彭 湃

(中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢(xún)集團(tuán)有限公司, 北京 100055)

三開(kāi)道岔是指由一個(gè)方向可通向三個(gè)方向的道岔，它由1股直線鋼軌、2股曲線鋼軌、2對(duì)尖軌、3副轍叉組成，中間轍叉的心軌理論尖端在中線上。當(dāng)?shù)匦螚l件限制，不可能有足夠的長(zhǎng)度來(lái)排列2組單開(kāi)道岔時(shí)，才采用三開(kāi)道岔。通常在編組站、貨場(chǎng)、機(jī)務(wù)段內(nèi)鋪設(shè)。圖1為三開(kāi)道岔的模擬示意。

圖1 三開(kāi)對(duì)稱(chēng)道岔模擬示意

對(duì)稱(chēng)三開(kāi)道岔采用半割線型曲線尖軌、曲線轍叉、轍后設(shè)整鑄短軌，是縮短駝峰頭部、節(jié)省用地、提高編解效率較好的平面形式。國(guó)鐵中還未使用過(guò)。上海市軌道交通10號(hào)線有部分道岔采用60 kg/m鋼軌9號(hào)對(duì)稱(chēng)三開(kāi)道岔[1]，尚屬首例。三開(kāi)道岔的控制方式不只1種。以下僅介紹分析1種控制方式。

1 對(duì)稱(chēng)三開(kāi)道岔的室外設(shè)計(jì)

1組三開(kāi)道岔可視為2組單開(kāi)道岔，有直向、左向、右向3種開(kāi)通位置。每組單開(kāi)道岔的轉(zhuǎn)轍設(shè)備由1臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)和2臺(tái)密貼檢查器及相應(yīng)安裝裝置組成，一組對(duì)稱(chēng)三開(kāi)道岔的轉(zhuǎn)轍設(shè)備需2臺(tái)轉(zhuǎn)轍機(jī)和4臺(tái)密貼檢查器及相應(yīng)安裝裝置。適用于車(chē)站信號(hào)室內(nèi)設(shè)備為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，室外三開(kāi)道岔配套的轉(zhuǎn)轍設(shè)備為三相交流380 V電液轉(zhuǎn)轍機(jī)和密貼檢查器[2-3]。

以面向道岔尖軌方向看，安裝在左側(cè)的轉(zhuǎn)轍機(jī)定義為A機(jī)，安裝在右側(cè)的轉(zhuǎn)轍機(jī)定義為B機(jī)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，每組三開(kāi)道岔需加設(shè)JM-A型密貼檢查器。該密貼檢查器共設(shè)2組。A機(jī)1組，B機(jī)1組。每組密貼檢查器包括密貼側(cè)(和轉(zhuǎn)轍機(jī)同側(cè))和斥離側(cè)(和轉(zhuǎn)轍機(jī)異側(cè))，需成對(duì)安裝。

2 道岔的開(kāi)通方向分析及時(shí)序分析

依據(jù)A、B轉(zhuǎn)轍機(jī)的安裝位置，定義A、B轉(zhuǎn)轍機(jī)的動(dòng)作桿伸出位置為定位，動(dòng)作桿的縮入位置為反位。A機(jī)控制①、③尖軌，B機(jī)控制②、④尖軌。

2.1 開(kāi)通方向分析

A轉(zhuǎn)轍機(jī)為定位，B轉(zhuǎn)轍機(jī)為定位，三開(kāi)道岔開(kāi)通直向，如圖2所示。

圖2 道岔開(kāi)通直向示意

A轉(zhuǎn)轍機(jī)為反位(拉動(dòng)①、③)，B轉(zhuǎn)轍機(jī)為定位，三開(kāi)道岔開(kāi)通右向，如圖3所示。

圖3 道岔開(kāi)通右向示意

A轉(zhuǎn)轍機(jī)為定位，B轉(zhuǎn)轍機(jī)為反位(拉動(dòng)②、④)，三開(kāi)道岔開(kāi)通左向，如圖4所示。

圖4 道岔開(kāi)通左向示意

2.2 A、B轉(zhuǎn)轍機(jī)時(shí)序分析

如使三開(kāi)道岔開(kāi)通右向，必須先操縱B轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換至定位，再操縱A轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換至反位。(如果先操縱A機(jī)，控制電路必須自動(dòng)完成先操縱B機(jī)轉(zhuǎn)換至定位后，再操縱A轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換至反位)。

如使三開(kāi)道岔開(kāi)通左向，必須先操縱A轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換至定位，再操縱B轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換至反位。(如果先操縱B機(jī)，控制電路必須自動(dòng)完成先操縱B機(jī)轉(zhuǎn)換至定位后，再操縱A轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換至反位)。

如使三開(kāi)道岔開(kāi)通直向，必須操縱A、B轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換至定位。

以上邏輯在控制電路中分析。

3 室內(nèi)控制電路的設(shè)計(jì)

A、B轉(zhuǎn)轍機(jī)分別采用單獨(dú)控制電路[4-7]，A、B機(jī)的啟動(dòng)電路原理一樣，以A機(jī)為例，控制電路見(jiàn)圖5。

圖5 轉(zhuǎn)轍機(jī)控制電路

通過(guò)三級(jí)控制電路完成對(duì)道岔的控制。

第一級(jí)控制電路是1DQJ3-4勵(lì)磁電路：檢查聯(lián)鎖條件，確定能否接收控制命令。在人工操縱道岔(選路時(shí)DCJ↑或FCJ↑，單操時(shí)經(jīng)檢查沒(méi)進(jìn)行區(qū)段鎖閉和進(jìn)路鎖閉SJ↑)，又經(jīng)2DQJ141檢查道岔需要轉(zhuǎn)換后，勵(lì)磁吸起。

第二級(jí)控制電路是2DQJ的轉(zhuǎn)級(jí)電路：確定道岔轉(zhuǎn)換的方向。1DQJF↑使2DQJ轉(zhuǎn)級(jí)。

第三級(jí)控制電路是1DQJ1-2自閉電路：接通并檢查電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作電路的正常工作。1DQJ↑、2DQJ轉(zhuǎn)級(jí)后，接通道岔動(dòng)作電路。1DQJ1-2檢查電動(dòng)機(jī)的正常動(dòng)作而自閉。道岔轉(zhuǎn)換到底后由轉(zhuǎn)轍機(jī)的自動(dòng)開(kāi)閉器的動(dòng)作接點(diǎn)切斷動(dòng)作電路，BHJ↓，1DQJ↓。

三相交流電源任一相斷電，轉(zhuǎn)轍機(jī)不得啟動(dòng)，只要轉(zhuǎn)換過(guò)程中任一相斷電，轉(zhuǎn)轍機(jī)應(yīng)立即停止轉(zhuǎn)換。時(shí)間繼電器TJ在1DQJ吸起開(kāi)始計(jì)時(shí)，延時(shí)13 s吸起，轉(zhuǎn)轍機(jī)若在13 s內(nèi)未能轉(zhuǎn)換完畢，切斷1DQJ自閉回路和1DQJF勵(lì)磁回路，切斷電動(dòng)機(jī)電路，使電動(dòng)機(jī)不致長(zhǎng)期空轉(zhuǎn)而被燒毀。道岔表示繼電器應(yīng)檢查牽引道岔的轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換到規(guī)定位置以及相應(yīng)密貼檢查器的狀態(tài)。

除滿(mǎn)足上述條件外，還必須操縱A(B)轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換至反位，控制電路必須自動(dòng)完成先操縱B(A)機(jī)轉(zhuǎn)換至定位后，再操縱A(B)轉(zhuǎn)轍機(jī)轉(zhuǎn)換至反位。為此，在每組電路組合中增加1個(gè)XDJ(先動(dòng)作繼電器)來(lái)完成此項(xiàng)技術(shù)要求，AXDJ的勵(lì)磁回路和自閉回路見(jiàn)圖6，電路分析如下(以操縱A機(jī)反位為例)。

圖6 A機(jī)XDJ吸起及自閉電路

AXDJ勵(lì)磁回路：AFCJ↑，如果此時(shí)B機(jī)在定位，則無(wú)需要B機(jī)動(dòng)作。若此時(shí)B機(jī)在反位，BDBJ↓則AXDJ3-4線圈勵(lì)磁，AXDJ↑。此時(shí)因?yàn)锳機(jī)1DQJ勵(lì)磁回路中串了B機(jī)DBJ的前接點(diǎn)，所以A機(jī)不能動(dòng)作。

AXDJ自閉回路：AXDJ↑，此時(shí)B2DQJ在接通后接點(diǎn)(因?yàn)锽機(jī)在反位)，所以B1DQJ↑，在BDBJ未吸起時(shí)(未從反位轉(zhuǎn)換到定位時(shí))，AXDJ保持吸起。如圖7所示。

圖7 B機(jī)1DQJ勵(lì)磁電路

B1DQJ↑則B機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)B機(jī)轉(zhuǎn)換到定位時(shí)，BDBJ↑，切斷AXDJ自閉回路。

待B機(jī)轉(zhuǎn)換到位，大約需要7s時(shí)間，此時(shí)如果聯(lián)鎖驅(qū)起的FCJ能夠保持吸起，則此時(shí)，BDBJ↑則A1DQJ開(kāi)始勵(lì)磁。如果FCJ已經(jīng)落下，BDBJ↑切斷AXDJ自閉回路，由于AXDJ采用JWXC—H340繼電器，一般情況下AXDJ的緩放時(shí)間>1DQJ吸起時(shí)間+1DQJF吸起時(shí)間，則A1DQJ可以勵(lì)磁吸起，就是在AXDJ緩放過(guò)程中完成A1DQJ勵(lì)磁吸起過(guò)程。但在最不利情況下，如果AXDJ的緩放時(shí)間<1DQJ吸起時(shí)間+1DQJF吸起時(shí)間，則A機(jī)未能完成轉(zhuǎn)換過(guò)程。如圖8所示。

圖8 A機(jī)1DQJ勵(lì)磁電路

通過(guò)此種原理，若A機(jī)在反位，需要操縱B機(jī)至反位時(shí)，電路先自動(dòng)完成A機(jī)到定位后，再操縱B機(jī)至反位。同理，若B機(jī)在反位，需要轉(zhuǎn)換A機(jī)至反位時(shí)，先完成B機(jī)到定位轉(zhuǎn)換后，再操縱A機(jī)至反位。

4 典型類(lèi)型的道岔控制設(shè)計(jì)

三開(kāi)對(duì)稱(chēng)道岔在城市軌道交通上海地鐵10號(hào)線中首次應(yīng)用，如圖9所示，并于2010年4月通車(chē)運(yùn)營(yíng)。在設(shè)計(jì)該種道岔類(lèi)型時(shí)，不僅要滿(mǎn)足地鐵相應(yīng)的規(guī)范要求[8-10]，同時(shí)對(duì)特殊的邏輯關(guān)系通過(guò)聯(lián)鎖軟件重點(diǎn)處理。

圖9 三開(kāi)對(duì)稱(chēng)道岔的特殊站形示意

從圖9可以看出，1、5號(hào)為1組對(duì)稱(chēng)三開(kāi)道岔，3、7號(hào)為2組單開(kāi)道岔。該種典型道岔邏輯關(guān)系在考慮1、5號(hào)道岔動(dòng)作的同時(shí)，需要對(duì)3、7號(hào)道岔進(jìn)行邏輯分析，通過(guò)信號(hào)技術(shù)使道岔動(dòng)作一致，保證列車(chē)運(yùn)營(yíng)的安全[11-12]。在三開(kāi)道岔正常動(dòng)作的前提下，1、3號(hào)狀態(tài)一致，5、7號(hào)狀態(tài)一致。為保證安全和效率，在圖9的站場(chǎng)布局中的這4組道岔的動(dòng)作關(guān)系操作原則如下：

(1)1號(hào)鎖在定位時(shí)，3號(hào)也應(yīng)鎖在定位，但5號(hào)和7號(hào)應(yīng)該可以動(dòng)作；

(2)1號(hào)鎖在反位時(shí)，3號(hào)也應(yīng)鎖在反位，5號(hào)和7號(hào)應(yīng)該鎖在定位；

(3)1/5號(hào)鎖閉時(shí)，3號(hào)和7號(hào)也應(yīng)鎖閉；

(4)5號(hào)鎖在定位時(shí)，7號(hào)也應(yīng)鎖在定位，但1號(hào)和3號(hào)應(yīng)該可以動(dòng)作；

(5)5號(hào)鎖在反位時(shí)，7號(hào)也應(yīng)鎖在反位，1號(hào)和3號(hào)鎖在定位。

根據(jù)以上操作原則，對(duì)這4組道岔的合理的邏輯處理方式為：

1/3號(hào)作為一組雙動(dòng)處理，5/7號(hào)作為一組雙動(dòng)處理。聯(lián)鎖為這幾組道岔作如下輸出：1/3-DCJ，1/3-FCJ，3-SJ；5/7-DCJ，5/7-FCJ，7-SJ；1/5-SJ。聯(lián)鎖需要采集以下輸入條件：1/3-DBJ，1/3-FBJ；5/7-DBJ，5/7-FBJ。

對(duì)應(yīng)于上述的動(dòng)作關(guān)系，在聯(lián)鎖軟件輸出條件時(shí)作如下關(guān)系處理：

(1)1/3輸出FCJ和DCJ需檢查7號(hào)的SJ是否在鎖閉狀態(tài)；

(2)5/7輸出DCJ和FCJ需檢查3號(hào)的SJ 是否在鎖閉狀態(tài)；

(3)3號(hào)和7號(hào)的DCJ/FCJ/SJ中檢查1/5號(hào)的SJ；

(4)如果有1組在反位，則所有的SJ落下鎖閉。

5 結(jié)語(yǔ)

圖9中的道岔類(lèi)型在地鐵中首次應(yīng)用，對(duì)控制車(chē)站規(guī)模，節(jié)省土建投資有積極的作用。通過(guò)1、5號(hào)采用對(duì)稱(chēng)三道岔的控制原理，3、7號(hào)的控制電路中加入相應(yīng)道岔的邏輯條件技術(shù)來(lái)保證行車(chē)安全，運(yùn)營(yíng)2年來(lái)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，基本不需要維護(hù)。但對(duì)于圖5中的道岔邏輯關(guān)系，如果把1/3號(hào)作為一組雙動(dòng)處理，5/7號(hào)作為一組雙動(dòng)處理，同時(shí)由聯(lián)鎖控制輸出1/3-DCJ，1/3-FCJ，1/3-SJ；5/7-DCJ，5/7-FCJ，5/7-SJ，即在道岔控制電路中的SJ做出調(diào)整，由1、3號(hào)共用1/3-SJ，5、7號(hào)共用5/7-SJ。在邏輯電路中，不體現(xiàn)1、5號(hào)道岔的關(guān)系，通過(guò)聯(lián)鎖軟件保證1/3號(hào)、5/7號(hào)只能同時(shí)一組反位動(dòng)作。

[1] 梁宏波.上海申通60 kg/m軌9號(hào)對(duì)稱(chēng)三開(kāi)道岔技術(shù)特征及加工工藝[J].現(xiàn)代城市軌道交通，2012(5):41-43．

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[12] 上海市建設(shè)和管理委員會(huì).DGJ08—109—2004 城市軌道交通設(shè)計(jì)系統(tǒng)規(guī)范[S].上海：上海建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)定額管理總站，2004.