Tukimachi-Angren铁路信号系统接口电路设计创新

唐大勇

(中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043)

Tukimachi-Angren铁路信号系统接口电路设计创新

唐大勇

(中铁第一勘察设计院集团有限公司,西安 710043)

摘 要:以乌兹别克斯坦Tukimachi-Angren铁路电气化工程为背景,为了满足乌兹别克斯坦铁路的运输组织和信号控制要求,对信号设计中遇到的俄式半自动闭塞接口电路、俄式转辙机控制表示接口电路、信号机点灯特殊接口电路、股道封锁接口电路进行方案研究和技术创新,提出具体电路解决方案,其处理方法和设计电路合理可行,并在实践工程中得到成功应用,达到了预期设计目的,尤其是中俄信号设备的融合设计为中俄信号设备的结合使用提供了成功范例。

关键词:信号系统;接口电路;计算机联锁;俄式单线半自动闭塞;股道封锁

1 概述

乌兹别克斯坦Tukimachi-Angren铁路位于塔什干州境内,是乌兹别克斯坦首都塔什干与安哥连地区之间的一条重要客货运通道,线路全长约114km。该线路电气化工程完工后,大大缩短了塔什干至安哥连的列车通行时间,提高了运输能力,对沿线地区的经济发展有着举足轻重的作用。

乌兹别克斯坦铁路主要建设于20世纪70年代前苏联时期,经过几十年的运营实践形成了本国独特的运营要求[1],在运输组织、信号控制等方面与中国铁路都有差异,具有自身的一些特殊性。在Tukimachi-Angren铁路电气化改造工程实施过程中,结合乌兹别克斯坦铁路的特殊性、电路安全性和中俄设备的差异性等特点对信号系统接口电路设计进行论证研究,解决了一些关键性技术问题,在接口电路设计方面取得了一些成果。

2 信号系统接口电路设计

2.1 俄式单线半自动闭塞接口电路设计

乌兹别克斯坦 Tukimachi-Angren铁路线的Ozodlik、Aakhangren和Akcha车站都有外部专用线在运营,专用线车站配置俄式继电型电气集中联锁和俄式单线半自动闭塞。由于专用线相关线路与车站不在本线电气化改造工程范围内,为避免对专用线车站闭塞设备进行改造,又不影响专用线运输作业,上述3站与专用线间的闭塞在本站按俄式单线半自动闭塞原理进行设计,采用中国计算机联锁与俄式半自动闭塞结合方案实现与专用线车站的俄式单线继电半自动闭塞接口,由本站计算机联锁完成俄式半自动闭塞的逻辑运算[1-2]。此方案实现了中国计算机联锁与乌兹别克斯坦既有俄式单线继电半自动闭塞设备的平滑连接。

2.1.1 俄式单线半自动闭塞简要介绍[2-6]

俄式单线半自动闭塞两站闭塞设备之间采用1对闭塞外线连接,与中国单线半自动闭塞一样在这一对外线上要传送构成各个闭塞环节的所有信号。因此,除了运用不同极性直流脉冲闭塞信号外,电路在发送或接受一个闭塞信号以后,就应转换一种状态,以准备接受或发送下一个信号。电路的各个状态反映了按程序办理闭塞的每一个动作。

俄式单线半自动闭塞发车站向接车站申请办理闭塞时需要5步完成整个闭塞过程:首先发车站值班员向接车站值班员电话请求闭塞,发车站不需按压任何闭塞按钮;第二步接车站同意接车时值班员按下同意接车按钮,接车站发出同意接车正极性电源,接车站通知出发继电器因电压过低不能吸起,发车站线路继电器(XLJ)吸起,有极转为前接点闭合;第三步发车站办理发车进路开放发车信号,发车站向接车站发通知出发负极性电源,发车站与接车站闭塞电源电压叠加,使接车站通知出发继电器(TCJ)吸起并自闭;第四步预告列车到达接车站,列车压入接车站接近控制区段时,接车站控制台发出语音通知或接近电铃鸣响,列车出清接近控制区段,进入股道,语音通知停止或接近电铃停止鸣响;第五步列车全部到达,接车站值班员按下到达按钮,接车站TCJ落下,接车站向发车站发送短时的列车到达负极性电源,发车站无极XLJ吸起,有极转为后接点闭合,无极XLJ因接车站到达继电器的落下而断电落下,闭塞过程完成。

2.1.2 俄式单线半自动闭塞线路继电器接口电路设计

根据采用计算机联锁完成俄式单线半自动闭塞逻辑运算的设计方案[2],Ozodlik、Aakhangren和Akcha车站设计的俄式单线半自动闭塞线路继电器接口电路图见图1。该接口电路满足了在办理闭塞过程中既能够正确及时地接收对方站送来的正负极性闭塞信息又能够正确及时地向对方站发送负极性闭塞信息的要求[6],电路经现场试验后获得信息发送时机和发送延续时间的数值,完成了与对方专用线车站俄式单线继电半自动闭塞的成功对接,图中线路继电器(XLJ)采用俄罗斯直流无极有极混合继电器,通知出发继电器(TCJ)采用中国缓放型继电器。

图1 俄式单线半自动闭塞线路继电器接口电路

2.1.3 俄式单线半自动闭塞与计算机联锁的采驱接口设计[6,7]

针对俄式单线半自动闭塞动作逻辑,为配合半自动闭塞电路完成闭塞过程中电路状态的转换,计算机联锁仅需要针对半自动闭塞驱动和采集5个继电器信息。驱动的继电器有负电继电器(FDJ)、闭塞按钮继电器(BAJ)和到达回执继电器(DHJ)3个继电器,采集通知出发继电器(TCJ)和线路继电器(XLJ)信息,线路继电器需要采集无极和有极两组接点。

2.1.4 计算机联锁控制台设置的半自动闭塞操纵按钮和表示灯[5]

(1)按钮

同意接车按钮,到达按钮,事故按钮和复原按钮。

(2)表示灯

接车表示灯:同意接车表示灯,邻站通知出发表示灯。

发车表示灯:邻站同意发车表示灯,开放出发信号表示灯,区间占用表示灯。

2.2 俄式转辙机控制表示接口电路设计

Tukimachi-Angren铁路道岔转换设备采用俄罗斯CΠ6型三相交流转辙机[2],转辙机动作电源为三相交流220V,表示电源为单相交流220V,动作电流为2A,采用五线制控制电路。为确保俄式转辙机的室内控制与表示接口电路与中国计算机联锁实现平滑对接,首先对中俄转辙机参数进行了分析比较,然后又对俄方转辙机控制表示电路和国内的五线制交流转辙机控制表示电路[7,8]进行了分析比较,最后决定转辙机控制表示电路完全采用俄方电路逻辑方案,仅用中国继电器构成计算机联锁的采集驱动电路。

与中国五线制转辙机控制表示电路类似,俄罗斯转辙机控制表示电路由断相保护器(ΦΚ -75)、表示变压器(БΚ -75)及相关继电器条件构成,反映道岔控制、转换与表示动作的情况[8]。俄罗斯转辙机控制表示接口电路见图2,图中控制表示电路自身驱动的一启动继电器(1DQJ)、二启动继电器(2DQJ)和表示继电器(OK)采用俄罗斯继电器,启动转辙机控制电路的定位操纵继电器(DCJ)、反位操纵继电器(FCJ)和锁闭继电器(SJ)采用中国继电器,反映道岔位置状况的定位表示继电器(DBJ)和反位表示继电器(FBJ)亦采用中国继电器,计算机联锁驱动DCJ、FCJ和SJ,采集DBJ和FBJ条件。为便于现场安装和维护维修,将转辙机控制表示电路中采用的中国继电器和俄罗斯继电器分别独立设计成2个组合,一个组合放置中国继电器,另一个组合放置俄罗斯断相保护器、表示变压器和俄罗斯继电器

图2 俄罗斯转辙机控制表示接口电路

(1DQJ、2DQJ和OK继电器),将站内所有道岔使用的俄罗斯继电设备集中安装在一个或多个独立的组合柜上,避免了两类继电器由于安装尺寸不同带来的设备订货和安装问题。

2.3 信号机点灯特殊接口电路设计

2.3.1 进站信号机独立回线点灯电路设计

国内进站信号机的绿灯、黄灯和2黄灯普遍都是按共用回线设计,同时灯丝继电器也普遍按不能同时亮灯的几个灯泡可以共用一个灯丝继电器的原则设计[9]。该乌兹别克斯坦项目进站信号机点灯电路要求全部采用独立回线点灯电路,对于每个灯泡采用独立的灯丝继电器监督灯泡的完整性,利用计算机联锁驱动的LJ、UJ、2UJ、YXJ、闪光继电器和灯丝继电器等直接构成室内点灯电路。进站信号机黄灯点灯电路见图3。

图3 进站信号机黄灯点灯电路

2.3.2 LED信号机闪光电路设计

Tukimachi-Angren铁路采用新光源LED信号机。根据俄罗斯信号设置与显示技术要求,本工程进站、进路和驼峰信号机等都需要闪光显示[3,10],而国内LED信号机闪光显示时经常发生点灯电路中电流太小引起DJ落下,造成信号关闭的问题。为解决此问题,在点灯电路中首先设计了闪光继电器,利用闪光继电器的吸起落下来使信号灯进行闪光,结合信号机独立回线点灯方案,为保证信号灯在闪光灭灯期间灯丝继电器能够可靠吸起,我们在闪光继电器的吸起回路设置了一个旁路电阻,该旁路电阻能够使信号灯在灭灯状态时灯丝继电器一直保持吸起。该电路在设备开通运营后运行稳定。进站信号机黄灯闪光电路见图3。

2.4 股道封锁系统(PTO)与联锁系统的接口设计

乌兹别克斯坦PTO系统是为保证车站股道的检修、装卸等作业安全,对股道实施封锁的一种防护系统。车站值班员根据计划对已满线或正在检修的股道进行封锁后,关键道岔防护至其他股道,联锁系统无法向被封锁的股道办理列车和调车作业,直至PTO系统解除股道封锁[1,2]。

2.4.1 PTO系统相关设备

在车辆控制室设有PTO控制台,PTO控制台上设有需要实施股道封锁各股道的控制按钮和表示灯,表示灯平时灭灯。车站计算机控制台上设有股道封锁各股道的同意按钮和股道封锁表示灯,表示灯平时灭灯。PTO系统与车站联锁系统之间通过联系电缆实现两系统之间的信息传输。

2.4.2 PTO系统作业操作流程

(1)实施股道封锁

车辆部门PTO值班员与车站值班员电话联系后,车辆值班员按下相应股道PTO封锁按钮,车站控制台股道封锁表示灯闪红灯,经车站值班员确认同意后,值班员按下控制台相应股道PTO同意按钮,车站控制台封锁表示灯及PTO控制台上表示灯亮稳定红灯,这时股道封闭,股道两端关键道岔防护至其他股道,联锁系统不能办理进出该股道的所有列车、调车作业。

(2)解除股道封锁

当需要解除股道封锁时PTO值班员与车站值班员电话联系后,PTO值班员拉出PTO封锁按钮,PTO控制台上红灯灭灯,车站控制台闪红灯,车站值班员拉出相应股道PTO同意按钮后车站控制台红灯立即灭灯,股道封锁解除。

2.4.3 PTO系统与计算机联锁系统接口电路设计

根据PTO系统作业操作流程,PTO系统与计算机联锁系统的接口电路见图4,PTOJ、WPTOJ的采集驱动电路略。为保证电路故障导向安全,PTOJ常态吸起,WPTOJ常态落下。

电路动作顺序:申请封锁PTO值班员按下PTO按钮→PTOJ↓,车站联锁检查PTOJ↓后控制台表示灯闪红灯,车站值班员按下PTO同意按钮,车站联锁驱动WPTOJ↑,PTO控制盘上表示灯和车站控制台表示灯均亮稳定红灯;解除封锁PTO值班员拉出PTO按钮→PTOJ↑,PTO控制台上红灯灭灯,车站联锁检查PTOJ↑后表示灯闪红灯,车站值班员拉出PTO同意按钮,车站联锁驱动WPTOJ↓,车站控制台红灯灭灯,股道封锁解除。

图4 PTO系统与计算机联锁系统接口电路

3 结语

乌兹别克斯坦Tukimachi-Angren铁路信号系统接口电路设计技术创新内容实现了业主的系统功能要求,达到了预期目的,电路设计科学合理,现场运用效果良好,为列车安全运行提供了技术保障。接口电路的设计创新,尤其是涉及与俄罗斯信号设备的接口设计,为中俄信号设备的结合使用提供了成功范例,能够对今后类似信号系统工程设计起到参考和借鉴作用,同时也为中国信号设备在中亚地区的推广应用奠定了基础。

参考文献:

[1] 马书元.乌兹别克坦图基马奇至安哥连铁路信号系统[J].铁路通信信号工程技术,2011(3):84 -87.

[2] ChinaRailwayFirstSurveyandDesignInstituteGroupCo.,Ltd.,. ElectrificationofRailwaySectionTukimachi-AngrenProject,Detail DesignSpecificationofSignallingSystem[R].Xi'an:ChinaRailway FirstSurveyandDesignInstituteGroupCo.,Ltd.,2008.

[3] 俄联邦交通部.UDC656.2(083.96),俄罗斯联邦铁路铁路技术管理规程[S].莫斯科:“荣誉”勋章运输出版社,1993.

[4] 俄联邦交通部.UDC083.13,俄罗斯联邦铁路列车运行规则[S].莫斯科:“荣誉”勋章运输出版社,1993.

[5] 孙金铣.俄罗斯式单线继电半自动闭塞简介[J].哈尔滨铁道科技,1995(4):34 -36.

[6] 李慎军.浅谈俄式半自动闭塞继电器动作逻辑关系[J].哈尔滨铁道科技,2006(2):16 -17.

[7] 董昱,刘晓娟,党建武,等.安全列车间隔控制系统[M].兰州:兰州大学出版社,2002.

[8] 北京全路通信信号研究设计院.交流道岔控制电路图册[R].北京:北京全路通信信号研究设计院,2005.

[9] 何文卿.6502电气集中电路(修订本)[M].2版.北京:中国铁道出版社,2003.

[10]俄联邦交通部.UDC656.25,俄罗斯联邦铁路信号规则[S].莫斯科:“荣誉”勋章运输出版社,1993.

中图分类号:U284

文献标识码:A

文章编号:1004 -2954(2012)12 -0106 -04

收稿日期:2012-03-20

作者简介:唐大勇(1980—),男,工程师,2003年毕业于兰州交通大学自动化专业,工学学士,E-mail:tdy19802003@yahoo.com.cn。

Innovation in Design of Interface Circuit of Signalling System of Tukimachi-Angren Railway

TANG Da-yong
(China Railway First Survey and Design Institute Group Ltd. , Xi'an 710043, China)

Abstract:To meet the requirements of transportation organization and signal control of Uzbekistan Railway,this article,taking the electrification project of Tukimachi-Angren Railway In Uzbekistan as a background,introduces the schematic studies and technology innovations in the designs for Russian semi-automatic block interface circuit,Russian switch machine control and indication interface circuit, signal-lighting special interface circuit and the track-blocking interface circuit.Also the article puts forward the specific circuit solutions.Results indicate that,the processing methods and circuit design are rational and feasible which has successfully been used in practice and has achieved design purpose expected,especially the integration design of Chinese and Russian signal equipments can serve as a successful example for the combination of Chinese and Russian signal equipments in the future.

Key words:signaling system;interface circuit;computer-based interlocking;Russian single semiautomatic block;track blocking