馬 銳 胡春鳳 楊曉波

隨著我國鐵路事業(yè)的逐步發(fā)展，對軌道電路安全性的要求也逐漸提高，稍有疏忽，將危及行車安全。為實現(xiàn)移頻電碼化信號的正確驅(qū)動與發(fā)送，需搭建較為復(fù)雜的繼電電路和監(jiān)測電路，這使得實際設(shè)計和施工中需要較多繼電器，這些繼電器成本較高，且會在機(jī)房占用較大空間，也不方便現(xiàn)場維護(hù)［1-6］。因此，移頻電碼化信號驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)運而生，它是實現(xiàn)區(qū)段正確編碼的重要基礎(chǔ)，而移頻電碼化驅(qū)動模塊是該系統(tǒng)的核心組成部分。本文將重點分析移頻電碼化信號驅(qū)動系統(tǒng)中驅(qū)動模塊的原理與組成，詳細(xì)分析四顯示自動閉塞區(qū)段情況下移頻電碼化驅(qū)動模塊的編碼模式，并給出對于賽音溫都日站的應(yīng)用情況。

1 移頻電碼化驅(qū)動模塊

移頻電碼化信號驅(qū)動系統(tǒng)主要由冗余聯(lián)鎖下位機(jī)（IPS）、全電子通信模塊（EIOCOM）、移頻電碼化驅(qū)動模塊（CDDM） 及發(fā)碼器（FM） 組成，如圖1 所示［7］。其中，移頻電碼化驅(qū)動模塊CDDM是移頻電碼化信號驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)軌道區(qū)段編碼的關(guān)鍵組件，它通過IPS 獲取編碼和發(fā)碼命令，并向FM 發(fā)送編碼信號，驅(qū)動FM 產(chǎn)生相應(yīng)的移頻信號，同時根據(jù)發(fā)碼命令選擇發(fā)送移頻信號的軌道區(qū)段，將編碼信號發(fā)送到相應(yīng)的軌道區(qū)段。

圖1 移頻電碼化信號驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

CDDM 主要由中央邏輯處理模塊、編碼模塊、發(fā)碼模塊、電源模塊、發(fā)碼器報警繼電器FBJ 采集模塊、自檢及安全處理模塊以及相應(yīng)的隔離防護(hù)模塊組成，如圖2 所示。每一個電碼化模塊可控制8 路編碼信號和4路發(fā)碼信號。

圖2 CDDM 內(nèi)部原理圖

1）中央邏輯處理模塊：是電碼化模塊的邏輯運算核心，采用二取二的設(shè)計，綜合協(xié)調(diào)各個模塊銜接，處理控制命令和采集信息。

2） 編碼模塊：在中央邏輯處理模塊的控制下，輸出編碼信息，控制發(fā)碼器的編碼條件。

3）發(fā)碼模塊：在中央邏輯處理模塊的控制下，輸出發(fā)碼信息，控制發(fā)碼區(qū)段的選擇。

4）FBJ 采集模塊：對發(fā)碼器的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)督，當(dāng)發(fā)現(xiàn)發(fā)碼器故障時上傳FBJ 信息。

5）自檢及安全保護(hù)模塊：通過相應(yīng)的自檢設(shè)計，判斷電碼化模塊各器件的健康狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)有異常發(fā)生，則進(jìn)行安全保護(hù)，關(guān)斷所有輸出。

2 工作原理

傳統(tǒng)的移頻電碼化控制是通過計算機(jī)聯(lián)鎖運算出發(fā)碼條件，通過一系列繼電器組合來給發(fā)碼器編碼；再根據(jù)列車走行的位置，通過軌道繼電器等控制發(fā)碼區(qū)段的選擇［8］。

CDDM 采用電子化器件替代傳統(tǒng)的繼電器編發(fā)碼電路，直接控制發(fā)碼器的編碼控制端以及發(fā)碼區(qū)段的選擇，減少了施工調(diào)試的復(fù)雜度，縮小了占用的空間。CDDM 工作原理見圖3。

圖3 CDDM 工作原理圖

CDDM 經(jīng)全電子通信模塊EIOCOM，從聯(lián)鎖下位機(jī)IPS 獲取編碼命令和發(fā)碼命令。CDDM 內(nèi)部的邏輯處理單元根據(jù)所收到的命令，控制編碼端口給出相應(yīng)的編碼信號，發(fā)碼器FM 收到該編碼信號后，產(chǎn)生對應(yīng)的移頻電碼化信號，當(dāng)列車進(jìn)入相應(yīng)區(qū)段時，IPS 再發(fā)送相應(yīng)的指令給CDDM，CDDM 通過控制發(fā)碼端口，控制向?qū)?yīng)的區(qū)段發(fā)出移頻信號。

FBJ 采集模塊周期性地采集FBJ 狀態(tài)，并將該狀態(tài)發(fā)送給EIOCOM，進(jìn)而發(fā)送給IPS 及維護(hù)設(shè)備。

考慮到車站站型多種多樣，進(jìn)路區(qū)段有多有少，編碼信息可多達(dá)18 種，如果針對每一種應(yīng)用開發(fā)一種板卡，則成本較高，備品備件也無法通用，因此，CDDM 可設(shè)計成靈活組合和拆分的應(yīng)用模式。單個CDDM 模塊支持2 種應(yīng)用模式：一種為外接1 臺發(fā)送器的“8 路編碼+4 路發(fā)碼”；另一種為外接2 臺發(fā)送器的“4 路編碼+2 路發(fā)碼”［7］。

3 應(yīng)用模式

針對四顯示自動閉塞制式，結(jié)合平面站場圖站場內(nèi)區(qū)段發(fā)碼的可能情況分析，CDDM 模塊的模式選擇和多模塊組合使用時，CDDM 模塊應(yīng)以發(fā)碼器為單位，由該發(fā)碼器關(guān)聯(lián)的信號機(jī)顯示對應(yīng)的碼序和發(fā)碼區(qū)段的數(shù)量，共同決定CDDM 模塊的數(shù)量及模式選擇。

3.1 “4 路編碼+2 路發(fā)碼”模式

當(dāng)存在2 個發(fā)碼器對應(yīng)的碼序不超過4 種、對應(yīng)的需發(fā)碼區(qū)段不超過2 個時，可采用一塊CDDM板外接2 個發(fā)碼器的“4 路編碼+2 路發(fā)碼”模式，將2 個發(fā)碼器的編發(fā)碼組合實現(xiàn)。

以圖4 所示四顯示自動閉塞制式的站場圖為例。信號機(jī)X3 的可能顯示為紅、黃、綠黃、綠［9］，但因X3 至S 的進(jìn)路為側(cè)線發(fā)車進(jìn)路，故X3 在側(cè)線發(fā)車進(jìn)路建立且信號開放時，無論前方有幾個閉塞分區(qū)空閑，均發(fā)雙黃碼UU；在發(fā)車進(jìn)路未建立或X3 信號未開放時，則發(fā)紅黃碼HU［10］。即X3 可以發(fā)的碼序為HU 與UU，其外方的區(qū)段有股道3G。信號機(jī)S3 與X3 類似，也為側(cè)線發(fā)車信號，即S3的可發(fā)碼序與X3 一致，也為HU 與UU，其外方也僅有股道3G。

綜上，X3 與S3 的可能碼序均為2 種，可發(fā)碼的區(qū)段也均為1 個，故可采用外接2 個發(fā)碼器的“4 路編碼+2 路發(fā)碼”模式，即可達(dá)到一塊CDDM板實現(xiàn)2 個信號機(jī)對應(yīng)的2 個區(qū)段的發(fā)碼?！? 路編碼+2 路發(fā)碼”模式見圖5。

圖4 四顯示自動閉塞制式示例

圖5 “4 路編碼+2 路發(fā)碼”模式

由圖5 可知，“4 路編碼+2 路發(fā)碼”模式時，對CDDM 板的FBJ 采集、編碼信號及發(fā)碼信號端口均進(jìn)行了拆分使用。

3.2 “8 路編碼+4 路發(fā)碼”模式

當(dāng)存在發(fā)碼器對應(yīng)的碼序超過4 種，或?qū)?yīng)的發(fā)碼區(qū)段超過2 個時，則不可采用CDDM 板的“4 路編碼+2 路發(fā)碼”模式，而需使用CDDM 模塊的“8 路編碼+4 路發(fā)碼”模式。此時，一方面CDDM 模塊可單獨外接發(fā)碼器，實現(xiàn)既不超過8 路編碼、也不超過4 路發(fā)碼的場景；另一方面也可將CDDM 模塊的FBJ 采集、編碼信號及發(fā)碼信號進(jìn)行組合，實現(xiàn)超過8 路編碼、不超過4 路發(fā)碼，不超過8 路編碼、超過4 路發(fā)碼，超過8 路編碼、超過4 路發(fā)碼但不超過8 路發(fā)碼等場景。

以圖4 中進(jìn)站信號機(jī)X 為例，其可能的發(fā)碼情況如下。

1）若未建立以信號機(jī)X 為始端的進(jìn)路，即X顯示紅燈時，對應(yīng)碼序為紅黃碼HU。

2）若建立以信號機(jī)X 為始端的引導(dǎo)進(jìn)路，即X 顯示紅白燈時，對應(yīng)碼序為紅白碼HB。

3）若建立以信號機(jī)X 為始端的正線接車進(jìn)路，且發(fā)車信號XI 未開放，即X 顯示黃燈時，對應(yīng)碼序為黃碼U。

4）若建立以信號機(jī)X 為始端的側(cè)線接車進(jìn)路，且發(fā)車信號X3 未開放，即X 顯示雙黃燈時，對應(yīng)碼序為雙黃碼UU。

5）若建立以信號機(jī)X 為始端的側(cè)線接車進(jìn)路，且發(fā)車信號X3 開放時，因建立的是側(cè)線發(fā)車進(jìn)路，股道發(fā)送雙黃UU 碼，則X 對應(yīng)碼序為黃2 碼U2。

6）若建立以信號機(jī)X 為始端的正線接車進(jìn)路，且發(fā)車信號XI 開放黃燈，表示前方有1 個閉塞分區(qū)空閑，即X 顯示綠黃燈時，對應(yīng)碼序為綠碼LU。

7）若建立以信號機(jī)X 為始端的正線接車進(jìn)路，且發(fā)車信號XI 開放綠黃顯示，表示前方有2 個閉塞分區(qū)空閑，即X 顯示綠燈時，對應(yīng)碼序為綠碼L［10］。

綜上，信號機(jī)X 可以發(fā)的碼序為HU、HB、U、UU、U2、LU、L，其外方的區(qū)段僅有接近區(qū)段JG，共計7 路編碼，1 路發(fā)碼。信號機(jī)X 對應(yīng)的碼序不超過8 路編碼，對應(yīng)的區(qū)段也未超過4 路發(fā)碼，但因超過4 路編碼，故不可采用“4 路編碼+2 路發(fā)碼”模式，而需單獨使用一塊CDDM 板，才可實現(xiàn)區(qū)段的發(fā)碼。此時CDDM 板與發(fā)碼設(shè)備的連接見圖6。

針對超過8 路編碼、不超過4 路發(fā)碼，不超過8 路編碼、超過4 路發(fā)碼，超過8 路編碼、超過4 路發(fā)碼但不超過8 路發(fā)碼等場景，CDDM 板的FBJ 采集、編碼信號及發(fā)碼信號的組合情況各有不同。當(dāng)碼序超過8 路編碼，但區(qū)段未超過4 路發(fā)碼時，需2 塊CDDM 板，共用FBJ 采集，擴(kuò)展編碼信號；當(dāng)碼序不超過8 路編碼，但其對應(yīng)的區(qū)段超過4 路發(fā)碼時，需共用發(fā)碼輸入信號，擴(kuò)展發(fā)碼輸出信號；若編碼超過8 路、發(fā)碼超過4 路但不超過8 路發(fā)碼時，需共用發(fā)碼輸入信號及FBJ 采集信號，擴(kuò)展編碼信號及發(fā)碼輸出信號，以此類推。

3.3 應(yīng)用分析

在賽音溫都日站的編碼應(yīng)用中，綜合考慮該站的可編碼碼序及可發(fā)碼區(qū)段，發(fā)現(xiàn)本站需編碼區(qū)段的可編碼碼序不超過4 路，各類可發(fā)碼個數(shù)也不超過2 路，故僅采用了“4 路編碼+2 路發(fā)碼”的應(yīng)用模式。這種可據(jù)實際站場進(jìn)行靈活搭配的使用形式，既為現(xiàn)場應(yīng)用節(jié)省了板卡數(shù)量，也使板卡上的通道得到了有效的利用和分配。

圖6 “8 路編碼+4 路發(fā)碼”模式，不超過8 路編碼、4 路發(fā)碼場景

4 結(jié)語

本文根據(jù)CDDM 模塊的原理及組成，并針對四顯示自動閉塞制式，結(jié)合站場圖，分析了不同碼序及區(qū)段情況對應(yīng)的CDDM 模塊的應(yīng)用場景，對采用電碼化模塊的工程應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)作用。賽音溫都日站的應(yīng)用，也為后續(xù)移頻電碼化驅(qū)動模塊的使用提供了應(yīng)用基礎(chǔ)。本次僅對“4 路編碼+2 路發(fā)碼”的編碼模式進(jìn)行了實際站場應(yīng)用，而“8 路編碼+4 路發(fā)碼”編碼模式及該模式下各組合形式的實際應(yīng)用還需進(jìn)一步驗證。