一種遠程區段復位控制電路分析

王 冰

（中鐵電氣化局集團第三工程有限公司，鄭州 450052）

計軸設備是通過利用車輪傳感器和計軸板來記錄和比較列車車輪駛入和駛出軌道區段的數量，以此來判斷軌道區段空閑或者占用的鐵路信號專用設備。計軸設備相較于軌道電路，具有設備簡單、易于維護、不受道床條件約束、抗干擾能力強等優點，已被廣泛應用于城市軌道交通線路中。

在城市軌道交通線路運營過程中，計軸設備不可避免的因為各種原因（如設備硬件故障、金屬物侵限、施工干擾等）導致計軸設備受擾，使得計軸設備對軌道區段內車輪數量的計算出現錯誤，導致軌道區段出現錯誤占用或處于受擾的狀態，對運營產生一定的影響[1]。此時，需要人為判斷軌道區段是否空閑，在保證安全的前提下，將軌道區段恢復至空閑狀態，這個過程稱為區段復位（或計軸復位）。

目前國內主要計軸生產廠商的計軸系統均提供了區段預復位和區段直接復位2 種復位方式。區段預復位的命令執行后，區段內的車輪計數清零，但該區段不會立即恢復至空閑的狀態，需要有列車進入該區段，且駛入和駛出的車輪數量相等時，計軸系統才會判斷該區段處于空閑狀態。當區段直接復位的命令執行后，該區段內的車輪計數清零，該區段立即恢復至空閑狀態，無需列車進行“清掃”[2]。

在城市軌道交通線路運營管理中，一般辦理復位操作有2 種途徑。一種是就地辦理，值班員需要到信號設備室內，在計軸機柜上進行復位操作；另一種是遠程辦理，值班員在車站綜合控制室的綜合后備盤（IBP 盤）上按壓復位按鈕進行復位操作。

在目前運營的地鐵線路中，由于計軸系統的硬件限制，以及根據運營管理的需要，一般在車控室的IBP 盤上只設置了其中一種遠程區段復位按鈕。如果想執行另一種區段復位命令，只能進行就地辦理。極少數的地鐵線路，因運營公司的特殊要求，或同時具備2 種遠程區段復位按鈕，但以往這種遠程區段復位控制電路的設計，極易因為電路本身的硬件故障，或者因為值班員的誤操作，導致區段復位命令的錯誤辦理，擴大故障的范圍，甚至引起安全事故的發生。

本文基于深圳科安達電子科技股份有限公司生產的TAZ II/S295+JC 計軸系統的硬件特點，創新設計了一種同時具備2 種遠程區段復位按鈕的控制電路。2 種區段復位操作具備互切機制，即當遠程執行其中一種復位操作時，電路會切斷另一種復位命令的執行電路，不會因為電路硬件故障或者人員誤操作，而錯誤辦理成另一復位操作命令，導致設備故障范圍的擴大，有效降低了運營的安全風險。

1 區段復位原理

根據深圳科安達電子科技股份有限公司生產的TAZ II/S295+JC 計軸系統的硬件特點，計軸復零板來執行所屬區段的復位命令。圖1 所示為計軸復零板工作電路原理簡化示意圖。

圖1 計軸復零板工作電路簡化示意圖Fig.1 Simplified schematic diagram of the working circuit of the axle counter zero reset board

當計軸復零板內部的2 個復位繼電器（ACR1和ACR2）的供電電路均導通，且持續3 s 以上，計軸復零板執行區段預復位命令；當計軸復零板內部的2 個復位繼電器（ACR1 和ACR2）和功能切換繼電器（ABS）的供電電路均導通，且持續3 s 以上，計軸復零板執行區段直接復位命令。

基于本計軸系統復位命令的工作原理，工程設計人員可根據運營需求，設計符合實際需要的控制電路，通過電纜連接至計軸機柜的端子5、7、8、12，實現外部電氣電路對計軸復零板的控制，達到遠程辦理區段復位的目的。

2 控制電路設計

為滿足地鐵線路運營維護人員操作的便利性以及生產作業過程中軌道區段復位的安全性，結合科安達計軸系統的硬件特點，特創新設計一種遠程復位控制電路，如圖2 所示。

圖2 區段復位控制電路圖Fig.2 Section reset control circuit diagram

復位按鈕采用常開雙觸點自復式按鈕，并帶防護罩加鉛封，按鈕集中安裝在車控室的IBP 盤上，供運營人員操作。IBP 盤上需要設置1 個總預復位按鈕和1 個總直接復位按鈕，供運營人員選擇辦理哪種方式的復位作業；再對應每一個軌道區段分別設置1 個區段復位按鈕，供運營人員選擇辦理哪個區段的復位作業。

繼電器采用鐵路信號專用的安全型繼電器，繼電器集中安裝在信號設備室的電氣集中組合柜上。需設置總預復位繼電器、總直接復位繼電器、區段復位繼電器3 種功能的繼電器；由于安全型繼電器只有8 組接點，需根據每個聯鎖集中區的區段數量，設置數量不等的總預（直接）復位繼電器的復示繼電器。

車控室IBP 盤上的按鈕、信號設備室組合柜上的繼電器和計軸機柜內的復零板三者之間通過電纜進行連接，從而實現區段復位操作在車控室的遠程辦理。

（1）以第一個軌道區段“1G”為例，辦理該區段的預復位作業

先按壓IBP 盤上的總預復位按鈕“YFWA”，總預復位繼電器“YFWJ”的勵磁電路閉合，總預復位繼電器“YFWJ”勵磁吸起，帶動該繼電器的前接點閉合、后接點斷開。“YFWJ”的第4、5 組后接點斷開，進而切斷總直接復位繼電器“ZFWJ”的勵磁電路，防止因混線等電路故障，導致“ZFWJ”誤吸起，錯誤辦理成直接復位作業；“YFWJ”的第1 組后接點斷開，進而切斷計軸復零板ABS 繼電器的供電電路，防止因繼電器接點粘連等電路故障，導致計軸復零板ABS 繼電器供電電路導通，錯誤辦理成直接復位作業。

再按壓“1G”區段對應的區段復位按鈕“1G FWA”，區段復位繼電器“1G FWJ”的勵磁電路閉合，“1G FWJ”繼電器勵磁吸起，帶動該繼電器的前接點閉合、后接點斷開。“1G”區段預復位作業勵磁電路如圖3 所示。

圖3 “1G”區段預復位勵磁電路Fig.3 “1G” section pre reset excitation circuit

此時，“1G FWJ”第3 組前接點、“YFWJ”第3 組前接點均閉合，使得復零板ACR1 繼電器的供電電路導通；“1G FWJ”第2 組前接點、“YFWJ”第2 組前接點閉合，使得復零板ACR2 繼電器的供電電路導通。“1G”區段計軸復零板預復位電路如圖4 所示。

圖4 “1G”區段計軸復零板預復位電路Fig.4 Pre reset circuit of the “1G” section axle counter reset board

運營人員在IBP 盤上分別按下總預復位按鈕和“1G”區段復位按鈕后，計軸系統對“1G”這個區段執行預復位命令，實現本區段車輪數量的清零，列車“清掃”出清后，最終完成區段預復位的遠程控制。

（2）以第一個軌道區段“1G”為例，辦理該區段的直接復位作業

先按壓IBP 盤上的總直接復位按鈕“ZFWA”，總直接復位繼電器“ZFWJ”的勵磁電路閉合，總直接復位繼電器“ZFWJ”勵磁吸起，帶動該繼電器的前接點閉合、后接點斷開。“ZFWJ”的第4、5 組后接點斷開，進而切斷總預復位繼電器“YFWJ”的勵磁電路，防止因混線等電路故障，導致“YFWJ”誤吸起，錯誤辦理成預復位作業。同時，使復零板ABS 繼電器供電電路上“YFWJ”的第1 組后接點一直處于閉合狀態。

再按壓 “1G” 區段對應的區段復位按鈕“1G FWA”，區段復位繼電器“1G FWJ”的勵磁電路閉合，“1G FWJ”繼電器勵磁吸起，帶動該繼電器的前接點閉合、后接點斷開。“1G”區段直接復位作業勵磁電路如圖5 所示。

圖5 “1G”區段直接復位勵磁電路Fig.5 “1G” section direct reset excitation circuit

此時，“1G FWJ”第3 組前接點、“ZFWJ”第3 組前接點均閉合，使得復零板ACR1 繼電器的供電電路導通；“1G FWJ”第2 組前接點、“ZFWJ”第2 組前接點閉合，使得復零板ACR2 繼電器的供電電路導通；“1G FWJ”第1 組前接點、“ZFWJ”第1 組前接點均閉合，“YFWJ”的第1 組后接點閉合，使得復零板ACR1 繼電器的供電電路導通。“1G”區段計軸復零板直接復位電路如圖6 所示。

圖6 “1G”區段計軸復零板直接復位電路Fig.6 Direct reset circuit of axle counter zero reset board in the “1G” section

運營人員在IBP 盤上分別按下總直接復位按鈕和“1G”區段復位按鈕后，計軸系統對“1G”這個區段執行直接復位命令，實現本區段車輪數量的清零，立即使軌道區段顯示空閑狀態，最終完成區段直接復位的遠程控制。

辦理其他區段的預復位和直接復位作業過程與“1G”區段類似，不再一一贅述。

（3）總預（直接）復位繼電器的復示電路說明

本區段復位控制電路還具有另外一個優點，就是不受區段數量多少的限制。可根據不同聯鎖集中區的站場規模，設計出可控制任意區段數量的電路。一個軌道區段的復位電路需要總預復位繼電器和總直接復位繼電器各3 組接點。國內鐵路信號專用的安全重力型繼電器最多僅有8 組接點，1 個總預（直接）復位繼電器最多只能控制2 個軌道區段，一般聯鎖集中區的軌道區段數量要遠遠大于2 個區段，僅1 個總預（直接）復位繼電器是無法滿足實際工程建設項目需求的。

這時，可以利用總預（直接）復位繼電器其中1組接點，再增加若干個繼電器，對總預（直接）復位繼電器的狀態進行復示。新增加的繼電器稱為復示繼電器，復示繼電器的數量視區段數量而定，以滿足接點數量的需求。

總預（直接）復位繼電器的復示電路如圖7 所示。例如，將主繼電器的第7 組接點串聯到復示繼電器的驅動電路中，當主繼電器吸起或者打落時，伴隨著主繼電器的第7 組接點的閉合或者斷開，使得復示繼電器也同時吸起或者打落。這樣就在擴充了接點數量的同時，使復示繼電器和主繼電器保持相同的狀態。

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

3 電路安全性分析

區段復位操作對安全性具有較高的要求，如果運營人員操作不當或因電路硬件故障，使得本有“占用”的軌道區段錯誤的復位，使其錯誤顯示為空閑狀態。聯鎖條件開放后，列車或人員進入“占用”的軌道區段，將可能引發嚴重的安全事故。

本電路在設計上，不同的復位方式分別采用不同的按鈕，滿足兼備2 種遠程區段復位功能的同時，有效避免了運營人員的錯誤操作。同時，2 種復位控制電路的“互切機制”，極大降低了因為電路硬件故障導致的安全隱患，符合地鐵線路運營維護的安全性要求[3]。

4 結語

本文設計的基于硬件按鈕的區段復位控制電路，使得運營人員可以在車控室IBP 盤上遠程對計軸系統辦理2 種不同方式的區段復位作業，滿足了運營人員在運營維護過程中的便利性；同時，本電路的特殊設計具有較高的安全性和可靠性，符合軌道交通行業的安全性要求，對其他有類似需要的工程建設項目有一定的借鑒參考價值。