车站直控远程信号机点灯方案讨论

蔡菁华

(北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070)

国内铁路路网广阔，站场复杂，为满足特定的运输需求，部分铁路车站存在由车站直接控制无配线/中继站信号机点灯的需求。目前现有的区间最远无配线站/中继站与车站的距离是20 km，车站按最不利情况电缆可控制距离最远2 km，而区间最远理论计算值能达到15 km，无法满足现有最远的无配线站/中继站的点灯需求。为了解决上述问题，现对信号机点灯电路进行分析。

1 现有信号机点灯电路

普速铁路中，信号机点灯主要由以下内容组成：室内电源；室内点灯隔离变压器；室内点灯电路（含监督室外信号机的灯丝继电器DJ和实现逻辑功能的相关继电器）；室外传输电缆；室外点灯单元（含变压器和灯丝转换继电器）；灯泡/LED灯盘。

从信号机点灯控制方式上，划分为车站信号机点灯、区间信号机点灯两种。车站信号机点灯和区间信号机点灯的根本区别是信号开放的控制，车站信号机点灯有信号开放继电器（XJ），而区间信号机点灯（通常指区间通过信号机点灯）因常态显示允许信号，所以无信号开放继电器（XJ）。两种类型的信号机点灯电路都是通过灯丝继电器（DJ）来监督室外点灯的完整性。

1.1 车站信号机点灯电路

车站信号机点灯电路通常包括：进站、出站、调车、进路等信号机点灯电路。如图1所示，以进站信号机点灯电路进行说明。

图1 车站进站信号机点灯原理示意Fig.1 Schematic diagram of home signal lighting circuit

室内电源：采用AC 200 V交流50 Hz电源供电。

室内点灯变压器：通常情况下，车站信号机点灯电路可不采用点灯隔离变压器，此点灯隔离变压器的作用是防止室外混线造成信号机错误点亮；图1中采用1：1变比，仅起隔离作用的BXG-35变压器，即入端 AC 200 V，出端AC 200 V。

室内点灯电路：因车站信号机有信号开放继电器（XJ）的条件，并满足在继电电路接点转换时，不导致错误，需要监督点灯回路的DJ具备一定的缓放功能，所以通常采用带有150 ms 缓放时间的JZXC-H18或JZXC-H18F型继电器。具体继电器参数如表1所示。

表1 信号机室内灯丝继电器（DJ）参数Tab.1 Indoor fi lament relay (DJ) parameters for signal

室外传输电缆：通常可采用普通非屏蔽数字信号电缆，电缆传输距离是根据室内DJ继电器参数和室外点灯单元所消耗的电流进行计算的。通常信号电缆采用的单芯电缆直径为1 mm，其1 km的电阻约为23.5 Ω。

室外点灯单元：点灯单元通常采用BX1-34点灯变压器，其一次侧为AC 180 V、 220 V，二次侧为AC 16 V、14 V、13 V；室内点灯电路回路电流按 0.158 A 计。

灯泡：信号灯泡采用12 V/25 W（30 W）灯泡或LED发光盘；采用LED时，根据《LED铁路信号机构通用技术条件》（TB/T 4242-2010）的规定，其点灯回路和点灯单元应能适配采用灯泡时的技术要求，即LED发光盘与采用灯泡的信号机点灯基本一致。

1.2 区间信号机点灯电路

区间信号机点灯电路通常是指区间通过信号机点灯电路。如图2所示，具体说明如下。

图2 区间通过信号机点灯原理示意Fig.2 Schematic diagram of block signal lighting circuit

室内电源：与车站信号机相同；采用AC 200 V交流50 Hz电源供电。

室内点灯变压器：通常情况下，区间通过信号机较车站信号机距离远，因此需要增设升压变压器；一般采用BGY2-80型变压器，一次侧输入AC 200 V，二次侧额定电流0.32 A时，有AC 200～310 V共9档可调。

室内点灯电路：区间通过信号机常态为允许信号，根据规范也没有要求在允许灯光熄灭时改点为低一级的信号显示，因此电路没有信号开放继电器（XJ）；所监督区间通过信号机点灯回路的DJ通常采用无缓放的JXC-16/16型继电器，具体继电器参数如表1所示。

室外传输电缆：与车站信号机相同。

室外点灯单元：与车站信号机相同。

灯泡：与车站信号机相同。

2 车站、区间信号机点灯控制距离

现有信号机点灯电缆的控制距离如公式（1）所示计算所得，根据现有组成信号机点灯的相关条件，并结合工程设计的实际情况进行计算：

公式（1）中：l— 电缆长度/m；

U— 供电电源电压/V；

UB— 点灯变压器一次侧的额定电压/V；

ΔUDJ— 灯丝继电器通过额定电流时，该继电器的电压损失/V；

i— 在次级线圈接有额定负载情况下，信号变压器初级线圈加额定电压时的电流值/A，通常情况下按回路电流0.158 A计；

Re— 有关配线的连接线电阻/Ω，通常按0.5 Ω计列；

r— 信号电缆每米的电阻值/Ω，通常直径为1 mm的信号电缆此电阻值为0.0 235 Ω；

ZQ— 点灯电路去线数；

ZH— 点灯电路回线数；

n— 共用回线同时点灯数量。

从公式（1）可以得出以下车站、区间信号机点灯线缆控制距离。

车站信号机点灯，DJ采用JZXC-H18时：U=220，UB=180，ΔUDJ=5，站内点灯同时点单灯且不考虑加芯时，经计算后l=4 702 m；同时点2灯且不考虑加芯时，经计算后l=3 135 m。

车站信号机点灯，DJ采用JZXC-H18F时：U=220，UB=180，ΔUDJ=16.7，站内点灯同时点单灯且不考虑加芯时，经计算后l=3 127 m；同时点2灯且不考虑加芯时，经计算后l=2 085 m。

区间信号机点灯，DJ采用JXC-16/16时，U=310，UB=180，ΔUDJ=16.7，区间点灯按同时点单灯且不考虑加芯时，经计算后l=15 247 m。

3 无配线站/中继站信号电缆直控

无配线/中继站由车站直接控制信号机点灯，存在以下问题。

增加电缆芯线提高控制距离，信号点灯电缆通常是不考虑增加芯线延长控制距离。原因如图3所示，当增加的回线断线时，虽然室外信号机的灯泡不会点亮，但监督室外点灯完整性的DJ电路还能形成回路，因此可能会造成DJ不能可靠落下，存在安全隐患。

图3 信号机点灯加芯断线原理示意Fig.3 Schematic diagram of extended wire broken of signal lighting circuit

DJ的使用，因车站信号机点灯电路中有XJ，为避免信号机灯光转换时，使DJ短时落下造成错误显示或将XJ打掉，所以车站信号点灯DJ采用具有150 ms缓放JZXC-H18/H18F继电器，不能采用无缓放功能JXC-16/16区间DJ继电器；因此无配线车站信号机点灯也应采用此继电器。JZXC-H18/H18F配合BGY2-80型升压变压器，理论上可以控制到11.2 km（采用JZXC-H18，点双灯）、16.8 km（采用JZXC-H18，点单灯）。如图4所示，每根芯线与芯线之间、每根芯线与电缆金属护套间都存在分布电容；当电缆超长使用时，分布电容将随着电缆增长而增大。因此当信号机点灯断丝时，会通过线间分布电容沟通点灯回路，当DJ的释放值较小时，可能造成DJ不能可靠落下。根据表1所示，JZXC-H18/H18F的释放值不大于40 mA，JXC-16/16不大于80 mA，若将区间采用的JXC-16/16改为JZXC-H18/H18F后，是否合适无法依靠纯理论计算得出，这个因素和采用的线缆型号、屏蔽线使用情况、接地良好性、电缆长短等都直接相关。

图4 信号机点灯回路分布电容原理示意Fig.4 Schematic diagram of distributed capacitance of signal lighting circuit

4 结论

目前无配线站/中继站的设置方式及其配置相关信号设备是经过理论和实践结合的结果。当车站直接控制信号机距离过长而无法满足DJ可靠工作时，目前现有色灯信号机点灯体系下的信号设备无法完成对室外点灯完整性的监督。

综上所述，建议由DJ监督灯丝完好方式改为对信号机点灯光源直接监测方式。直接采集信号机点灯光源的设备需具备温度、大气压力、湿度、震动等室外环境适应性。该设备应具备对LED发光盘照明亮度的逻辑判断，并具备向计算机联锁安全可靠提供LED发光状态信息的条件。由于LED发光状态信息直接参与计算机联锁逻辑运算，故直接采集信号机点灯光源的设备应符合SIL4级标准。车站计算机联锁直接采集信号机点灯光源发光状态信息后，进行逻辑运算输出，可实现对远程信号机的可靠控制。