唐大勇

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司,西安 710043)

Tukimachi-Angren鐵路信號系統(tǒng)接口電路設(shè)計創(chuàng)新

唐大勇

(中鐵第一勘察設(shè)計院集團有限公司,西安 710043)

摘 要:以烏茲別克斯坦Tukimachi-Angren鐵路電氣化工程為背景,為了滿足烏茲別克斯坦鐵路的運輸組織和信號控制要求,對信號設(shè)計中遇到的俄式半自動閉塞接口電路、俄式轉(zhuǎn)轍機控制表示接口電路、信號機點燈特殊接口電路、股道封鎖接口電路進行方案研究和技術(shù)創(chuàng)新,提出具體電路解決方案,其處理方法和設(shè)計電路合理可行,并在實踐工程中得到成功應(yīng)用,達到了預(yù)期設(shè)計目的,尤其是中俄信號設(shè)備的融合設(shè)計為中俄信號設(shè)備的結(jié)合使用提供了成功范例。

關(guān)鍵詞:信號系統(tǒng);接口電路;計算機聯(lián)鎖;俄式單線半自動閉塞;股道封鎖

1 概述

烏茲別克斯坦Tukimachi-Angren鐵路位于塔什干州境內(nèi),是烏茲別克斯坦首都塔什干與安哥連地區(qū)之間的一條重要客貨運通道,線路全長約114km。該線路電氣化工程完工后,大大縮短了塔什干至安哥連的列車通行時間,提高了運輸能力,對沿線地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展有著舉足輕重的作用。

烏茲別克斯坦鐵路主要建設(shè)于20世紀70年代前蘇聯(lián)時期,經(jīng)過幾十年的運營實踐形成了本國獨特的運營要求[1],在運輸組織、信號控制等方面與中國鐵路都有差異,具有自身的一些特殊性。在Tukimachi-Angren鐵路電氣化改造工程實施過程中,結(jié)合烏茲別克斯坦鐵路的特殊性、電路安全性和中俄設(shè)備的差異性等特點對信號系統(tǒng)接口電路設(shè)計進行論證研究,解決了一些關(guān)鍵性技術(shù)問題,在接口電路設(shè)計方面取得了一些成果。

2 信號系統(tǒng)接口電路設(shè)計

2.1 俄式單線半自動閉塞接口電路設(shè)計

烏茲別克斯坦 Tukimachi-Angren鐵路線的Ozodlik、Aakhangren和Akcha車站都有外部專用線在運營,專用線車站配置俄式繼電型電氣集中聯(lián)鎖和俄式單線半自動閉塞。由于專用線相關(guān)線路與車站不在本線電氣化改造工程范圍內(nèi),為避免對專用線車站閉塞設(shè)備進行改造,又不影響專用線運輸作業(yè),上述3站與專用線間的閉塞在本站按俄式單線半自動閉塞原理進行設(shè)計,采用中國計算機聯(lián)鎖與俄式半自動閉塞結(jié)合方案實現(xiàn)與專用線車站的俄式單線繼電半自動閉塞接口,由本站計算機聯(lián)鎖完成俄式半自動閉塞的邏輯運算[1-2]。此方案實現(xiàn)了中國計算機聯(lián)鎖與烏茲別克斯坦既有俄式單線繼電半自動閉塞設(shè)備的平滑連接。

2.1.1 俄式單線半自動閉塞簡要介紹[2-6]

俄式單線半自動閉塞兩站閉塞設(shè)備之間采用1對閉塞外線連接,與中國單線半自動閉塞一樣在這一對外線上要傳送構(gòu)成各個閉塞環(huán)節(jié)的所有信號。因此,除了運用不同極性直流脈沖閉塞信號外,電路在發(fā)送或接受一個閉塞信號以后,就應(yīng)轉(zhuǎn)換一種狀態(tài),以準備接受或發(fā)送下一個信號。電路的各個狀態(tài)反映了按程序辦理閉塞的每一個動作。

俄式單線半自動閉塞發(fā)車站向接車站申請辦理閉塞時需要5步完成整個閉塞過程:首先發(fā)車站值班員向接車站值班員電話請求閉塞,發(fā)車站不需按壓任何閉塞按鈕;第二步接車站同意接車時值班員按下同意接車按鈕,接車站發(fā)出同意接車正極性電源,接車站通知出發(fā)繼電器因電壓過低不能吸起,發(fā)車站線路繼電器(XLJ)吸起,有極轉(zhuǎn)為前接點閉合;第三步發(fā)車站辦理發(fā)車進路開放發(fā)車信號,發(fā)車站向接車站發(fā)通知出發(fā)負極性電源,發(fā)車站與接車站閉塞電源電壓疊加,使接車站通知出發(fā)繼電器(TCJ)吸起并自閉;第四步預(yù)告列車到達接車站,列車壓入接車站接近控制區(qū)段時,接車站控制臺發(fā)出語音通知或接近電鈴鳴響,列車出清接近控制區(qū)段,進入股道,語音通知停止或接近電鈴?fù)Ｖ锅Q響;第五步列車全部到達,接車站值班員按下到達按鈕,接車站TCJ落下,接車站向發(fā)車站發(fā)送短時的列車到達負極性電源,發(fā)車站無極XLJ吸起,有極轉(zhuǎn)為后接點閉合,無極XLJ因接車站到達繼電器的落下而斷電落下,閉塞過程完成。

2.1.2 俄式單線半自動閉塞線路繼電器接口電路設(shè)計

根據(jù)采用計算機聯(lián)鎖完成俄式單線半自動閉塞邏輯運算的設(shè)計方案[2],Ozodlik、Aakhangren和Akcha車站設(shè)計的俄式單線半自動閉塞線路繼電器接口電路圖見圖1。該接口電路滿足了在辦理閉塞過程中既能夠正確及時地接收對方站送來的正負極性閉塞信息又能夠正確及時地向?qū)Ψ秸景l(fā)送負極性閉塞信息的要求[6],電路經(jīng)現(xiàn)場試驗后獲得信息發(fā)送時機和發(fā)送延續(xù)時間的數(shù)值,完成了與對方專用線車站俄式單線繼電半自動閉塞的成功對接,圖中線路繼電器(XLJ)采用俄羅斯直流無極有極混合繼電器,通知出發(fā)繼電器(TCJ)采用中國緩放型繼電器。

圖1 俄式單線半自動閉塞線路繼電器接口電路

2.1.3 俄式單線半自動閉塞與計算機聯(lián)鎖的采驅(qū)接口設(shè)計[6,7]

針對俄式單線半自動閉塞動作邏輯,為配合半自動閉塞電路完成閉塞過程中電路狀態(tài)的轉(zhuǎn)換,計算機聯(lián)鎖僅需要針對半自動閉塞驅(qū)動和采集5個繼電器信息。驅(qū)動的繼電器有負電繼電器(FDJ)、閉塞按鈕繼電器(BAJ)和到達回執(zhí)繼電器(DHJ)3個繼電器,采集通知出發(fā)繼電器(TCJ)和線路繼電器(XLJ)信息,線路繼電器需要采集無極和有極兩組接點。

2.1.4 計算機聯(lián)鎖控制臺設(shè)置的半自動閉塞操縱按鈕和表示燈[5]

(1)按鈕

同意接車按鈕,到達按鈕,事故按鈕和復(fù)原按鈕。

(2)表示燈

接車表示燈:同意接車表示燈,鄰站通知出發(fā)表示燈。

發(fā)車表示燈:鄰站同意發(fā)車表示燈,開放出發(fā)信號表示燈,區(qū)間占用表示燈。

2.2 俄式轉(zhuǎn)轍機控制表示接口電路設(shè)計

Tukimachi-Angren鐵路道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備采用俄羅斯CΠ6型三相交流轉(zhuǎn)轍機[2],轉(zhuǎn)轍機動作電源為三相交流220V,表示電源為單相交流220V,動作電流為2A,采用五線制控制電路。為確保俄式轉(zhuǎn)轍機的室內(nèi)控制與表示接口電路與中國計算機聯(lián)鎖實現(xiàn)平滑對接,首先對中俄轉(zhuǎn)轍機參數(shù)進行了分析比較,然后又對俄方轉(zhuǎn)轍機控制表示電路和國內(nèi)的五線制交流轉(zhuǎn)轍機控制表示電路[7,8]進行了分析比較,最后決定轉(zhuǎn)轍機控制表示電路完全采用俄方電路邏輯方案,僅用中國繼電器構(gòu)成計算機聯(lián)鎖的采集驅(qū)動電路。

與中國五線制轉(zhuǎn)轍機控制表示電路類似,俄羅斯轉(zhuǎn)轍機控制表示電路由斷相保護器(ΦΚ -75)、表示變壓器(БΚ -75)及相關(guān)繼電器條件構(gòu)成,反映道岔控制、轉(zhuǎn)換與表示動作的情況[8]。俄羅斯轉(zhuǎn)轍機控制表示接口電路見圖2,圖中控制表示電路自身驅(qū)動的一啟動繼電器(1DQJ)、二啟動繼電器(2DQJ)和表示繼電器(OK)采用俄羅斯繼電器,啟動轉(zhuǎn)轍機控制電路的定位操縱繼電器(DCJ)、反位操縱繼電器(FCJ)和鎖閉繼電器(SJ)采用中國繼電器,反映道岔位置狀況的定位表示繼電器(DBJ)和反位表示繼電器(FBJ)亦采用中國繼電器,計算機聯(lián)鎖驅(qū)動DCJ、FCJ和SJ,采集DBJ和FBJ條件。為便于現(xiàn)場安裝和維護維修,將轉(zhuǎn)轍機控制表示電路中采用的中國繼電器和俄羅斯繼電器分別獨立設(shè)計成2個組合,一個組合放置中國繼電器,另一個組合放置俄羅斯斷相保護器、表示變壓器和俄羅斯繼電器

圖2 俄羅斯轉(zhuǎn)轍機控制表示接口電路

(1DQJ、2DQJ和OK繼電器),將站內(nèi)所有道岔使用的俄羅斯繼電設(shè)備集中安裝在一個或多個獨立的組合柜上,避免了兩類繼電器由于安裝尺寸不同帶來的設(shè)備訂貨和安裝問題。

2.3 信號機點燈特殊接口電路設(shè)計

2.3.1 進站信號機獨立回線點燈電路設(shè)計

國內(nèi)進站信號機的綠燈、黃燈和2黃燈普遍都是按共用回線設(shè)計,同時燈絲繼電器也普遍按不能同時亮燈的幾個燈泡可以共用一個燈絲繼電器的原則設(shè)計[9]。該烏茲別克斯坦項目進站信號機點燈電路要求全部采用獨立回線點燈電路,對于每個燈泡采用獨立的燈絲繼電器監(jiān)督燈泡的完整性,利用計算機聯(lián)鎖驅(qū)動的LJ、UJ、2UJ、YXJ、閃光繼電器和燈絲繼電器等直接構(gòu)成室內(nèi)點燈電路。進站信號機黃燈點燈電路見圖3。

圖3 進站信號機黃燈點燈電路

2.3.2 LED信號機閃光電路設(shè)計

Tukimachi-Angren鐵路采用新光源LED信號機。根據(jù)俄羅斯信號設(shè)置與顯示技術(shù)要求,本工程進站、進路和駝峰信號機等都需要閃光顯示[3,10],而國內(nèi)LED信號機閃光顯示時經(jīng)常發(fā)生點燈電路中電流太小引起DJ落下,造成信號關(guān)閉的問題。為解決此問題,在點燈電路中首先設(shè)計了閃光繼電器,利用閃光繼電器的吸起落下來使信號燈進行閃光,結(jié)合信號機獨立回線點燈方案,為保證信號燈在閃光滅燈期間燈絲繼電器能夠可靠吸起,我們在閃光繼電器的吸起回路設(shè)置了一個旁路電阻,該旁路電阻能夠使信號燈在滅燈狀態(tài)時燈絲繼電器一直保持吸起。該電路在設(shè)備開通運營后運行穩(wěn)定。進站信號機黃燈閃光電路見圖3。

2.4 股道封鎖系統(tǒng)(PTO)與聯(lián)鎖系統(tǒng)的接口設(shè)計

烏茲別克斯坦PTO系統(tǒng)是為保證車站股道的檢修、裝卸等作業(yè)安全,對股道實施封鎖的一種防護系統(tǒng)。車站值班員根據(jù)計劃對已滿線或正在檢修的股道進行封鎖后,關(guān)鍵道岔防護至其他股道,聯(lián)鎖系統(tǒng)無法向被封鎖的股道辦理列車和調(diào)車作業(yè),直至PTO系統(tǒng)解除股道封鎖[1,2]。

2.4.1 PTO系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備

在車輛控制室設(shè)有PTO控制臺,PTO控制臺上設(shè)有需要實施股道封鎖各股道的控制按鈕和表示燈,表示燈平時滅燈。車站計算機控制臺上設(shè)有股道封鎖各股道的同意按鈕和股道封鎖表示燈,表示燈平時滅燈。PTO系統(tǒng)與車站聯(lián)鎖系統(tǒng)之間通過聯(lián)系電纜實現(xiàn)兩系統(tǒng)之間的信息傳輸。

2.4.2 PTO系統(tǒng)作業(yè)操作流程

(1)實施股道封鎖

車輛部門PTO值班員與車站值班員電話聯(lián)系后,車輛值班員按下相應(yīng)股道PTO封鎖按鈕,車站控制臺股道封鎖表示燈閃紅燈,經(jīng)車站值班員確認同意后,值班員按下控制臺相應(yīng)股道PTO同意按鈕,車站控制臺封鎖表示燈及PTO控制臺上表示燈亮穩(wěn)定紅燈,這時股道封閉,股道兩端關(guān)鍵道岔防護至其他股道,聯(lián)鎖系統(tǒng)不能辦理進出該股道的所有列車、調(diào)車作業(yè)。

(2)解除股道封鎖

當需要解除股道封鎖時PTO值班員與車站值班員電話聯(lián)系后,PTO值班員拉出PTO封鎖按鈕,PTO控制臺上紅燈滅燈,車站控制臺閃紅燈,車站值班員拉出相應(yīng)股道PTO同意按鈕后車站控制臺紅燈立即滅燈,股道封鎖解除。

2.4.3 PTO系統(tǒng)與計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)接口電路設(shè)計

根據(jù)PTO系統(tǒng)作業(yè)操作流程,PTO系統(tǒng)與計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的接口電路見圖4,PTOJ、WPTOJ的采集驅(qū)動電路略。為保證電路故障導(dǎo)向安全,PTOJ常態(tài)吸起,WPTOJ常態(tài)落下。

電路動作順序:申請封鎖PTO值班員按下PTO按鈕→PTOJ↓,車站聯(lián)鎖檢查PTOJ↓后控制臺表示燈閃紅燈,車站值班員按下PTO同意按鈕,車站聯(lián)鎖驅(qū)動WPTOJ↑,PTO控制盤上表示燈和車站控制臺表示燈均亮穩(wěn)定紅燈;解除封鎖PTO值班員拉出PTO按鈕→PTOJ↑,PTO控制臺上紅燈滅燈,車站聯(lián)鎖檢查PTOJ↑后表示燈閃紅燈,車站值班員拉出PTO同意按鈕,車站聯(lián)鎖驅(qū)動WPTOJ↓,車站控制臺紅燈滅燈,股道封鎖解除。

圖4 PTO系統(tǒng)與計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)接口電路

3 結(jié)語

烏茲別克斯坦Tukimachi-Angren鐵路信號系統(tǒng)接口電路設(shè)計技術(shù)創(chuàng)新內(nèi)容實現(xiàn)了業(yè)主的系統(tǒng)功能要求,達到了預(yù)期目的,電路設(shè)計科學(xué)合理,現(xiàn)場運用效果良好,為列車安全運行提供了技術(shù)保障。接口電路的設(shè)計創(chuàng)新,尤其是涉及與俄羅斯信號設(shè)備的接口設(shè)計,為中俄信號設(shè)備的結(jié)合使用提供了成功范例,能夠?qū)窈箢愃菩盘栂到y(tǒng)工程設(shè)計起到參考和借鑒作用,同時也為中國信號設(shè)備在中亞地區(qū)的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻:

[1] 馬書元.烏茲別克坦圖基馬奇至安哥連鐵路信號系統(tǒng)[J].鐵路通信信號工程技術(shù),2011(3):84 -87.

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

[3] 俄聯(lián)邦交通部.UDC656.2(083.96),俄羅斯聯(lián)邦鐵路鐵路技術(shù)管理規(guī)程[S].莫斯科:“榮譽”勛章運輸出版社,1993.

[4] 俄聯(lián)邦交通部.UDC083.13,俄羅斯聯(lián)邦鐵路列車運行規(guī)則[S].莫斯科:“榮譽”勛章運輸出版社,1993.

[5] 孫金銑.俄羅斯式單線繼電半自動閉塞簡介[J].哈爾濱鐵道科技,1995(4):34 -36.

[6] 李慎軍.淺談俄式半自動閉塞繼電器動作邏輯關(guān)系[J].哈爾濱鐵道科技,2006(2):16 -17.

[7] 董昱,劉曉娟,黨建武,等.安全列車間隔控制系統(tǒng)[M].蘭州:蘭州大學(xué)出版社,2002.

[8] 北京全路通信信號研究設(shè)計院.交流道岔控制電路圖冊[R].北京:北京全路通信信號研究設(shè)計院,2005.

[9] 何文卿.6502電氣集中電路(修訂本)[M].2版.北京:中國鐵道出版社,2003.

[10]俄聯(lián)邦交通部.UDC656.25,俄羅斯聯(lián)邦鐵路信號規(guī)則[S].莫斯科:“榮譽”勛章運輸出版社,1993.

中圖分類號:U284

文獻標識碼:A

文章編號:1004 -2954(2012)12 -0106 -04

收稿日期:2012-03-20

作者簡介:唐大勇(1980—),男,工程師,2003年畢業(yè)于蘭州交通大學(xué)自動化專業(yè),工學(xué)學(xué)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