鐵路樞紐站場信號黃閃黃電路設(shè)計(jì)優(yōu)化

贠慧敏，梁曉波

（中鐵電氣化局集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)研究院，北京 100166）

1 問題的提出

某編組站到達(dá)場進(jìn)站信號機(jī)XG 距離信號樓2.85 km，控制電纜長3.02 km，在接車進(jìn)路鎖閉且滿足開放黃閃黃信號的條件下，多次出現(xiàn)黃閃黃信號開放數(shù)秒后自動關(guān)閉信號或者黃閃黃信號不能開放的情況，使列車不能按黃閃黃顯示下以80 km/h的允許速度運(yùn)行，影響正常的運(yùn)輸作業(yè)組織和列車通過效率。為滿足鐵路運(yùn)輸和設(shè)備維護(hù)需要，從設(shè)計(jì)角度研究和解決此問題具有重要意義。

2 設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及原則

2.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》（TG/01-2014）普速鐵路部分，第415 條進(jìn)站色燈信號機(jī)顯示：“一個(gè)黃色閃光和一個(gè)黃色燈光? 準(zhǔn)許列車經(jīng)18 號及以上道岔側(cè)向位置，進(jìn)入站內(nèi)越過次一架已經(jīng)開放的信號機(jī)且該信號機(jī)防護(hù)的進(jìn)路經(jīng)道岔直向位置或18 號及以上道岔側(cè)向位置。”

《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》（TG/01-2014）高速鐵路部分，第469 條：1.常態(tài)點(diǎn)燈的進(jìn)站色燈信號機(jī)顯示：“一個(gè)黃色閃光和一個(gè)黃色燈光? 準(zhǔn)許列車經(jīng)18 號及以上道岔側(cè)向位置進(jìn)入站內(nèi)準(zhǔn)備停車，且進(jìn)路允許速度不低于80 km/h?！?/p>

《鐵路信號設(shè)計(jì)規(guī)范》（TB 1007-2017）16.0.10閃光電源：“3.在室外作信號點(diǎn)燈用時(shí)，閃光頻率宜為每分鐘（60±10）次?！?/p>

《機(jī)車信號信息定義及分配》（TB 3060-2016）

4.6.10 UUS 黃黃閃碼：“準(zhǔn)許列車按規(guī)定的速度越過接近的地面信號機(jī)，列車車載設(shè)備DMI 顯示一個(gè)雙半黃色閃光。高速鐵路及運(yùn)行動車組的區(qū)段，表示列車接近的地面信號機(jī)開通經(jīng)18 號及以上道岔側(cè)向位置進(jìn)路，且進(jìn)路允許速度不低于80 km/h。普速鐵路區(qū)段，表示列車接近的地面信號機(jī)開通經(jīng)18 號及以上道岔側(cè)向位置進(jìn)路，且次一架信號機(jī)開通直向進(jìn)路或開通經(jīng)18 號及以上道岔側(cè)向位置進(jìn)路。”進(jìn)站信號機(jī)黃閃黃顯示場景如圖1 所示。

2.2 技術(shù)原則

目前，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)已成為鐵路信號車站聯(lián)鎖控制的主流設(shè)備。在工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者在遵循上述規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合各型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用經(jīng)過審定的 “相對定型化”的電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。

通常情況下，聯(lián)鎖接口、點(diǎn)燈控制等電路原理、動作時(shí)序及RC 設(shè)置的技術(shù)原則基本一致，具有一定的行業(yè)規(guī)范性。

3 設(shè)計(jì)電路的組成

實(shí)現(xiàn)進(jìn)站信號機(jī)黃閃黃顯示的電路包括如下。

1）計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖接口電路；

2）閃光繼電器SNJ 電路；

3）閃光校核繼電器SNJJ 電路；

4）進(jìn)站信號機(jī)黃閃黃點(diǎn)燈電路。

4 電路聯(lián)鎖邏輯分析

4.1 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖接口電路邏輯分析

1）電路作用：聯(lián)鎖接口電路的作用是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖邏輯判斷與繼電控制電路之間的輸入、輸出銜接。聯(lián)鎖接口電路如圖2 所示。

圖2 聯(lián)鎖接口電路Fig.2 Circuit diagrams of interlocking interfaces

2）邏輯分析：USUJ 常態(tài)落下。

當(dāng)建立滿足進(jìn)站信號機(jī)黃閃黃顯示條件的有關(guān)進(jìn)路并鎖閉后，由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖驅(qū)動黃閃黃繼電器USUJ 吸起。

同時(shí)，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖采集USUJ 吸起和閃光校核繼電器SNJJ 吸起條件，實(shí)時(shí)進(jìn)行閃光顯示的聯(lián)鎖邏輯判斷。若信號機(jī)閃光異常，則SNJJ 落下，聯(lián)鎖采集到其落下狀態(tài)后停止驅(qū)動USUJ，其落下后會關(guān)閉黃閃黃信號。

4.2 閃光繼電器SNJ電路邏輯分析

1）電路作用：SNJ 的作用是控制進(jìn)站信號機(jī)黃閃黃顯示時(shí)1U 燈的閃光頻率，使其滿足50 次/分鐘～70 次/分鐘的頻率標(biāo)準(zhǔn)要求，以利于統(tǒng)一辨識。閃光繼電器SNJ 電路如圖3 所示。

圖3 閃光繼電器SNJ電路Fig.3 Circuit diagram of flash relay SNJ

2）邏輯分析：SNJ 常態(tài)落下。

當(dāng)聯(lián)鎖驅(qū)動USUJ 吸起，KZ 經(jīng)過USUJ41-42 接點(diǎn)和SNJ43-41 接點(diǎn)連通兩條電路回路：回路①經(jīng)R1-SNJ1-2 線圈-KF；回路②經(jīng)C1-SNJ4-3 線圈-KF。此時(shí)，SNJ1-2、SNJ4-3 線圈同時(shí)接通電源，由于兩個(gè)線圈中電流方向相反，其磁通互相抵消，SNJ 仍保持落下狀態(tài)。

SNJ 的吸起：回路②中電容C1開始充電，當(dāng)其充電趨于飽和，SNJ4-3 線圈產(chǎn)生的磁通越來越弱直至消失，回路①中電阻R1-SNJ 經(jīng)1-2 線圈的電流逐漸增大直至SNJ 吸起。在SNJ 吸起過程中，其43-41 接點(diǎn)切斷KZ，C1經(jīng)過R1-SNJ1-2 線圈回路開始放電；當(dāng)SNJ 吸起后，C1經(jīng)過SNJ41-42 接點(diǎn)-R2回路同時(shí)放電。此時(shí)，SNJ 緩放。

SNJ 的脈動：SNJ 緩放一段時(shí)間落下，又接通SNJ 回路①、回路②，重復(fù)上述過程，實(shí)現(xiàn)脈動。SNJ 接點(diǎn)條件接入在進(jìn)站信號機(jī)黃閃黃點(diǎn)燈電路中，以實(shí)現(xiàn)對1U 閃光頻率的控制。

由分析可見，R1可調(diào)電阻的調(diào)整，會影響回路①中SNJ1-2 線圈的電流大小，使SNJ 可靠吸起。R2可調(diào)電阻的調(diào)整，會影響C1的放電時(shí)間，最終影響SNJ 的脈動頻率。即實(shí)現(xiàn)對1U 閃光頻率的控制。

4.3 閃光校核繼電器SNJJ電路邏輯分析

1）電路作用：SNJJ 的作用是校核SNJ 的脈動頻率。當(dāng)SNJ 脈動頻率出現(xiàn)異常時(shí)，SNJJ 會落下，切斷進(jìn)站信號機(jī)點(diǎn)燈1U 閃光回路，使進(jìn)站信號機(jī)顯示降級為兩個(gè)黃燈顯示；同時(shí)，聯(lián)鎖采集到SNJJ落下條件后停止驅(qū)動USUJ，切斷SNJ 勵(lì)磁電路，避免SNJ 無效脈動。實(shí)現(xiàn)故障導(dǎo)向安全。閃光校核繼電器SNJJ 電路如圖4 所示。

圖4 閃光校核繼電器SNJJ電路Fig.4 Circuit diagram of flash check relay SNJJ

2）邏輯分析：SNJJ 常態(tài)落下。

當(dāng)SNJ 脈動吸起，KZ 經(jīng)過SNJ 前接點(diǎn)連通兩條電路回路：回路①經(jīng)SNJJ1-4 線圈至KF，SNJJ勵(lì)磁吸起；回路②經(jīng)C3-R3-KF，給電容C3充電。

當(dāng)SNJ 脈動落下，經(jīng)C3-R3-SNJJ1-4 進(jìn)行放電，SNJJ 緩放；當(dāng)SNJ 脈動再次吸起，重復(fù)上述動作。實(shí)現(xiàn)SNJJ 在SNJ 正常脈動的情況下可靠吸起。

由分析可見，R3可調(diào)電阻的調(diào)整，會影響SNJJ1-4 線圈的電壓和C3充放電的快慢，結(jié)合SNJ 脈動頻率的調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)SNJJ 對SNJ 的合理脈動頻率校核。

4.4 進(jìn)站信號機(jī)黃閃黃點(diǎn)燈電路

1）電路作用：進(jìn)站信號機(jī)黃閃黃點(diǎn)燈電路是在標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)燈電路1U 回路中串接“黃閃黃”控制條件，實(shí)現(xiàn)1U 的閃光控制。進(jìn)站信號機(jī)黃閃黃點(diǎn)燈電路如圖4 所示。

2）邏輯分析：當(dāng)建立滿足進(jìn)站信號機(jī)黃閃黃顯示條件的有關(guān)進(jìn)路并鎖閉后，由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖驅(qū)動USUJ吸起-SNJ 脈動-SNJJ 吸起，接通1U 閃光電路。

當(dāng)SNJ ↑，R4旁路，1U 正常顯示；當(dāng)SNJ ↓，接通R4分壓，1U 顯示亮度微弱。隨著SNJ 脈動，1U 實(shí)現(xiàn)“正常點(diǎn)亮-微弱點(diǎn)亮-正常點(diǎn)亮”的閃光顯示。

由分析可見，黃閃黃點(diǎn)燈電路中R4為固定電阻，其阻值大小決定分壓大小，影響1U 閃光時(shí)的弱光亮度，并實(shí)現(xiàn)分壓而不斷電，保證在閃光過程中有足夠的電流使DJ1 保持吸起，避免錯(cuò)誤出現(xiàn)主燈絲斷絲報(bào)警或改點(diǎn)紅燈等情況。

5 問題分析及設(shè)計(jì)優(yōu)化

根據(jù)上述分析，針對XG 黃閃黃信號開放數(shù)秒后自動關(guān)閉信號或者黃閃黃信號不能開放而影響作業(yè)效率的情況，從以下3 方面著手分析和處理。

1）檢查接口電路

在建立滿足XG 黃閃黃顯示條件進(jìn)路且鎖閉后，USUJ 應(yīng)正常驅(qū)動吸起。

2）檢查SNJ、SNJJ 電路

圖5 進(jìn)站信號機(jī)黃閃黃點(diǎn)燈電路Fig.5 Lighting circuit of yellow-flash-yellow aspect of home signal

在USUJ 吸起后，SNJ、SNJJ 應(yīng)先后吸起，隨后SNJ 開始脈動且脈動頻率正常，若動作異常，調(diào)整上述R1、R2、R3阻值，使之正常動作。

3）檢查點(diǎn)燈電路

在USUJ、SNJJ 保持吸起，SNJ 正常脈動且LXJ 等其他控制條件正確的情況下，DJ2 應(yīng)吸起，DJ1 保持在吸起狀態(tài)，1U 脈動電源送至室外信號機(jī)，點(diǎn)亮1U 閃光顯示。需確認(rèn)閃光頻率在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

5.1 原因分析

經(jīng)多次試驗(yàn)核查，XG 的USUJ、SNJ、SNJJ 均動作正常，發(fā)現(xiàn)DJ1 在閃光過程中存在抖動或落下現(xiàn)象，導(dǎo)致黃閃黃顯示開放異常。

DJ1 采用JZXC-H18 電流繼電器，經(jīng)測試回路電流，當(dāng)SNJ 脈動吸起1U 正常顯示時(shí)通過DJ1 電流為110 ～125 mA，滿足其吸起值要求；當(dāng)SNJ脈動落下接通R4電阻分壓1U 顯示較弱燈光時(shí)，通過DJ1 電流為38 ～40 mA，鄰近或達(dá)到其不小于40 mA 的釋放值，故出現(xiàn)抖動或落下現(xiàn)象。

由此可見，R4分壓過大直接導(dǎo)致DJ1 電流過小。設(shè)計(jì)中，R4采用“定型化”的4 000 Ω/50 W選型設(shè)計(jì)，分析XG 會出現(xiàn)黃閃黃顯示開放異常的原因，從1U 閃光回路入手分析發(fā)現(xiàn)，XG 所處編組站到達(dá)場的咽喉區(qū)很長，其距離信號樓2.85 km，其點(diǎn)燈控制電纜長達(dá)3.02 km，與一般車站進(jìn)站信號機(jī)控制電路1 km 左右的情況相比，其1U 回路阻值增大了2 倍多，使1U 回路線纜壓降較常規(guī)情況下要大許多。所以，設(shè)計(jì)采用“定型化”的R4經(jīng)4000 Ω/50 W 選型，在此情況下分壓“過大”，對XG 不適用。

5.2 設(shè)計(jì)優(yōu)化方案

根 據(jù)XG 實(shí) 際 情 況，將R4更 換 為2 000 Ω/50 W 或3 000 Ω/50 W 可調(diào)電阻，將通過DJ1 的電流控制在其釋放值以上且弱光顯示正常，保障DJ1 在閃光期間保持可靠吸起。XG 黃閃黃信號開放問題得以解決。

6 結(jié)束語

從工程設(shè)計(jì)角度對XG 黃閃黃信號開放問題展開分析，提出設(shè)計(jì)優(yōu)化方案，從源頭上解決此類問題。在遵循標(biāo)準(zhǔn)的前提下，應(yīng)針對設(shè)計(jì)項(xiàng)目特點(diǎn)，貫徹因地制宜的設(shè)計(jì)思想，對于工程設(shè)計(jì)實(shí)踐具有一定的借鑒意義。