浅谈地铁信号微机联锁系统模拟试验

蒙占刚



浅谈地铁信号微机联锁系统模拟试验

蒙占刚

地铁建设中信号系统室外设备安装工作受其他前期工程条件的制约较多，且目前国内地铁信号系统均采用微机联锁软件，系统调试周期较长，施工工期较为紧张，因此研究地铁信号系统微机联锁模拟试验显得尤为重要。本文从工程实际出发，主要研究在室外不具备条件的情况下在较短时间内完成地铁信号系统模拟联锁试验，提高设备安装、调试、验收效率，对地铁信号系统施工提供一定的参考。

微机联锁；模拟试验；复示器；模拟条件

0 引言

随着社会经济的快速发展，我国大中城市交通拥堵和环境污染问题日益突出，发展地铁、轻轨等城市轨道交通已经成为缓解该问题的有效措施。城市轨道交通具有安全可靠、节能环保等优点，符合可持续发展战略原则。地铁信号微机联锁系统是城市轨道交通行车指挥最基础的软件系统，而微机联锁系统的试验则是重中之重。

目前，各地轨道交通信号系统设备安装施工普遍存在室外设备安装工作较室内设备安装滞后的情况。为了保证信号微机联锁系统提前进入调试阶段，提高调试工作效率，本文重点阐述信号微机联锁模拟条件的制作，模拟调试的操作流程及方法，在信号专业施工领域具有较大的推广价值。

1 地铁信号微机联锁模拟试验流程

在完成室内组合柜、接口柜、电源屏、微机联锁机柜、计轴机柜以及其他机柜的安装及配线，并具备上电条件后即可进行模拟联锁试验。微机联锁模拟试验流程为：组合柜等各机柜绝缘测试®电源屏上电调试®联锁模拟条件的制作®模拟校对驱动、采集信息®联机校对信息®模拟联锁试验®室内外设备一致性试验。

2 地铁信号微机联锁模拟试验

2.1 组合柜及其他机柜的绝缘测试

在进行模拟试验前，由于此时机柜内尚未安装设备，需对组合柜零层、组合侧面配线、电源屏输入输出处的电源线等进行对地绝缘测试、线间绝缘测试，绝缘测试可采用500 V/500 MW的绝缘测试表。绝缘测试完成后方可安装机柜内信号设备，避免先安装设备后进行测试绝缘（如先安装组合柜内继电器和设备后测试，一旦出现绝缘不好或线间短路，直接影响故障查找速度，严重时可能烧毁电子设备内部配件或引起火灾）。

2.2 电源屏上电调试步骤

（1）信号系统400 V电源送电后，首先需对2路400 V交流电源进行相序测量。采用万用表测量机电配电箱的上口输入电源，如果第一路的A相与第二路的A相压差为0，其他两相为220 V，证明相序正确。B相、C相的测试方法与A相相同。

（2）2路输入电源相序经测量正确后，测量电源屏的2路输入端子是否存在绝缘故障或接地现象。

（3）绝缘测试完成后，将电源屏所有输入、输出开关断开，配线完成后先闭合第1路电源，设备运行正常后再闭合第2路电源。

（4）电源屏2路电源工作正常后，进行电源屏各输出模块调整，测试各电源的输出开关上端电压是否与设计相符。

（5）输出电源电压正确无误后，将所有电源输出开关闭合（输出端的端子配线不连接），调试电源屏的各种报警信息。

（6）将电源屏的开关切换至UPS稳压侧，调试UPS及电池等功能。

（7）进行电源屏双路切换试验，检测电源屏的无缝隙供电时间、UPS稳压供电等参数。

2.3 微机联锁系统模拟条件的制作

由于室外设备不具备安装条件，微机联锁系统无法实现对室外设备的控制功能，如室外信号机、道岔转辙机、计轴轨道电路设备、紧急关闭按钮等，若提前进行室内联锁试验及验收工作，则须在室内分线盘处连接模拟器对室外联锁设备进行模拟，方可实现对微机联锁系统功能的试验。

2.3.1 信号机复示器的制作

室外信号机的模拟通常采用低压发光二极管在分线盘处制做临时模拟条件，元器件容易碎坏或丢失，不能重复使用，且在电源屏处的正常信号机工作电源需断开，在电源屏与组合柜零层输入端增加降压变压器，降压后再向组合柜继电电路供电。另外一种方法是在分线盘处直接安装110 V交流灯泡，该方法虽然不增加变压器，但灯泡数量较多体积庞大，笨重且容易碎坏，易受作业空间限制。本文叙述的信号机复示器制作克服了上述2种方法的缺点，研制了集成式信号复示器，该复示器具有体较小、便于安装、可重复使用等优点。

（1）信号机复示器的电路设计。

信号复示器依据设计图纸中的点灯电路图进行设计。信号复示器的工作电流满足灯丝继电器的正常工作值，同时满足灯丝报警测试仪的报警需求。一般灯丝继电器的工作电流在120～140 mA范围内，经过反复试验设计，对单灯位信号机复示器电路进行设计，其原理如图1所示。

图1 单灯位信号机复示器原理图

图1中的电路原理考虑了传统模拟器件因交流冲击导致不能满足灯光转换的问题，该电路采用了电容漏电流经桥式整流分压点灯的方式，图中电容C4主要用于克服灯光转换时浪涌冲击的影响，避免发光二极管受到损坏。

（2）信号机电路板的制作。

根据上述信号复示器原理图以及设计电路图中灯位数量制作相应的组合电路板，地铁信号系统信号机显示灯位多为三灯位（U、L、H三种显示），集成电路板设计实物如图2所示。

（3）信号复示器集成箱设计

信号复示器集成箱可根据所需复示器数量进行整体规划，设备集中站通常将30架信号机信号复示器集中在一个集成箱，也可将20架复示器设置为一个集成箱。

图2 信号机集成电路板

（4）模拟信号机复示器安装原理

每个信号机复示器需要6个万可端子，集成箱的背面采用一进两出的万可端子，上部端子连接信号机复示器的内部配线，下部端子对应分线盘的室外输出端子，安装完成后即可进行信号机点灯调试。三显示信号机电路连接原理如图3所示。

图3 三显示信号机电路连接原理

2.3.2 计轴轨道电路的模拟

计轴轨道电路在前期不具备室外施工安装条件时，室内计轴机柜内计轴磁头发送器、接收器无法正常工作，如果室内设备安装完成，可先甩开室内计轴机柜内设备的调试，将计轴机柜与继电器组合柜侧面端子处的输出回路断开，在继电器组合侧面端子处接装计轴轨道电路模拟箱，由箱内开关控制组合柜内的轨道继电器，从而达到模拟列车运行的目的。

目前，地铁工程中计轴轨道电路的占用和出清依据室外计轴磁头记录列车轮对数量时，将切割磁场次数传回室内计轴机柜内的接收器，接收器将入口处的磁头记录数据和出口处的记录数据进行对比，如入口和出口记录数据一致，接收器输出高电位，送出KZ24V电源，驱动组合柜内的轨道继电器吸起，反之则无输出，轨道继电器落下。计轴轨道电路工作原理如图4所示。

图4 计轴轨道电路工作原理

计轴轨道电路模拟条件的制作依据计轴轨道电路工作原理，可按以下步骤进行：

（1）将计轴机柜至室内继电器组合柜的配线在组合柜侧面端子处断开，摘掉的侧面配线用胶管做好绝缘防护，避免室内进行计轴机柜设备单体上电调试时发生短路事件。

（2）依据电路图将所有轨道继电器的线圈4对应的侧面端子在侧面进行环接，尾端引出线接至KF24V直流电源。

（3）将计轴轨道电路模拟箱内的双置开关的中接点环连在一起，尾端接入KZ24V电源，再将模拟箱内的双置开关上接点配线接至组合柜内继电器线圈1的侧面端子，开关接通后即可控制轨道继电器吸起和落下，用以模拟室外列车运行状态。模拟轨道电路如图5所示。

图5 模拟轨道电路示意图

2.3.3 道岔控制电路的模拟

目前地铁的道岔大多采用ZDJ9型转辙机，本文以ZDJ9型转辙机的工作原理制作道岔模拟条件。因前期室外不能安装转辙机设备，室内在进行联锁试验时需要模拟道岔的定位、反位状态。在道岔控制电路中只需控制道岔的DBJ（定位表示继电器）和FBJ（反位表示继电器）即可，正常的交流380 V电源不送即能达到该目的，因此制作道岔控制电路的模拟条件相对简单。

（1）道岔控制电路分析（驱动部分）。

依据设计图纸中的道岔控制电路进行分析，一般ZDJ9转辙机均采用五线制控制电路，表示继电器采用偏极继电器，其特性是只有正负极电源正确才能正常工作。根据定位、反位继电器的工作条件，道岔组合内的道岔表示变压器交流220 V电源必须送电，微机联锁系统发送驱动命令后，允许操纵继电器YCJ、定位操纵继电器DCJ、反位操纵继电器FCJ动作，相应的1QD（1启动继电器）、J2QDJ（2启动继电器）动作完成后，道岔表示变压器送电接通室外表示电路回路，相应定位、反位继电器吸起，完成道岔的室外表示功能。

（2）道岔模拟条件的制作。

根据上述分析，定位、反位继电器的吸起是由道岔表示变压器输出电源经室外转辙机内串联一个二极管和300W/75 W的电阻构成回路工作的，因此在制作道岔模拟条件前，需将室内道岔组合内的道岔表示变压器的输出端由原来的110 V改为60 V输出，待室外具备条件后再恢复其原来状态。模拟时只需要将室内分线盘处的道岔输出端子的1#、4#、5#端子跨接在一起，再将2个极性相反的二极管分别接在1#-2#、1#-3#端子间，即完成了道岔模拟条件的制作。

道岔模拟条件制作电路如图6所示。

图6 道岔模拟条件制作原理

2.3.4 紧急关闭按钮模拟

（1）开关模拟法。经过对设计图纸中紧急关闭按钮电路原理进行分析，紧急关闭按钮在报警时室外仅有一个紧急关闭按钮被按压或故障时，相对应的紧急关闭按钮才相应落下，因此仅需将与综合控制室连接的端子处的紧急关闭按钮接点通过开关代替即可完成模拟条件的制作。

（2）增加EP-KF电源法。如果综合控制室尚未具备条件，可利用计轴模拟轨道箱内的开关将每一个紧急关闭按钮继电器的线圈2经过侧面端子分别接通EF-KF电源，达到模拟控制上、下行SJGJ、XJGJ的目的。采用该方法进行模拟试验，便于在设备集中站统一控制，且操作方便，待全线条件具备后再进行一致性试验。

2.3.5 安全门的条件模拟

地铁安全门控制电路一般分为2部分，即驱动部分和采集部分。驱动部分由微机联锁软件在条件具备时，控制开门继电器KMJ和关门继电器GMJ；采集部分是由安全门系统传输给微机联锁系统车站安全门的工作状态（MGJ门关紧状态、GPLJ故障旁路继电器状态），联锁系统收到安全门即时状态信息后，判断是否开放信号。安全门控制电路与微机联锁的关系如图7所示。

正常情况下，安全门控制系统仅为信号微机联锁系统提供门关紧状态信息，即MGJ继电器处于吸起状态，正常运行时故障旁路继电器处于落下状态，当安全门故障时，司机打开故障旁路开关，MPLJ继电器吸起，将安全门控制系统与联锁系统分离，不影响信号系统开放允许信号。开门继电器KMJ和关门继电器GMJ受信号联锁系统控制，当本站的安全门控制系统工作正常时，列车到站停稳后发出开门驱动命令，开门继电器KMJ吸起，控制本站安全门开启。信号联锁系统根据停站时间再自动发出关门驱动命令，安全门系统收到命令后关闭相应侧站台的安全门，安全门关好后向信号联锁系统反馈门关紧信息，此时信号联锁系统才能开放发车信号。

图7 安全门控制电路与微机联锁的关系

根据对安全门电路原理及控制方式的分析，安全门模拟条件的制作相对简单。因地铁设备集中站控制的范围较大，一般一个集中站控制3个车站，可采用计轴模拟箱的模拟方式，仅将各站的MGJ继电器、MPLJ继电器接入安全门模拟箱内的开关即可完成安全门状态的模拟。

2.4 驱动、采集信息的模拟校对

模拟校对驱动、采集信息主要是依据设计图纸进行施工配线的检查，采用前文所述方法完成模拟条件的制作后，可以快速完成配线的校对，从而降低直接进行微机联锁试验时的故障率，起到事半功倍的效果。

2.4.1 驱动信息的模拟校对

目前，信号微机联锁驱动命令均由联锁机柜发送至继电器接口柜，再由接口柜发送至相应的继电器线圈，并控制室外各设备执行相应命令。下文以道岔驱动原理图为例进行分析。

图8所示为道岔驱动电路。由图8可以看出，当联锁机柜具备驱动条件后，输入一对24 V直流电源直接经联锁机柜零层通过接口柜再到组合侧面端子，使继电器吸起工作，达到驱动的目的。因此，驱动条件的模拟可通过直接制做一对24 V直流电源输入笔，并拔掉接口柜至联锁机柜的接口插头，直接由接口柜插头处驱动即可（图9）。

图8 道岔驱动电路

图9 道岔驱动条件模拟示意图

2.4.2 采集信息的模拟校对

设计图纸各设备的状态采集电路中，联锁软件所需信息来源于相应继电器的工作状态（即继电器吸起或落下）的采集信息，多数是组合柜内的继电器吸起后通过前接点为联锁机柜的零层传送正极性24 V直流电源。下文以道岔表示采集电路为例进行分析（图10）。

根据单动道岔表示信息采集电路原理，可制作一个带有24 V采集表示灯的测试笔，蓝线接采集电源24 V负极，在接口柜的接口端子板处进行测量，按照设计图纸中相应的采集表对各种采集信息进行测量，表示灯点亮，则配线正确，反之则存在问题，需按照配线图进行故障处理。

2.5 驱动、采集信息的联机校对

（1）微机联锁机柜以及与联锁相关的机柜内设备安装、配线完成后，对驱动、采集信息进行联机校对前，须先针对机柜进行单体上电调试。

（2）各机柜单体上电调试完成后，运行微机联锁软件，软件正常工作后方可接通联锁机柜与继电器接口柜的连接电缆，连接电缆的插头应固定良好，避免出现松动接触不良的现象。

（3）采用联锁软件发出各种驱动命令，核对相应设备的动作状态是否与联锁机柜驱动、采集板显示的信息一致，如果信息不一致，需按照设计图纸查找原因。

2.6 模拟联锁试验

依据设计图纸中的联锁表进行进路联锁试验，在联锁试验过程中，使用模拟条件模拟室外列车运行，模拟联锁表中的各项敌对进路、延时解锁、保护进路、延续进路等条件。

施工单位与系统集成商进行联锁试验完成后，可以由监理、业主组织各单位进行联锁预验收。

图10 道岔表示信息采集电路

2.7 室内外设备一致性试验

（1）室外设备安装条件具备后，可进行设备安装、电缆绝缘测试、配线，完成分线盘处电缆配线的逐一校对，并进行线间绝缘及对地测试，完全满足设计要求后即可进行单体调试。

（2）进行单体调试前，首先需拆除室内分线盘上的道岔模拟条件和信号机模拟条件，继续保持计轴模拟条件，以避免影响单体调试的工作效率。

（3）在完成影响室内外主要设备一致性试验的所有设备的调试后，再进行紧急关闭按钮、安全门、计轴磁头的调试。

（4）室内外设备一致性试验完成后，将室内分线盘处的所有配线紧固，即可进行信号微机联锁系统验收。

3 结语

本文对地铁信号微机联锁系统模拟试验进行的研究是笔者多年实际工程经验的总结，采用该方法进行微机联锁系统试验，所制作的模拟条件可重复利用，不仅提高了工作效率，还节约了工程成本。该方法不仅适用于地铁工程，还可在铁路工程中改进使用，具有一定推广和应用价值。

[1] 中华人民共和国交通运输部. JT/T 1091-2016 有轨电车试运营基本条件[S]. 北京：人民交通出版社，2016.

[2] 北京市规划委员会. DB11/995-2013 城市轨道交通工程设计规范[S]. 北京：中国建筑工业出版社，2013.

Since the installation of outdoor equipment for the Metro signal system is mostly restricted by other prophase works, and computerized interlocking softwares are adopted mostly in the Metro signal systems in our country, the system’s commissioning period is long and its construction schedule is tight, therefore, the researches of computerized interlocking simulation test for Metro signal system are becoming more important. The emphasis is given to researches of interlocking system simulation test for Metro signal, which is conducted under the outdoor conditions unsatisfied, completed in a short period, so as for improving the efficiency of equipment installation, commissioning and acceptance, and providing certain references for construction of Metro signal systems.

Computerized interlocking; simulation test; repeater; simulation condition

U231.7

B

1007-936X(2018)02-0074-06

2017-05-11

10.19587/j.cnki.1007-936x.2018.02.020

蒙占刚.中铁电气化局集团第一工程有限公司，工程师。