劉 龍

（合肥城市軌道交通有限公司，230001，合肥∥工程師）

聯(lián)鎖設(shè)備全電子化一直是國(guó)內(nèi)信號(hào)行業(yè)研究發(fā)展的方向。按照國(guó)務(wù)院推動(dòng)“雙創(chuàng)”工作要求，經(jīng)合肥市政府主管部門(mén)批示，合肥軌道交通2號(hào)線停車(chē)場(chǎng)全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)試用平臺(tái)采用合肥工大高科信息科技股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“合肥工大高科”）自主研發(fā)的GKI-33e型聯(lián)鎖系統(tǒng)。

合肥軌道交通2號(hào)線停車(chē)場(chǎng)既有的系統(tǒng)及設(shè)備包括：信號(hào)系統(tǒng)為通號(hào)DS6-60型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖及ITM-A100型ATS（列車(chē)自動(dòng)監(jiān)控）系統(tǒng)；室外軌道占用檢查設(shè)備為科安達(dá)TAZ II/S295計(jì)軸，轉(zhuǎn)轍機(jī)為三項(xiàng)交流五線制，信號(hào)機(jī)為交流110 V LED（發(fā)光二極管）發(fā)光盤(pán)型。

新增試用并行聯(lián)鎖系統(tǒng)為合肥工大高科GKI-33e型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用二乘二取二結(jié)構(gòu)，由上位機(jī)（控顯機(jī)）、聯(lián)鎖機(jī)、通信機(jī)、I/O（輸入/輸出）模塊和維修機(jī)5部分組成。上位機(jī)負(fù)責(zé)人機(jī)交互；聯(lián)鎖機(jī)負(fù)責(zé)互鎖信息運(yùn)算；通信機(jī)負(fù)責(zé)各個(gè)I/O模塊間，以及上位機(jī)、聯(lián)鎖機(jī)、維修機(jī)的信息交互控制；I/O電子模塊是新增聯(lián)鎖設(shè)備的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)，取代了原有繼電器組合電路，負(fù)責(zé)室外設(shè)備的驅(qū)動(dòng)采集和單元電路內(nèi)部邏輯計(jì)算；維修機(jī)負(fù)責(zé)操作過(guò)程及系統(tǒng)狀態(tài)信息記錄，整個(gè)系統(tǒng)除維修機(jī)外均為雙套冗余配置。

1 雙聯(lián)鎖并用原則

1.1 并機(jī)原則

（1）為降低頻繁開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)浪涌電流對(duì)聯(lián)鎖設(shè)備產(chǎn)生的沖擊，2套聯(lián)鎖常態(tài)均處于開(kāi)機(jī)態(tài)，互為熱備。

（2）為提升系統(tǒng)容錯(cuò)性，新增的GKI-33e型聯(lián)鎖系統(tǒng)的切換啟用需要執(zhí)行雙確認(rèn)流程。

（3）雙套聯(lián)鎖并行使用物理隔離方案。即增加隔離切換柜將2套聯(lián)鎖系統(tǒng)上下位機(jī)的輸入輸出進(jìn)行完全電氣隔離。

1.2 切換電路設(shè)計(jì)原則

雙套聯(lián)鎖系統(tǒng)并用的關(guān)鍵在于驅(qū)動(dòng)采集電路、接口電路和電源的切換設(shè)計(jì)。根據(jù)并機(jī)原則，雙套聯(lián)鎖并行切換柜使用繼電器組合方式實(shí)現(xiàn)。

（1）按照故障導(dǎo)向安全原則設(shè)置切換繼電器。其落下?tīng)顟B(tài)默認(rèn)為既有DS6-60型聯(lián)鎖系統(tǒng)，為安全側(cè)。切換繼電器吸起狀態(tài)為試用GKI-33e型聯(lián)鎖系統(tǒng)。

（2）切換繼電器根據(jù)負(fù)載負(fù)荷，設(shè)置不同類(lèi)型的繼電器。

（3）軌道電路通過(guò)共同采集計(jì)軸設(shè)備輸出GJ（軌道繼電器）的不同接點(diǎn)組來(lái)反映室外軌道占用或空閑狀態(tài)。為確保任何狀態(tài)下室外設(shè)備單一受控，當(dāng)一套聯(lián)鎖設(shè)備上線運(yùn)行時(shí)，切斷另一套聯(lián)鎖的GJ采集電源，造成切除離線的聯(lián)鎖系統(tǒng)軌道全部處于占用狀態(tài)，同時(shí)由于軌道的占用鎖閉，上位機(jī)信號(hào)開(kāi)放與道岔操縱也得到控制。

（4）2套聯(lián)鎖下位機(jī)送出的驅(qū)動(dòng)電源分別接通隔離切換柜繼電器的前后接點(diǎn)，通過(guò)繼電器固有故障安全屬性保證室外信號(hào)機(jī)與轉(zhuǎn)轍機(jī)驅(qū)動(dòng)電源的唯一性。

（5）為防止雙套聯(lián)鎖通過(guò)切換繼電器切換電源時(shí)，繼電器接點(diǎn)不同步所產(chǎn)生的大電流拉弧隱患，雙套聯(lián)鎖設(shè)備均采用各自獨(dú)立電源屏供電。

2 雙套聯(lián)鎖系統(tǒng)工程實(shí)施方案

系統(tǒng)切換分為電氣部分硬件切換和控顯軟件切換2部分。按照并用容錯(cuò)原則，新增試用GKI-33e型聯(lián)鎖系統(tǒng)的切換啟用需要通過(guò)聯(lián)控操作，即：通過(guò)使用GKI-33e型聯(lián)鎖系統(tǒng)控顯機(jī)軟切換控制與轉(zhuǎn)動(dòng)切換柜切換開(kāi)關(guān)雙套流程來(lái)實(shí)現(xiàn)。

按照故障導(dǎo)向安全原則系統(tǒng)滿足bypast（ ）要求。鑒于DS6-60型聯(lián)鎖一直處于熱備狀態(tài)，一旦切換柜故障QHJ（切換繼電器）落下，DS6-60型聯(lián)鎖下位機(jī)立刻獲取室外設(shè)備驅(qū)采控制權(quán)限，在上位機(jī)執(zhí)行上電解鎖后即可實(shí)現(xiàn)對(duì)室外設(shè)備的操控。圖1為雙聯(lián)鎖系統(tǒng)切換原理圖。

圖1 雙聯(lián)鎖系統(tǒng)切換原理圖

2.1 隔離切換柜設(shè)計(jì)方案

隔離切換柜是整個(gè)系統(tǒng)電氣部分隔離切換的核心部件，采用繼電器組合作為切換執(zhí)行單元，由切換開(kāi)關(guān)、ZQHJ（總切換繼電器）和QHJ組成。

（1）繼電器選型：為提高電路可靠性，消除混電故障可能造成設(shè)備誤動(dòng)作，選用有極加強(qiáng)繼電器JYJXC160/260作為ZQHJ；為避免大電流拉弧隱患選用無(wú)極加強(qiáng)繼電器JWJXC-480作為轉(zhuǎn)轍設(shè)備的QHJ，選用偏極繼電器JPXC1000作為其余設(shè)備QHJ。

（2）電氣切換動(dòng)作時(shí)序：切換開(kāi)關(guān)控制ZQHJ動(dòng)作吸起，ZQHJ吸起控制QHJ動(dòng)作吸起，最終由QHJ的接點(diǎn)組實(shí)現(xiàn)對(duì)GJK聯(lián)鎖下位機(jī)切換上線，如圖2所示。

圖2 切換柜動(dòng)作時(shí)序圖

（3）電路設(shè)計(jì)：因ZQHJ為有極繼電器，故將切換開(kāi)關(guān)13、14與23、24兩組接點(diǎn)分別接通表示GKI-33e與DS6-60兩路極性相反的KZ/KF電源，控制ZQHJ14線圈動(dòng)作。所有QHJ的14線圈采用并聯(lián)方式連接，按照直流電源雙斷控制安全原則，由ZQHJ1的111、112節(jié)點(diǎn)組控制QHJ1/4線圈KZ電源，ZQHJ2的111、112節(jié)點(diǎn)組控制QHJ1/4線圈KF電源。當(dāng)切換開(kāi)關(guān)接通13、14節(jié)點(diǎn)時(shí)，ZQHJ1/2線圈得到14方向電流，ZQHJ1/2吸起，隨后所有QHJ的14線圈通過(guò)ZQHJ1/2的111、112接點(diǎn)得電吸起。圖3為切換柜電路原理圖。

2.2 聯(lián)鎖上位機(jī)切換方式

在GKI-33e聯(lián)鎖系統(tǒng)控顯機(jī)上單獨(dú)設(shè)置了切換按鈕、計(jì)數(shù)器和表示燈（“DS6”按鈕、“GKI”按鈕、“故障”表示燈、“DS6”主用表示燈和“GKI”主用表示燈），在辦理切換時(shí)伴隨由語(yǔ)音報(bào)警。點(diǎn)擊GKI按鈕，彈出密碼窗口，輸入正確的密碼后，GKI黃色按鈕處于按下?tīng)顟B(tài)，“GKI”字符變?yōu)?0s倒計(jì)時(shí)，在倒計(jì)時(shí)時(shí)間內(nèi)完成隔離切換柜上旋轉(zhuǎn)切換旋鈕，則GKI黃色表示燈點(diǎn)亮并伴有“系統(tǒng)切換完成”的語(yǔ)音提示，此時(shí)停車(chē)場(chǎng)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖就由GKI-33e聯(lián)鎖系統(tǒng)控制，DS6-60無(wú)法再控制室外現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備。在倒計(jì)時(shí)時(shí)間內(nèi)，如果未執(zhí)行旋鈕切換，需要重新辦理。反之同理，切換回DS6-60的方法只需點(diǎn)擊DS6按鈕并轉(zhuǎn)換切換旋鈕即可。

圖3 切換柜電路原理圖

2.3 聯(lián)鎖下位機(jī)驅(qū)動(dòng)采集電路的切換

下位機(jī)驅(qū)采電路的切換通過(guò)在分線盤(pán)前端的切換柜實(shí)現(xiàn)。QHJ接線原則為前接點(diǎn)連接GKI-33e型聯(lián)鎖系統(tǒng)下位機(jī)I/O模塊電路，后接點(diǎn)連接DS6-60型聯(lián)鎖組合電路，中接點(diǎn)連接分線盤(pán)室外電纜。

場(chǎng)內(nèi)驅(qū)動(dòng)電路為信號(hào)機(jī)與轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)作電路，場(chǎng)內(nèi)采集部分為計(jì)軸GJ以及正線接口電路。

（1） 場(chǎng)內(nèi)驅(qū)動(dòng)電路：驅(qū)動(dòng)電路主要是轉(zhuǎn)轍機(jī)與信號(hào)電路。室外轉(zhuǎn)轍機(jī)QHJ布置在切換柜的1—4層，信號(hào)機(jī)QHJ布置在7—10層。轉(zhuǎn)轍機(jī)X1—X5線使用QHJ第一和第二組加強(qiáng)接點(diǎn)進(jìn)行切換，信號(hào)機(jī)XJZ/XJF電源的控制切換全部通過(guò)QHJ第1—4組接點(diǎn)控制，QHJ吸起GKI-33e型聯(lián)鎖系統(tǒng)控制室外轉(zhuǎn)轍機(jī)與信號(hào)機(jī)，QHJ落下DS6-60型聯(lián)鎖控制室外轉(zhuǎn)轍機(jī)與信號(hào)機(jī)。圖4為轉(zhuǎn)轍機(jī)與信號(hào)機(jī)電路切換原理圖。

（2） 場(chǎng)內(nèi)采集電路：場(chǎng)內(nèi)采集主要為計(jì)軸GJ?？瓢策_(dá)TAZ II/S295計(jì)軸系統(tǒng)通過(guò)對(duì)室外計(jì)軸磁頭的狀態(tài)采集，驅(qū)動(dòng)相應(yīng)區(qū)段的GJ。GJ使用JWXC1700型安全繼電器，JWXC1700共計(jì)8組接點(diǎn)，DS-60型聯(lián)鎖雙系雙采已用2組GJ，故新增GKI聯(lián)鎖單獨(dú)采集第7組空接點(diǎn)。根據(jù)并用原則，一系上線需切段另一系采集電源，將DS6-60型聯(lián)鎖的IOZ與GKI-33e型聯(lián)鎖的KZ兩路采集電源分別入切換柜，通過(guò)切換柜ZQHJ1與ZQHJ2的12節(jié)點(diǎn)組將兩路采集電源在系統(tǒng)切換時(shí)同步轉(zhuǎn)換，使離線聯(lián)鎖的GJ采集全部失電。圖5為GJ采集電路切換原理圖。

圖4 轉(zhuǎn)轍機(jī)與信號(hào)機(jī)電路切換原理圖

圖5 GJ采集電路切換原理圖

（3）與正線場(chǎng)聯(lián)接口電路：停車(chē)場(chǎng)與正線的分界點(diǎn)分別位于XZC/SC和XZR/SR信號(hào)機(jī)處。XZC/XZR和轉(zhuǎn)換軌（G2421/G2419/G2422/G2420）為正線控制；SC和SR為停車(chē)場(chǎng)控制。SCQJ和SRQJ為停車(chē)向正線發(fā)車(chē)請(qǐng)求繼電器，SCG和SRG作為正線入場(chǎng)進(jìn)路的保護(hù)區(qū)段同時(shí)也是XZR/XZC的接近軌。當(dāng)排列正線至停車(chē)場(chǎng)進(jìn)路時(shí)需要檢查SCG和SRG空閑狀態(tài)、SCZCJ與SRZCJS（CZ/SRZ照查繼電器）吸起以及SC/SR紅燈燈絲繼電器（DJ）吸起；當(dāng)排列停車(chē)場(chǎng)至正線的進(jìn)路時(shí)需檢查轉(zhuǎn)換軌（G2421/G2419和G2422/G2420） 的空閑、XZC/XZR照查繼電器（XZCZCJ/XZRZCJ）吸起、XZC/XZR點(diǎn)燈繼電器（XZCDJ/XZRDJ）以及SC/SR請(qǐng)求繼電器（SCQJ/SRQJ）吸起。場(chǎng)聯(lián)接口邊界信息使用復(fù)示繼電器進(jìn)行傳遞，供電方式為采集側(cè)負(fù)責(zé)復(fù)示繼電器驅(qū)動(dòng)電源供給。

既有正線場(chǎng)聯(lián)接口電路切換分為2部分。一是將送出的正線采集所需條件復(fù)示繼電器驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行切換，通過(guò)切換柜QH1層QHJ7第5/7兩組接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電源雙斷控制。前接點(diǎn)接通DS6系統(tǒng)的CL（場(chǎng)聯(lián)）電源，后接點(diǎn)接通GKI的CL（場(chǎng)聯(lián)）電源。對(duì)于正線送來(lái)的邊界信息（XZC/XZR的DJ、ZCJ、LXJ、YXJ、轉(zhuǎn)換軌GJ狀態(tài)）直接進(jìn)入切換柜QH1/2組合，通過(guò)QHJ第三組接點(diǎn)進(jìn)行切換，后接點(diǎn)接通DS6-60型聯(lián)鎖采集的各個(gè)復(fù)示繼電器，前節(jié)點(diǎn)接通GKI采集所用的零散模塊。二是將正線送來(lái)復(fù)示繼電器的驅(qū)動(dòng)電源進(jìn)行切換，同樣通過(guò)切換柜QH1/2組合將驅(qū)動(dòng)電源分別送入DS6-60型聯(lián)鎖的組合與GKI的零散模塊。當(dāng)QHJ吸起正線送來(lái)的CL電源送入GKI零散模塊，并通過(guò)模塊將聯(lián)鎖控制邊界信息驅(qū)動(dòng)電源送出；當(dāng)QHJ落下正線送來(lái)的CL電源通過(guò)DS6-60型聯(lián)鎖組合內(nèi)部SC/SR的 DJ、LXJ、YXJ、GJ、ZCJ、QJ 等接點(diǎn)分別將 CL 電源送出驅(qū)動(dòng)正線的復(fù)示繼電器。圖6為停車(chē)場(chǎng)與正線接口電路原理圖。

2.4 ATS系統(tǒng)設(shè)備接口

既有ATS系統(tǒng)設(shè)備與DS6-60型聯(lián)鎖系統(tǒng)采用RS422串口連接。聯(lián)鎖系統(tǒng)通過(guò)串口，把停車(chē)場(chǎng)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息傳遞給ATS系統(tǒng)。增設(shè)GKI-33e型聯(lián)鎖系統(tǒng)后，為提高切換設(shè)備的抗干擾性，2套系統(tǒng)采用光電隔離轉(zhuǎn)換方式實(shí)現(xiàn)2套聯(lián)鎖上位機(jī)與ATS主機(jī)的交叉互連和切換。

2套聯(lián)鎖上位機(jī)雙系的串口電信號(hào)通過(guò)光電轉(zhuǎn)換設(shè)備變?yōu)楣庑盘?hào)，轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)通過(guò)光電并接轉(zhuǎn)換設(shè)備進(jìn)行交叉互聯(lián)，轉(zhuǎn)換設(shè)備的切換控制信號(hào)由轉(zhuǎn)換柜的QHJ提供，切換末端變?yōu)殡娦盘?hào)后由RS422串口交叉互聯(lián)回ATS兩系。圖7為ATS切換電路原理圖。

3 結(jié)語(yǔ)

創(chuàng)新是一個(gè)行業(yè)發(fā)展的根本，但在軌道交通設(shè)備領(lǐng)域，對(duì)于安全等級(jí)要求較高的信號(hào)系統(tǒng)，為新型產(chǎn)品提供既有線試驗(yàn)平臺(tái)，一直是業(yè)界的難題。本文提出的雙套聯(lián)鎖系統(tǒng)并行設(shè)計(jì)案例只是新設(shè)備試用的一種具體形態(tài)，在軌道交通信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展日新月異的今天，不斷涌出的新產(chǎn)品都要面臨成熟度的考驗(yàn)，只有在確保安全的前提下多為新技術(shù)提供一個(gè)試驗(yàn)平臺(tái)才能推動(dòng)我國(guó)軌道交通信號(hào)技術(shù)不斷向前發(fā)展。

圖6 停車(chē)場(chǎng)與正線接口電路原理圖

圖7 ATS切換電路原理圖

［1］ 中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范：GB 50157—2013［S］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2013.

［2］ 中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)技術(shù)裝備專(zhuān)業(yè)委員會(huì).城市軌道交通裝備技術(shù)規(guī)范：CZJS/T 0030—2015［S］，北京：中國(guó)城市軌道交通協(xié)會(huì)技術(shù)裝備專(zhuān)業(yè)委員會(huì)，2015.

［3］王鐵軍.合肥市軌道交通2號(hào)線工程施工圖——龍崗?fù)＼?chē)場(chǎng)［R］.合肥：合肥城市軌道交通有限公司，2016.

［4］ 朱仰瑞.CBTC模式下的信號(hào)系統(tǒng)點(diǎn)燈方案［J］.城市軌道交通研究，2015（S2）：15-16.

［5］ 凌祝軍.CBTC中的聯(lián)鎖技術(shù)研究［J］.鐵道通信信號(hào)，2009（9）：12-14.