全电子执行模块在信号计算机联锁工程设计中的应用

郭 阳

(中铁工程设计咨询集团有限公司郑州设计院,郑州 450052)

随着铁路的发展,列车运行速度的提高,用于指挥并保证列车运行安全的铁路信号联锁系统也在不断地升级换代,从早期的色灯电锁器联锁到 6502电气集中继电联锁,再到计算机联锁(也称微机联锁),无论是安全性、可靠性还是信息化、模块化程度得到不断地提高。而全电子微机联锁的研发应用则是以全电子执行模块取代了原微机联锁继电执行电路部分,使联锁机与室外信号设备的接口电路模块化,基本取消了执行部分采用的安全型继电器,仅保存了电码化执行电路中的 FBJ继电器。不仅减少了室内工程量、故障点和日常维修工作量,而且克服了因器材老化等原因引起的信号设备故障,使车站联锁系统的安全性可靠性进一步提高。

全电子计算机联锁系统目前正被广泛应用在地方铁路及专用线车站,我院在 2009年 7月完成的国电荥阳电厂专用线电厂站信号工程中设计并采用了该系统,电厂站共 6组道岔,3条作业线,信号机 13架,97型 25Hz相敏轨道电路 19个,对荥阳车站空车线方向区间闭塞方式为 64D半自动闭塞,疏解线方向为 64F半自动闭塞,电码化采用 ZPW-2000A型站内电码化。本工程中利用道岔控制模块取代了道岔联锁组合,信号机控制模块取代了信号机组合,轨道电路模块取代了轨道电路组合,半自动闭塞模块取代了半自动闭塞组合,ZPW-2000电码化模块取代了编码电路、传递电路,大大减少了室内信号联锁器材和占用面积。以该系统在此工程中的应用进行简要论述。

1 全电子执行模块的类型

执行模块根据所控制的信号设备分为道岔、轨道、信号机、零散、闭塞和电码化等各种类型,执行模块是全电子计算机联锁的执行表示单元,将各种类型模块电路根据车站信号设备布置进行组合。模块本身具有命令执行、表示采集、动作监测、故障保护、模拟量监测(用于微机监测)等功能。

2 模块化执行电路在微机联锁工程中的应用设计

2.1 道岔控制模块

以继电器构成的道岔控制电路,设计时需设道岔组合,组合中通常包括用于控制道岔电机的一启动、二启动继电器 1DQJ、2DQJ,表示道岔所在位置的定位、反位表示继电器 DBJ、FBJ,联锁机向道岔传递向定位、反位转换命令的操纵继电器 DCJ、FCJ,用于道岔锁闭的锁闭继电器 SJ(或允许操纵继电器 YCJ)以及道岔表示变压器。通过上述继电器组成道岔的启动电路,通常情况每组单开道岔或双动道岔需设一个道岔组合(如是提速道岔还需根据牵引点数设提速组合)。

而在全电子微机联锁中,采用 1个道岔执行模块控制 1组单开或双动道岔,其室外电路可以是 1台三相交流五线制转辙机,也可以是四或六线制多动转辙机,取消了道岔组合和继电器。

以四线制道岔控制电路为例(图1),X1为定位用的控制线和表示线,X2为反位用的控制线和表示线,X3为表示专用回线,X 4为控制专用回线。用四线制道岔模块来代替四线制道岔的执行和表示电路,模块具有短路保护功能,混线报警功能。联锁机向道岔模块发出命令:DCJ↑或 FCJ↑、SFJ↑(YCJ↑)解锁命令,QDJ↑五线制道岔切断命令(三相交流五线制转辙机)。道岔模块向联锁机上传 DBJ↑、DBJ↓、FBJ↑、FBJ↓、SFJ↓(YCJ↓)、SFJ↑(YCJ↑)和 1DQJ↑(道岔启动)等状态。道岔在转动过程中,接到反向转动命令,可以向相反方向转动。

2.2 轨道电路模块

在继电器执行电路中,需设轨道继电器组合,组合中设轨道继电器(每个组合由于侧面端子所限最多设8个轨道继电器),交流 480轨道电路 GJ采用 JZXC-480继电器,25Hz轨道电路需另设轨道柜和轨道组合,GJ采用二元二位继电器(或轨道接收器 +继电器),加上防雷补偿器和防护盒构成,以 GJ↑反映轨道空闲,GJ↓反映轨道占用,将 GJ的状态进行采集并上传联锁机。

轨道电路模块分为交流 480型轨道电路模块和25Hz相敏轨道电路模块(图2)。每个轨道模块具有4组轨道电流采集电路,用于替代 6502电气集中电路中 4个轨道继电器的功能,即 1个交流轨道模块可以替代 4个 480型轨道继电器。同样,1个 25Hz相敏轨道电路模块可以替代 4个二元二位相敏轨道继电器的功能。

室外轨道电路状态直接经轨道电路模块向联锁机上传两种状态:GJ↑(0.4S),GJ↓(0.5S),联锁机收到状态信息是确认状态,用于联锁电路控制。

25周相敏轨道电路仍需设轨道电路防护盒和防雷补偿器(FB-1)。25周轨道停电监督模块向联锁机提供 1JDJ↑、2JDJ↑、3JDJ↑、4JDJ↑四种状态。

每个模块可以接 4个不同道岔区段,当用于一送多受时应将所有受端放在同一模块内。

2.3 信号机模块设计

采用继电器执行电路时,通常根据进站信号机类型设置进站信号机组合(控制一架进站或接车进路信号机)、出站信号机组合(根据显示灯位最多可控制 2架出站信号机)和调车信号机组合(最多可控制 4架调车信号机),上述组合内根据所控类型分别设 LXJ、YXJ、DXJ、ZXJ、TXJ、LUXJ、1DJ、2DJ、方向继电器 AFJ、BFJ、CFJ等不同用途的继电器,并通过这些继电器接点构成信号机的点灯电路。

信号机模块用于控制信号机点灯。根据信号模块所控制信号机种类的不同,又可分为 1驱 1列车信号模块、1驱 2列车信号模块和1驱4调车模块等 3种模块。

(1)1驱 1列车信号模块

用于进站信号机或接车进路信号机,1台信号模块驱动 1架列车信号机。模块有固定的灯位,当失去命令时模块会自动点禁止灯光,关闭其他信号灯光。8条灯光驱动线(X 1-X 8),每根控制线直接控制到灯位,但禁止灯光(X3)和允许灯光不得同时出现,另设4条回线(X12H、X34H、X56H、X78H)。有 2DJ点灯指定灯位是 X5或 X6或 X7,通过 8条点灯线将点灯状态(DJ)反馈给联锁机用于灯丝报警。通过软件将信号机点灯条件设置于模块中,通过驱动线和回线直接连接分线柜信号机各电缆端子。

(2)1驱 2列车信号模块

可用于出站信号机、多灯表示器、或进站复示信号机。1块模块驱动 2架列车信号机。模块有 8条驱动线(X1-X8),4条驱动回线 (X12H、X34H、X56H、X78H)。模块标有固定的灯位,失去命令时自动点各自组的禁止灯光。

(3)1驱 4调车模块

用于调车信号机、进站预告信号机、发车进路表示器或单灯位复示信号机,1块模块驱动 4架信号机、表示器。2条驱动线(X1、X2),1条回线(X12H)。模块有固定的灯位,失去命令时模块会自动点各自组的禁止灯光。模块控制电路中每组只有 1个点灯命令有效,2个点灯命令同时下达时,视为无效命令。

2.4 零散电路模块

零散电路模块用于个别零散电路的状态采集、命令执行。包括:上下行道岔总锁闭用于切断电源屏道岔启动电源;上下行列车主灯丝断丝报警;执行单元柜断路器开路报警;主副电源监督;上下行交流轨道停电监督,25周相敏轨道电路停电监督不使用零散模块,由联锁机向专设的 25周轨道停电监督模块采集轨道停电信息。

2.5 半自动闭塞模块

半自动闭塞模块是继电半自动接口电路的状态采集、命令执行。用于驱动、采集与邻站 64D半自动的结合电路。闭塞模块取代了半自动电路中的线路继电器电路、信号发送器电路、接车接收器电路、发车接收器电路、闭塞继电器电路、复原继电器电路和表示等电路。

2.6 ZPW-2000电码化模块

电码化模块主要用于站内电码化接口,利用软件将编码电路、传递电路集成于模块中,利用电码化模块来实现继电器的传输和编码电路。电码化模块分正线电码化模块(正线接车进路编码、轨道传递、发送报警采集、轨道采集,最大满足 8个区段含正线股道)正线编码模块(N+1电码化电路时要增加正线编码模块),到发线电码化模块(应用于接近区段、到发线、到发线中间出岔、正线接车进路编码、轨道传递、发送报警采集和接近区段轨道采集,最大满足 3个区段),电码化编码和发码由逻辑电路联锁机完成,模块执行,传递电路采用叠加预发码电路,隔离电路和器材与现用电路一致。发码模块检测发送的低频信息,编码输出和发送输出的信息不一致时,切断发送输出回路。

2.7 场间联系模块

场间联系模块主要用于场间联系、道口通知、机务段同意等继电器电路接口。每个模块有 6路输出、6路输入,用于场间条件的输出传送和接收采集。

2.8 全电子计算机联锁系统与 TDCS(CTC)、微机监测系统接口

与 TDCS(CTC)接口由联锁上位机(控显)通过标准串行通信接口(422接口或 485接口)传送信息。与微机监测系统接口通过标准串行通信 422接口传送道岔电流、轨道电压及相位、信号灯丝电流给微机监测系统。

3 结语

采用全电子执行单元模块的微机联锁,使车站信号联锁系统真正实现全电子化、标准化、模块化,室内少维修或无维修。其优点还在于占用面积小、施工简单,同时在设计阶段由于省掉了继电电路大量的结配线图的工作量,使设计周期大大缩短,设计效率显著提高,无论从设计、施工、维修、使用以及安全可靠程度都存在较大的优势,是铁路车站信号联锁系统的发展方向必然趋势。

[1]何文卿.6502电气集中电路[M].北京:中国铁道出版社,2005.

[2]王秉文.6502电气集中工程设计[M].北京:中国铁道出版社,2005.

[3]赵志熙.计算机联锁系统技术[M].北京:中国铁道出版社,1999.[4]王增力,方亚非.全电子化计算机联锁系统[J].铁道通信信号,2002.

[5]赵志熙.车站信号控制系统[M].北京:中国铁道出版社,1993.