實現站間通信，成本低廉，故目前仍廣泛應用在國內非繁忙線路。在64D的基礎上，由計軸或軌道電路實現區間占用檢查，即可構成自動站間閉塞，該種閉塞方式不改變64D的基本邏輯，并可與調度集中系統結合，降低運輸工作量、減少風險、冗余性強，近年來不僅在部分國內線路得到了應用，也推廣到了一些海外鐵路項目中，例如肯尼亞的蒙內鐵路。

2 64D電路的原理

2.1 64D電路的組成

不考慮電鈴繼電器、聯鎖及外圍結合電路，64D電路的核心部分由18個繼電器組成，其名稱及功能如表1所示。

表1 64D電路繼電器名稱及功能Tab. 1 Names and functions of 64D circuit relays

2.2 64D半自動閉塞邏輯

典型的64D半自動閉塞辦理過程如表2所示，為方便后文論述，表2中將64D半自動閉塞過程中的各狀態用S0～S14編號區分。

表2 典型的64D半自動閉塞辦理流程Tab. 2 Typical setting process of 64D semi-automatic block

2.3 基于64D的自動站間閉塞邏輯

基于64D的自動站間閉塞的辦理流程與繼電器狀態與64D半自動閉塞基本相同，其通過計軸或軌道電路檢查區間空閑狀態，并自動觸發BSAJ、FUAJ、JSBJ等繼電器，具體觸發邏輯如下。

1）S0狀態下，發車站辦理發車進路且區間空閑，自動觸發發車站的BSAJ勵磁。

2）S3狀態下，區間空閑，自動觸發接車站的BSAJ勵磁。

3）S11狀態下，區間空閑，自動觸發接車站的JSBJ落下。

4）S12狀態下，區間空閑，自動觸發接車站的FUAJ勵磁。

3 64D電路的特點

64D電路誕生于20世紀60年代，基于當時的國情和國內鐵路信號系統的發展情況，64D電路的設計理念是在滿足半自動閉塞技術條件的基礎上，盡可能節約工程成本，并適應各類聯鎖系統。其電路的設計特點充分體現了老一輩鐵路設計人員的智慧，只有充分理解這些設計特點，才能更好地指導未來站間閉塞系統的發展。

3.1 脈沖信號的復用

采用64D半自動閉塞系統的相鄰兩站間，通過線路繼電器電路互相發送站間信號。為盡可能減少站間電纜，節約工程成本，64D電路中僅通過2芯電纜實現站間信息交互。通過ZDJ、FDJ調整發送電源的極性，發送正極性脈沖信號和負極性脈沖信號2種信號，并通過這2種脈沖信號的復用，表達7種不同的信號含義，如表3所示。

從表3中可以看出，64D電路一般采用正極性表示“辦理”性質的信號，負極性表示“復原”性質的信號，通過脈沖信號極性區分信號性質。其中較為特殊的是自動回執信號采用負極性脈沖信號，其設置原因分析如下。

表3 64D站間信號類型Tab.3 Types of 64D inter-station signals

1）若不設置自動回執信號，如果甲站向乙站發出請求發車信號，但乙站未收到，乙站后續按下閉塞按鈕，向甲站發出請求發車信號，會被甲站錯誤識別為同意接車信號，導致兩站同時向區間發車的危險側情況。

2）若自動回執采用正極性信號，如果甲站向乙站發出請求發車信號，但乙站未收到，乙站后續按下閉塞按鈕，向甲站發出請求發車信號，會被甲站錯誤識別為自動回執信號，同樣可能導致兩站同時向區間發車的危險側情況。

綜上所屬，為了節約成本，64D電路通過2種極性脈沖信號的復用，表達所需的各種站間信號含義，在此基礎上為防止兩站同時向區間發車的危險側情況，設置了一種與請求發車、同意接車信號極性相反的自動回執信號。

3.2 繼電器的功能復用

64D電路中，典型的功能復用的繼電器有兩個：XZJ和HDJ，其具體復用場景如下。

1）發車站S1～S3狀態中用XZJ的勵磁表示已請求發車，S4～S6狀態中用XZJ的落下表示發車進路已鎖閉。

2）接車站S2狀態中用HDJ的勵磁和緩放發送自動回執信號，S11～S13狀態中用HDJ的勵磁表示列車滿足兩點檢查確認到達。

3.3 軌道繼電器的電路圖防護法

64D電路中GDJ常態為落下，僅當ZKJ或者TCJ勵磁后，GDJ才可能勵磁。這是為了省電（對無電源地區的考慮），但不符合故障-安全要求。為此，在64D的電路中采用電路圖防護法：對于發車站，S5狀態下只有當GDJ可以勵磁時，KTJ才能勵磁，后續才能開放出站信號；對于接車站，S8狀態下只有當GDJ可以勵磁時，TJJ才能落下，后續才能確認列車到達。此外，在到達復原時會再次檢查GDJ是否可以勵磁。

4 64D電路的缺陷

64D電路受限于時代的局限性，采取諸多特殊的設計，雖然滿足半自動閉塞的技術條件，但在一些特殊場景下也存在一些缺陷，本文列舉其中較為典型的兩個缺陷。

4.1 KTJ勵磁問題

KTJ勵磁電路如圖1所示，在S5狀態下，只有當ZKJ、GDJ和ZXJ同時勵磁時，KTJ才能勵磁，為后續開放出站信號做準備。

事實上，ZKJ和ZXJ同時勵磁，足以表明收到鄰站的同意接車信號，此處串入GDJ的前接點是為滿足本文3.3節所述電路圖防護法的要求，檢查GDJ是否可以正常勵磁。

若此時發車站正利用進站內方首區段進行調車作業，導致GDJ落下，考慮到ZXJ勵磁時機僅有數秒，很可能導致KTJ無法正常勵磁，進而導致后續出站信號機無法開放。

4.2 事故復原問題

在接車站辦理事故復原過程中，會勵磁FDJ，在復原本站閉塞狀態的同時，向發車站發送負極性信號。

復原繼電器電路如圖2所示，發車站在收到負極性信號后，若XZJ落下則會勵磁FUJ，復原發車站的閉塞狀態。

從圖2可以看出，XZJ在S1～S5狀態為勵磁狀態，在S6及之后的狀態是落下的，即發車站在發車進路鎖閉前無法被接車站事故復原，在發車進路鎖閉后反而可以被接車站事故復原。

如上文3.1節所述，對于發車站來說，64D電路通過XZJ的狀態來區分復原信號和自動回執信號，當XZJ勵磁時收到的負脈沖信號按自動回執信號處理，無法勵磁FUJ；當XZJ落下后收到的負脈沖信號按復原信號處理，勵磁FUJ并復原閉塞狀態。同時，64D電路用XZJ的勵磁表示已請求發車，用XZJ的落下表示發車進路已鎖閉。這種電路設計導致發車站在收到自動回執后，仍需維持XZJ的勵磁狀態直到發車進路鎖閉，在此期間無法被接車站的負極性信號復原。

在上述情況下會導致兩站閉塞狀態不一致，特殊情況下可能發生兩站同時向區間發車的危險側情況。目前，主要通過要求兩站同時辦理事故復原等管理手段緩解該缺陷造成的風險。

5 站間閉塞改進建議

站間閉塞發展的大趨勢主要包括使用光通信替代站間線纜通信、64D 與計軸設備結合實現站間自動閉塞、以及使用電子模塊替代繼電電路等。隨著電子模塊取代64D繼電電路、光纖通信取代兩芯電纜，在后續站間閉塞系統的研發與應用當中，不應拘泥于64D電路本身的邏輯，而應當在充分理解64D基本技術條件的基礎上，規避其既有缺陷。基于以上發展趨勢，結合前文分析的64D電路的特點和缺陷，本文對站間閉塞系統的發展提出以下建議。

1）使用不同代碼區分不同功能的站間信號，取代目前正極性和負極性的信號。

2）實時檢查站間通信的可靠性，確保每條站間信號的送達，避免兩站閉塞狀態不匹配的問題，站間通信中斷時停止向區間發車。

3）不拘泥于64D電路的繼電器狀態，進一步細分站間閉塞各個狀態，并細化各狀態下的處理邏輯。

4）站間閉塞的辦理和復原過程無需再檢查進站內方首區段的GJ狀態，而是直接從聯鎖獲取接發車進路的狀態，作為進入閉塞鎖閉和列車到達的判斷依據。

6 結論與展望

基于64D的站間閉塞系統仍是國內目前主流的單線閉塞制式，在國內鐵路網中發揮著重要的作用。64D電路巧妙地通過僅僅18個繼電器和2芯站間電纜實現半自動閉塞的所有功能，但也因此采用了脈沖信號復用、繼電器功能復用和電路圖防護法等特殊設計。

本文著重分析64D電路所采用的各項特殊設計背后的原因及其實現邏輯，指出目前基于64D的站間閉塞系統存在部分固有缺陷，并分析了相關缺陷產生的原因。基于上述研究，結合鐵路信號領域電子化、信息化的大趨勢，本文認為下一代站間閉塞系統應使用全電子模塊和光通信技術，并建議其在系統設計中區分站間信號、進行通信可靠性檢查、細分閉塞狀態并結合聯鎖進路信息，進而克服64D電路的固有缺陷，更好地支撐國內鐵路事業的發展。