一種簡易的城市軌道交通信號培訓系統(tǒng)設計研究

沈振

（中鐵四局集團電氣化工程有限公司，安徽蚌埠 233040）

0 引言

目前國內常用的信號培訓系統(tǒng)無軌道、道岔等室外場景，培訓效果欠佳。為引入室外場景，在某車輛基地利用信號樓空余位置及樓旁空地新建一座信號培訓基地。該基地室外設置了鋼軌、道岔及配套的信號機、轉轍機、軌道電路、計軸等信號設備，室內采用可調變壓器供出所需電源，通過人工按鈕與成型電路圖連接，實現(xiàn)對室外設備的操作控制。這種簡易的城市軌道交通信號培訓系統(tǒng)，引入了室外場景，大幅度減少了室內系統(tǒng)設備，可切實提高運營人員的實操技能及故障處理能力，具有較為廣闊的應用前景。

1 工作原理

1.1 系統(tǒng)組成

培訓基地室內設置2 架機柜：組合柜1 架，設置信號機組合、道岔組合（含單動及雙動）、軌道電路組合；綜合柜1 架，設置可調節(jié)變壓器、繼電器操作按鈕、道岔電流表、計軸主機等，實現(xiàn)電源引出及操作控制功能。室外由1 組ZDJ9 道岔（雙機單動）、1 組ZD6 道岔（四線制單動）、1 架JD 信號機（自上而下燈光為黃綠紅）、1 個軌道區(qū)段、1 個計軸區(qū)段（由2 個計軸組成）等軌旁設備組成。

1.2 系統(tǒng)供電原理

所有設備運行均需要電源，在新建信號培訓基地沒有電源屏的前提下，可由現(xiàn)有地鐵培訓中心的既有電源屏取電至綜合柜電源端子，然后通過可調節(jié)變壓器及整流器輸出所需電壓，如信號機需要的AC110V電源、軌道電路需要的AC220V 電源、ZD6 轉轍機需要的DC220V 電源、ZDJ9 轉轍機需要的AC380V 電源以及控制使用的24V 電源等[1]。電源供電系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 電源供電系統(tǒng)圖

1.3 室外設備操作控制原理

信號機、軌道電路、轉轍機這三種室外設備操作控制原理是，利用成型電路圖，聯(lián)鎖控制部分則采用人工按鈕與電路連接，實現(xiàn)對室外設備的操作控制。

2 系統(tǒng)設計說明

2.1 信號機設計說明

信號機按照進段信號機設計，采用黃綠紅三顯示信號機，編號為JD1。常亮紅燈，1DJ 常吸，LXJ 落下，2DJ 落下，YXJ 落下。

按下按鈕JD1 LXJ 時，LXJ 吸起，1DJ 吸起，2DJ 落下，YXJ 落下，室外信號機亮綠燈。

按下按鈕JD1 YXJ 時，YXJ 吸起，2DJ 吸起，1DJ 吸起，LXJ 落下，室外信號機亮紅黃燈。

信號機點燈電路如圖2所示。

圖2 信號機點燈電路圖

2.2 軌道電路設計說明

共設計2 個軌道區(qū)段：1G 為軌道區(qū)段，采用一送一受方式；2G 為計軸區(qū)段，由2 個計軸組成。

對軌道區(qū)段而言，1G GJ 常吸，F(xiàn)WJ 常落。軌道電路采用地鐵50Hz 相敏軌道電路，室內采用JWXC-1700 作為軌道繼電器，室外送電端由電阻、節(jié)能器、降壓變壓器、抽頭電阻組成，受電端由電阻、升壓變壓器組成。室內采用微相敏接收器將交流電源轉為直流電源后，接入軌道繼電器。

計軸電路原理如圖3所示。對計軸區(qū)段，計軸主機先進行送電。如果2G 區(qū)段占用，需按下2G FWJ 按鈕，2G FWJ 吸起，軌道同步復位，2G GJ 吸起，表明區(qū)段空閑。室外計軸磁頭劃軸，當劃軸板從JZ1 往JZ2方向劃，且JZ1、JZ2 依次劃相同次數(shù)時，區(qū)段自動出清，否則區(qū)段占用；當劃JZ1 時，2G GJ 繼電器落下，在JZ2 劃軸出清完成后，2G GJ 繼電器吸起。

圖3 計軸電路原理圖

2.3 交流轉轍機設計說明

交流轉轍機采用ZDJ9 雙機外鎖閉轉轍機，編號為1#轉轍機。ZDJ9 轉轍機電路如圖4所示。

圖4 ZDJ9 轉轍機電路圖

按下按鈕SJ，SJ 吸起。確認室外道岔狀態(tài)。

當室外開通彎股方向時，按下按鈕DCJ 大致5s，DCJ 吸起，1QDJ 吸起，1DQJ 吸起，BHJ 吸起，1QDJF 吸起，2DQJ 的1.2 接點閉合，DBJ 吸起。動作完成后，室外道岔開通直股方向。

當室外開通直股方向時，按下按鈕FCJ 大致5s，F(xiàn)CJ 吸起，1QDJ 吸起，1DQJ 吸起，BHJ 吸起，1QDJF 吸起，2DQJ 的1.2 接點閉合，F(xiàn)BJ 吸起。動作完成后，室外道岔開通彎股方向。

2.4 直流轉轍機設計說明

直流轉轍機采用ZD6-D 型內鎖閉轉轍機，編號為2#轉轍機。ZD6-D 轉轍機電路圖如圖5所示。

圖5 ZD6-D 轉轍機電路圖

DCQDJ 按鈕按下，DCQDJ 繼電器吸起。確認室外道岔狀態(tài)。當室外開通彎股方向時，按下按鈕DCJ 大致5s，繼電器DCJ 吸起，1DQJ 繼電器的3.4 線圈接通，2DQJ 的141.143 接點閉合；1DQJ 的1.2 線圈接通，1DQJ 吸起，2DQJ 的111.112 接點閉合，動作完成后，室外道岔開通直股方向；DBJ 吸起，1DQJ 落下，2DQJ的131.132 接點閉合。當室外開通直股方向時，按下按鈕FCJ 大致5s，F(xiàn)CJ 吸起，1DQJ 的3.4 線圈接通，2DQJ 的141.142 接點閉合；1DQJ 的1.2 線圈接通，1DQJ 吸起，2DQJ 的111.113 接點閉合，動作完成后，室外道岔開通彎股方向；FBJ 吸起，1DQJ 落下，2DQJ的131.133 接點閉合。

3 故障處理培訓操作

3.1 信號機點燈故障處理培訓操作

在城市軌道交通信號系統(tǒng)中，進段三顯示信號機在正常情況下顯示紅燈，代表列車禁止進段；當列車進段時，按下JD1 LXJ 按鈕，室外設備顯示綠燈，此時代表列車進段后直向行駛；按下JD1 YXJ 按鈕，室外設備顯示紅黃燈，此時代表列車緩慢進段行駛。

當信號機點燈出現(xiàn)異常時，故障處理流程如下[2]：

第一步：在室內分線柜上測量故障信號機的點燈單元電壓，若有AC110V 電壓，說明是室外故障，反之為室內故障，檢查組合架及相應組合的XJZ/XJF 熔斷器是否熔斷。

第二步：在信號機處的終端電纜盒上測量，若有交流110V 電壓，說明終端電纜盒至信號機內部點燈電路發(fā)生斷路故障；若無電壓，在分線柜處有交流電壓，則說明電纜斷線。

此外，信號機還涉及燈絲報警儀報警處理。在信號機正常工作時，燈絲報警儀應無報警現(xiàn)象，需預先設置門限電流值。

3.2 計軸故障處理培訓操作

該信號培訓系統(tǒng)未設置聯(lián)鎖調度臺，故不能通過區(qū)段是否紅光帶判斷故障與否，只能通過繼電器狀態(tài)是否正常判斷（正常情況下GJ 常吸，F(xiàn)WJ 常落）。

如發(fā)現(xiàn)GJ 落下，則應按如下步驟開始排查故障點[3]：第一步，檢查計軸主機電源及CPU 面板顯示是否正常。如出現(xiàn)異常，重啟計軸主機。第二步，先在室外計軸點處劃軸，依次來回劃動幾次，觀察是否能讓區(qū)段出清。第三步，依據(jù)電路圖紙查找故障點，通過電壓測量確認是否有配線松動等其他現(xiàn)象。

3.3 ZDJ9 轉轍機故障處理培訓操作

ZDJ9 道岔控制電路采用五線制，其中各線作用分別為：X1，啟動-電機A 線共用線，定反位表示電路接通時共用條件線；X2，定表二極管的極性控制電路，反-定接電機B 組；X3，反表二極管的極性控制電路，定-反接電機C 組；X4，定-反接電機B 組，定表繼電器支路；X5，反-定接電機C 組，反表繼電器電路。

ZDJ9 轉轍機的幾種故障處理流程為：

3.3.1 道岔不轉換且電流表不動作故障

先檢查各類開關和斷路器是否閉合。斷路器閉合無異常時，再用萬用表AC500V 檔，測量分線柜外線端子AC380V 電源輸出是否正常。

3.3.2 道岔無法轉到位故障

先檢查三相電源相位是否正常。相位不正常時，應更換其中任何一相，道岔即可轉換到位。如相位正常，則檢查電路中是否存在斷線或端子松動等故障。

3.3.3 道岔轉換到位但無法鎖閉故障

先檢查道岔是否轉換到位。轉換不到位時，檢查道岔尖軌部分是否存在異物，再檢查電機內部端子排接點是否接觸可靠以及機械部分是否調整到位。

3.4 ZD6-D 轉轍機故障處理培訓操作

當?shù)啦戆l(fā)生啟動故障時，判別故障點可采用電壓法。首先將萬用表置于DC220V 檔，將黑表筆置于X4處（X4 線總是負電），紅表筆則置于X1 或者X2，操縱道岔。若測量的電壓小于160V，則說明故障在室內，反之故障在室外。

對于道岔啟動短路故障的處理，首先需要把分線柜線纜甩開，再扳動道岔。若仍然表現(xiàn)為短路，則說明故障點在室內，否則故障點在室外。

4 結語

設計了一種簡易的城市軌道交通信號培訓系統(tǒng)，充分利用現(xiàn)有資源，具有成本低廉和實用性強的顯著特點。該系統(tǒng)不影響既有線運營，可作為地鐵信號和運營作業(yè)人員培訓、技能鑒定和技術比武使用；聯(lián)鎖控制部分采用人工按鈕與電路連接，實現(xiàn)對室外設備的操作控制?；谛盘枡C、軌道電路、轉轍機這三種室外設備的成型電路圖，探討了該系統(tǒng)的故障處理培訓操作。該系統(tǒng)的設計和應用，可提高技術人員的實操能力，熟練掌握地鐵信號系統(tǒng)的各種電路，提高查找、分析并解決故障的能力，可在全國地鐵范圍內進行推廣。