彭 湃
(中鐵工程設計咨詢集團有限公司, 北京 100055)
三開道岔是指由一個方向可通向三個方向的道岔,它由1股直線鋼軌、2股曲線鋼軌、2對尖軌、3副轍叉組成,中間轍叉的心軌理論尖端在中線上。當?shù)匦螚l件限制,不可能有足夠的長度來排列2組單開道岔時,才采用三開道岔。通常在編組站、貨場、機務段內鋪設。圖1為三開道岔的模擬示意。
圖1 三開對稱道岔模擬示意
對稱三開道岔采用半割線型曲線尖軌、曲線轍叉、轍后設整鑄短軌,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。國鐵中還未使用過。上海市軌道交通10號線有部分道岔采用60 kg/m鋼軌9號對稱三開道岔[1],尚屬首例。三開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組三開道岔可視為2組單開道岔,有直向、左向、右向3種開通位置。每組單開道岔的轉轍設備由1臺轉轍機和2臺密貼檢查器及相應安裝裝置組成,一組對稱三開道岔的轉轍設備需2臺轉轍機和4臺密貼檢查器及相應安裝裝置。適用于車站信號室內設備為計算機聯(lián)鎖,室外三開道岔配套的轉轍設備為三相交流380 V電液轉轍機和密貼檢查器[2-3]。
以面向道岔尖軌方向看,安裝在左側的轉轍機定義為A機,安裝在右側的轉轍機定義為B機。根據(jù)設計要求,每組三開道岔需加設JM-A型密貼檢查器。該密貼檢查器共設2組。A機1組,B機1組。每組密貼檢查器包括密貼側(和轉轍機同側)和斥離側(和轉轍機異側),需成對安裝。
依據(jù)A、B轉轍機的安裝位置,定義A、B轉轍機的動作桿伸出位置為定位,動作桿的縮入位置為反位。A機控制①、③尖軌,B機控制②、④尖軌。
A轉轍機為定位,B轉轍機為定位,三開道岔開通直向,如圖2所示。
圖2 道岔開通直向示意
A轉轍機為反位(拉動①、③),B轉轍機為定位,三開道岔開通右向,如圖3所示。
圖3 道岔開通右向示意
A轉轍機為定位,B轉轍機為反位(拉動②、④),三開道岔開通左向,如圖4所示。
圖4 道岔開通左向示意
如使三開道岔開通右向,必須先操縱B轉轍機轉換至定位,再操縱A轉轍機轉換至反位。(如果先操縱A機,控制電路必須自動完成先操縱B機轉換至定位后,再操縱A轉轍機轉換至反位)。
如使三開道岔開通左向,必須先操縱A轉轍機轉換至定位,再操縱B轉轍機轉換至反位。(如果先操縱B機,控制電路必須自動完成先操縱B機轉換至定位后,再操縱A轉轍機轉換至反位)。
如使三開道岔開通直向,必須操縱A、B轉轍機轉換至定位。
以上邏輯在控制電路中分析。
A、B轉轍機分別采用單獨控制電路[4-7],A、B機的啟動電路原理一樣,以A機為例,控制電路見圖5。
圖5 轉轍機控制電路
通過三級控制電路完成對道岔的控制。
第一級控制電路是1DQJ3-4勵磁電路: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DCJ↑或FCJ↑,單操時經檢查沒進行區(qū)段鎖閉和進路鎖閉SJ↑),又經2DQJ141檢查道岔需要轉換后,勵磁吸起。
第二級控制電路是2DQJ的轉級電路:確定道岔轉換的方向。1DQJF↑使2DQJ轉級。
第三級控制電路是1DQJ1-2自閉電路:接通并檢查電動機的動作電路的正常工作。1DQJ↑、2DQJ轉級后,接通道岔動作電路。1DQJ1-2檢查電動機的正常動作而自閉。道岔轉換到底后由轉轍機的自動開閉器的動作接點切斷動作電路,BHJ↓,1DQJ↓。
三相交流電源任一相斷電,轉轍機不得啟動,只要轉換過程中任一相斷電,轉轍機應立即停止轉換。時間繼電器TJ在1DQJ吸起開始計時,延時13 s吸起,轉轍機若在13 s內未能轉換完畢,切斷1DQJ自閉回路和1DQJF勵磁回路,切斷電動機電路,使電動機不致長期空轉而被燒毀。道岔表示繼電器應檢查牽引道岔的轉轍機轉換到規(guī)定位置以及相應密貼檢查器的狀態(tài)。
除滿足上述條件外,還必須操縱A(B)轉轍機轉換至反位,控制電路必須自動完成先操縱B(A)機轉換至定位后,再操縱A(B)轉轍機轉換至反位。為此,在每組電路組合中增加1個XDJ(先動作繼電器)來完成此項技術要求,AXDJ的勵磁回路和自閉回路見圖6,電路分析如下(以操縱A機反位為例)。
圖6 A機XDJ吸起及自閉電路
AXDJ勵磁回路:AFCJ↑,如果此時B機在定位,則無需要B機動作。若此時B機在反位,BDBJ↓則AXDJ3-4線圈勵磁,AXDJ↑。此時因為A機1DQJ勵磁回路中串了B機DBJ的前接點,所以A機不能動作。
AXDJ自閉回路:AXDJ↑,此時B2DQJ在接通后接點(因為B機在反位),所以B1DQJ↑,在BDBJ未吸起時(未從反位轉換到定位時),AXDJ保持吸起。如圖7所示。
圖7 B機1DQJ勵磁電路
B1DQJ↑則B機開始轉動。當B機轉換到定位時,BDBJ↑,切斷AXDJ自閉回路。
待B機轉換到位,大約需要7s時間,此時如果聯(lián)鎖驅起的FCJ能夠保持吸起,則此時,BDBJ↑則A1DQJ開始勵磁。如果FCJ已經落下,BDBJ↑切斷AXDJ自閉回路,由于AXDJ采用JWXC—H340繼電器,一般情況下AXDJ的緩放時間>1DQJ吸起時間+1DQJF吸起時間,則A1DQJ可以勵磁吸起,就是在AXDJ緩放過程中完成A1DQJ勵磁吸起過程。但在最不利情況下,如果AXDJ的緩放時間<1DQJ吸起時間+1DQJF吸起時間,則A機未能完成轉換過程。如圖8所示。
圖8 A機1DQJ勵磁電路
通過此種原理,若A機在反位,需要操縱B機至反位時,電路先自動完成A機到定位后,再操縱B機至反位。同理,若B機在反位,需要轉換A機至反位時,先完成B機到定位轉換后,再操縱A機至反位。
三開對稱道岔在城市軌道交通上海地鐵10號線中首次應用,如圖9所示,并于2010年4月通車運營。在設計該種道岔類型時,不僅要滿足地鐵相應的規(guī)范要求[8-10],同時對特殊的邏輯關系通過聯(lián)鎖軟件重點處理。
圖9 三開對稱道岔的特殊站形示意
從圖9可以看出,1、5號為1組對稱三開道岔,3、7號為2組單開道岔。該種典型道岔邏輯關系在考慮1、5號道岔動作的同時,需要對3、7號道岔進行邏輯分析,通過信號技術使道岔動作一致,保證列車運營的安全[11-12]。在三開道岔正常動作的前提下,1、3號狀態(tài)一致,5、7號狀態(tài)一致。為保證安全和效率,在圖9的站場布局中的這4組道岔的動作關系操作原則如下:
(1)1號鎖在定位時,3號也應鎖在定位,但5號和7號應該可以動作;
(2)1號鎖在反位時,3號也應鎖在反位,5號和7號應該鎖在定位;
(3)1/5號鎖閉時,3號和7號也應鎖閉;
(4)5號鎖在定位時,7號也應鎖在定位,但1號和3號應該可以動作;
(5)5號鎖在反位時,7號也應鎖在反位,1號和3號鎖在定位。
根據(jù)以上操作原則,對這4組道岔的合理的邏輯處理方式為:
1/3號作為一組雙動處理,5/7號作為一組雙動處理。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。
對應于上述的動作關系,在聯(lián)鎖軟件輸出條件時作如下關系處理:
(1)1/3輸出FCJ和DCJ需檢查7號的SJ是否在鎖閉狀態(tài);
(2)5/7輸出DCJ和FCJ需檢查3號的SJ 是否在鎖閉狀態(tài);
(3)3號和7號的DCJ/FCJ/SJ中檢查1/5號的SJ;
(4)如果有1組在反位,則所有的SJ落下鎖閉。
圖9中的道岔類型在地鐵中首次應用,對控制車站規(guī)模,節(jié)省土建投資有積極的作用。通過1、5號采用對稱三道岔的控制原理,3、7號的控制電路中加入相應道岔的邏輯條件技術來保證行車安全,運營2年來,設備運轉正常,基本不需要維護。但對于圖5中的道岔邏輯關系,如果把1/3號作為一組雙動處理,5/7號作為一組雙動處理,同時由聯(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做出調整,由1、3號共用1/3-SJ,5、7號共用5/7-SJ。在邏輯電路中,不體現(xiàn)1、5號道岔的關系,通過聯(lián)鎖軟件保證1/3號、5/7號只能同時一組反位動作。
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