基于联锁平台的四线制方向电路电子化设计

郭 进

（北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073）

1 设计背景及现有技术分析

随着CTCS线路相继开通运行，基于通信方式的四线制方向电路电子化功能也在工程方面得到广泛的应用，功能相关的系统设计问题也随着逐步应用得到处理和解决，系统功能逐步完善、日益稳定。四线制方向电路电子化在客运专线上的成熟应用为既有线四线制方向电路的发展提供了方向和参考。目前既有线大多采用计算机联锁与继电式自动闭塞方向电路相结合的方式，实现站间自动闭塞及区间方向的控制功能，但由于站间仍通过电缆连接，大量电缆的敷设造成工程投资居高不下，且电缆与控制室连接极易引入雷患，造成室内设备损坏及系统的不稳定运行，为铁路行车安全带来隐患。基于上述因素，发展基于计算机联锁为平台的四线制方向电路电子化模式，已尤为必要。本文将以与DS6-K5B计算机联锁系统平台为例，对四线制方向电路电子化设计进行阐述。

2 系统设计方案

在原DS6-K5B计算机联锁系统平台基础上，利用成熟的软、硬件资源，实现四线制方向电路功能。在硬件方面，以DS6-K5B安全冗余的“二乘二取二”逻辑部为基础平台，通过125 M专用通信板，实现站间信息安全传输；软件方面，在原四线制方向电路接口软件模块基础上，增加方向电路的控制功能，为实现与区间电路的结合，每个闭塞口保留了发车方向继电器（FFJ）、接车方向继电器（JFJ）的驱动和方向继电器（FJ）的采集。

2.1 基本设计思路

1）以既有成熟运用的安全硬件平台为基础，通过优化配置，满足四线制方向电路电子化功能。

2）区间编码仍维持继电器电路编码，原四线制方向电路组仅保留与轨道方向相关的继电器，其他继电器采用软件逻辑替代。

3）对于本次四线制方向电路电子化设计涉及的软件修改，参照四线制方向电路原理实现。

4）站间通信取消原有站间联系电缆，采用光纤通信进行安全信息数据传输。

2.2 硬件设计

四线制方向电路电子化设计所采用的硬件平台已经过数以百计车站的应用，“二乘二取二”的安全冗余架构保证了电路设计的安全性和可靠性。整个硬件平台主要由监控层、联锁运算层、接口层3大部分组成。

本次四线制方向电路的电子化主要由联锁运算层来完成，该层包括I系和II系两个联锁逻辑部，两系组成完全相同。每一系由IPU6电源板、F486-4I联锁CPU板、FSIO电子终端及上位机接口板、VHSC26通信板4种电路板组成，在联锁机笼的背面，各电路板还分别对应其后插电路板，各板之间通过机架底板的VME总线实现安全同步互连。本次四线制方向电路主要是在具有“二取二”架构的F486-4I联锁CPU板上完成对应的逻辑运算，而两站之间的方向控制通信信息是由双套冗余的VHSC26通信板构成的安全信息传输系统——125 M光局域网，该光局域网通信架构具备故障-安全原则。125 Mbit/s LAN无中继传输距离最远可达40 km（站间距离），当站间距离超过40 km时，通过中继器进行传输距离的扩展。站间通信的系统结构如图1所示。

2.3 软件设计

原计算机联锁与继电式四线制自动闭塞接口电路在每个车站口设置FAJ、FSJ、CFJ、ZFAJ、JFAJ、FFAJ、KXJ、JD、FD、DJ、JQJH、JQJHS共12个继电器，计算机联锁设备通过上述继电器完成车站与区间闭塞结合。本次方向电路的电子化设计充分利用软件处理和光纤通信的优势，对上述接口继电器进行优化处理，全部由软件处理逻辑完成电路功能，并通过专设的安全通信网络实现站间通信，完成方向控制功能。为实现与区间轨道电路的结合，每个闭塞口各设置3个接口继电器——JFJ、FFJ和FJ。

为实现原计算机联锁与四线制接口电路的方向控制功能，联锁软件设置8个虚拟继电器信息，并通过对虚拟继电器信息的逻辑处理模拟方向电路改方的过程。结合下面站场示意图，如图2所示，中上行线的闭塞方向改变，对各个具体虚拟设备的名称、具体逻辑设计及作用说明如下。

1）FQJ（B-XF）：B站XF口“发车请求继电器”，当B站以XF为终端办理发车进路时，在选路过程中该设备状态被置为吸起，相应信号开放后落下。A站收到B站XF-FQJ吸起后，执行S口发车方向转接车方向的逻辑。

2）FSJ（B-XF）：B站XF口“发车锁闭继电器”，当以XF为终端的发车进路锁闭后落下，进路解锁后吸起。A站收到B站XF-FSJ吸起后，A站禁止办理再以S为终端的发车进路。

3）JFAJ（A-S）：A站“接车辅助按钮继电器”，当区间轨道电路故障时需要辅助办理区间改方，A站总辅助按下且接车辅助按钮按下后吸起，该继电器吸起后，A站开始执行S口发车方向转接车方向的逻辑。

4）FFAJ（B-XF）：B站“发车辅助按钮继电器”，当区间轨道电路故障时，需要辅助办理区间改方，在A站办理完辅助接车手续后，B站总辅助按下且发车辅助按钮按下后该继电器吸起，B站开始执行XF口接车方向转发车方向的逻辑。

5）YFJ（B-XF）：B站“允许发车继电器”，当B站XF口为发车方向、A站S口为接车方向且1LQ区段空闲（若为反向站间运行，则检查站间所有闭塞区段）时该继电器吸起，出站信号方可开放。

6）JQJ（B-XF）：B站“监督区间继电器”，区间占用或建立了发车锁闭JQJ落下，否则吸起。仅当该继电器吸起时，方可进行正常情况下的区间方向改变；该继电器落下时，辅助办理程序方可执行。

7）FJ（B-XF）：B站“区间方向继电器”，当B站XF口为接车方向时，系统驱动JGFJ吸起，FGFJ落下，两者通过继电电路驱动FJ吸起；当XF口转变为发车方向时，系统驱动FGFJ吸起，JGFJ落下，两者通过继电电路驱动FJ落下。

8）CSJ：初始化继电器，系统上电时置入落下，常态为吸起,当区间故障时，通过辅助办理改方，首趟车发车时动作该继电器。

2.4 继电器接口设计

为实现区间轨道发送和接收设备与站间方向切换，控制区间通过信号机的点灯电路，计算机联锁在每个闭塞口设置3个继电器接口——JFJ、FFJ和FJ继电器。通过驱动并回采上述继电器完成对于区间轨道方向控制。具体控制逻辑如下。

JFJ：接车方向继电器，当对应闭塞口转为接车方向时，联锁驱动该继电器吸起（JFJ↑）。

FFJ：发车方向继电器，当对应闭塞口转为发车方向时，联锁驱动该继电器吸起（FFJ↑）。

FJ： 方向继电器，为极性保持继电器，闭塞口为接车方向时，FJ由上述两个继电器组合励磁吸起；闭塞口发车方向时，FJ由上述两个继电器组合励磁落下。

以A站S口接车，B站XF口发车为例，如图3所示：当A站S口开通接车方向时，联锁驱动S-JFJ吸起，并停止驱动S-FFJ，由S-JFJ前接点和S-FFJ后接点闭合导通S-FJ的前接点励磁电路，使S-FJ吸起，并通过其前接点来动作其闭塞口QZJ吸起，QFJ落下，改变其区间方向；当B站XF口开通接车方向时，联锁驱动XF-FFJ吸起，并停止驱动XF-JFJ，由XF-FFJ前接点和XFJFJ后接点闭合导通XF-FJ的后接点励磁电路，使XF-FJ落下，并其后接点来动作其闭塞口QFJ吸起，QZJ落下，改变其区间方向。

3 结束语

基于计算机联锁平台的四线制方向电路电子化在硬件方面充分利用了计算机联锁成熟的平台，确保了系统功能运行的可靠性，软件方面通过增加相应的软件逻辑模块来完成其功能。其设计思路和原则秉承了继电式四线制方向电路的技术条件，软件编写过程中充分考虑了电路电子化的故障-安全需求，对可能出现的轨道故障、系统停用、通信中断等问题对方向电路的影响进行深入分析，给出防护措施。同时利用计算机联锁站间安全信息互传的特有优势，在选路层面相互检查进路的敌对状态，进一步强化了四线制方向电路的安全效能。

由于四线制方向电路电子化完全基于目前现有的计算机安全平台，仅对相关的电路进行了电子化处理，在确保其电路安全的前提下，实现其相应功能，在未增加其他大额设备投入的情况下，节省了大量的继电器和站间联系电缆，降低了工程资金投入，减少了设备故障点，现场继电器及电缆的维护工作量也随之下降。站间联系采用光纤通信的方式，在提高系统抗干扰能力的同时，有效避免雷击等大电流通过电缆窜入室内的可能性，进一步提高了设备的稳定性。四线制方向电路电子化在保持原有电路功能及安全的前提下，发挥了电子化平台的特点，进一步提升了电路的安全性和可靠性，为站间闭塞设计提供了新的理念，丰富了我国铁路站间闭塞控制的实现手段。

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[3]王秉文.6502电器集中工程设计[M].北京：中国铁道出版社，2005.