鐵路專用線特殊條件下站間聯(lián)系電路設(shè)計方案探討

劉小溪

隨著國內(nèi)地方經(jīng)濟的發(fā)展，越來越多的商品運輸開始選擇公路、水路、鐵路多式聯(lián)運的模式，由此帶動了地方鐵路的投資與建設(shè)。在進行地方鐵路專用線建設(shè)時，環(huán)境、資金、用地等會成為制約性因素，決定著專用線的長度及專用線車站的選址。當(dāng)專用線長度較短、專用線車站選址距國鐵接軌車站距離較近，且兩站之間無設(shè)置區(qū)間閉塞條件時，行車作業(yè)的辦理就需選擇聯(lián)鎖與聯(lián)鎖直連的電路控制方式，即站間聯(lián)系方式。本文結(jié)合既有竣工項目，重點探討當(dāng)專用線長度較短時，站間聯(lián)系電路設(shè)計方案，結(jié)合站前工程技術(shù)條件的限制，分析特殊條件下站間聯(lián)系電路的設(shè)計該如何進行綜合考慮。

1 站前條件

鐵路工程分為線下工程和線上工程，線上工程又分為站前工程與站后工程。線下工程主要包括路基、橋梁、隧道工程；站前工程主要為軌道工程，站后工程主要為四電工程。信號工程作為四電工程的弱電工程，其設(shè)計很大程度上受線下及站前工程的制約。圖1為某專用線信號平面布置圖，專用線起點為接軌站在京廣正線上的10#道岔，終點為專用線車站（縱列場）Ⅱ-ⅢG末端車擋位置（粗實線部分），長度1.732 km。接軌站既有情況為6條股道到發(fā)線，客貨混運，作業(yè)繁忙。本次項目不新增股道到發(fā)線。

圖1 某專用線信號平面布置

根據(jù)線下工程、站前工程的設(shè)計情況，整理出對信號工程的影響因素如下。

1）新建石梁河中橋，橋長48 m。

2）專用線設(shè)計速度40 km/h，最大牽引質(zhì)量5 000 t，最小曲線半徑500 m，下行方向為3.2‰的下坡。

3）下行方向的集裝箱列車在抵達接軌站后，可以直通作業(yè)方式運行至縱列場，列車在縱列場裝卸區(qū)進行解體、編組作業(yè)。

4）通過行車驗算，下行方向行車制動距離465 m，上行方向行車制動距離405 m。

2 技術(shù)方案的特殊性

根據(jù)站前工程的設(shè)計情況，依據(jù)《鐵路信號設(shè)計規(guī)范》［1］《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》（普速鐵路部分）［2］與國鐵集團現(xiàn)行的其他規(guī)范、國標、鐵標及技術(shù)規(guī)定，站間聯(lián)系部分的信號技術(shù)方案設(shè)定如下。

1）在接軌站及縱列場入口處設(shè)置SL、XL進路信號機，含列車、調(diào)車及引導(dǎo)作業(yè)功能；根據(jù)道岔開向及曲線半徑，SL信號機列車作業(yè)開放UU，XL信號機列車作業(yè)開放U或UU［3］，信號機機構(gòu)綠燈封閉，拆除SL進路信號機組合中的正線繼電器（ZXJ）。

2）進站道岔均為對向道岔，進路信號機設(shè)在岔前50 m位置，6/201WG區(qū)段有效長度243 m，無法設(shè)置區(qū)間閉塞，兩站之間采用站間聯(lián)系方式；SL信號機預(yù)設(shè)位置為石梁河中橋，信號機構(gòu)改為矮柱，采用熱鍍鋅金屬支架安裝［4］。

3）接軌站下行出站信號機至XL之間最短距離為645 m，縱列場上行出站信號機至SL之間最短距離為525 m，距離在400～800 m之間，根據(jù)相關(guān)規(guī)范，前一架信號機在關(guān)閉狀態(tài)時，后一架信號機不準開放，即紅燈重復(fù)［2］原則。

4）6/201WG區(qū)段有效長度小于2個方向的行車制動距離，進路信號機列車進路接近區(qū)段延長［3］。

5）國鐵機車直通作業(yè)進入縱列場股道到發(fā)線，縱列場設(shè)置電碼化，6/201WG區(qū)段采用雙端發(fā)碼［1］。

3 電路設(shè)計特點

站間聯(lián)系電路的設(shè)計內(nèi)容包括：聯(lián)鎖控顯界面、驅(qū)動采集電路、聯(lián)鎖接口端子、繼電器組合及內(nèi)部配線等。圖2為本專用線的站間聯(lián)系電路圖，以接軌站作為本站，縱列場作為鄰站進行設(shè)計。

圖2 站間聯(lián)系電路

3.1 控顯界面

控顯界面設(shè)計指聯(lián)鎖上位機界面上設(shè)置的表示燈，顯示鄰站的行車作業(yè)信息或特殊繼電器的狀態(tài)。根據(jù)信號技術(shù)方案，兩站之間可以互相辦理列車、調(diào)車及引導(dǎo)進路，列車進路接近區(qū)段延長，因此在控顯界面上需設(shè)置列車照查、調(diào)車照查、列車開放、調(diào)車開放、引導(dǎo)開放、區(qū)段占用等的表示燈。區(qū)段占用表示燈顯示的是整個接近區(qū)段的狀態(tài)，不是鄰站相鄰區(qū)段的狀態(tài)，鄰站相鄰區(qū)段6/201WG的顯示在聯(lián)鎖界面上以光帶方式進行復(fù)示。

假設(shè)列車在抵達接軌站后更換調(diào)機，采用調(diào)車方式牽引至縱列場，兩站之間不再設(shè)置列車及引導(dǎo)進路，那么電路設(shè)計時進路信號機就需更換為調(diào)車信號機，控顯界面上只需保留調(diào)車照查、調(diào)車開放及區(qū)段占用。再假設(shè)6/201WG區(qū)段歸屬接軌站聯(lián)鎖，且上行方向調(diào)車作業(yè)行車制動距離小于6/201WG區(qū)段的長度，那么本站控顯界面上則僅需保留調(diào)車照查與調(diào)車開放。

3.2 驅(qū)動采集電路

驅(qū)動采集電路分本站驅(qū)動、鄰站采集的電路，鄰站驅(qū)動、本站采集的電路，以及兩站之間互相驅(qū)采的電路。主要是對信號繼電器（XJ）、照查繼電器（ZCJ）、軌道繼電器（GJ）的驅(qū)動采集。除了有跨車場的進路情況外，鐵路系統(tǒng)的計算機聯(lián)鎖很少對鄰站道岔相關(guān)的繼電器進行驅(qū)動采集，這點與城市軌道交通的聯(lián)鎖系統(tǒng)不同。驅(qū)動采集電路只需設(shè)置勵磁電路即可，不需設(shè)置自保電路［5］。

3.2.1 信號繼電器的驅(qū)動采集

XJ驅(qū)動采集電路中，用于驅(qū)動功能的繼電器可采用信號機組合中相關(guān)的繼電器，也可采用站聯(lián)組合中增設(shè)的復(fù)示繼電器。常見驅(qū)動采集的XJ有列車信號繼電器（LXJ）、調(diào)車信號繼電器（DXJ）、引導(dǎo)信號繼電器（YXJ）和ZXJ。以本專用線為例，當(dāng)以SL信號機為始端的調(diào)車信號開放時，SL信號機組合中的DXJ處于吸起狀態(tài)，鄰站站間聯(lián)系組合中SLDXJ（鄰）就會相應(yīng)的勵磁吸起［6］。

3.2.2 照查繼電器的驅(qū)動采集

ZCJ、ZCJ（鄰）、列車終端繼電器（ZJ）、調(diào)車通知繼電器（DTJ）是在站聯(lián)組合中設(shè)置的繼電器。ZCJ、ZCJ（鄰）的區(qū)別是：ZCJ指本站驅(qū)動的繼電器，ZCJ（鄰）指采集鄰站狀態(tài)的繼電器，其他如LXJ、LXJ（鄰）之類的命名類似。

根據(jù)圖2，鄰站的XLZJ、XLZCJ與本站的XLZCJ（鄰）、LXDTJ（鄰）構(gòu)成一條動作電路，由鄰站供電控制本站的采集繼電器動作；而本站通過對XLZCJ（鄰）、XLDTJ（鄰）狀態(tài)的采集，在控顯界面上形成列車照查或調(diào)車照查的狀態(tài)顯示：ZCJ（鄰）↓、DTJ（鄰）↓表示調(diào)車照查，ZCJ（鄰）↓、DTJ（鄰）↑表示列車照查。

類似的特殊設(shè)計還包括：如果鄰站往本站辦理的行車只有調(diào)車作業(yè)，那么鄰站站聯(lián)組合中不必設(shè)置ZJ，本站也不必設(shè)置DTJ（鄰），鄰站的ZCJ直接驅(qū)動本站的采集繼電器即可。

3.2.3 軌道繼電器的驅(qū)動采集

站聯(lián)電路中用到的GJ除了軌道區(qū)段繼電器（DGJ或WGJ）外，還有接近軌繼電器（JGJ）。

本專用線站聯(lián)電路中驅(qū)動采集的GJ有6/201WGJ與6DGJ。在計算機聯(lián)鎖界面顯示的一般技術(shù)要求中，進站信號機外側(cè)需顯示至少一段接近軌，根據(jù)接近軌的占壓狀態(tài)顯示判斷是否有車靠近，所以SL信號機外側(cè)需做6/201WG的光帶顯示，需采集鄰站6/201WGJ；至于本站往鄰站驅(qū)動的6DGJ信息，在后文特殊信息說明中進行解釋。

JGJ的設(shè)置是因為6/201WG區(qū)段長度小于行車制動距離，需對進路信號機列車接近鎖閉區(qū)段延長。按接近鎖閉區(qū)段長度不應(yīng)小于行車制動距離的原則，從縱列場Ⅱ-2G發(fā)車，SL接車進路的接近鎖閉區(qū)段應(yīng)為6/201WGJ、201DGJ、203DGJ、205DGJ；從縱列場Ⅱ-IIIG及Ⅱ-4G發(fā)車，SL接車進路的接近鎖閉區(qū)段為6/201WGJ、201DGJ、207/209DGJ；所以SLJGJ的勵磁電路應(yīng)設(shè)2個分支電路，分別由Ⅱ-2G發(fā)車進路與Ⅱ-ⅢG、Ⅱ-4G發(fā)車進路內(nèi)的GJ串接組成。鄰站聯(lián)鎖SLJGJ內(nèi)部邏輯接通時，直接驅(qū)動SLJGJ勵磁，本站SLJGJ（鄰）采集相繼勵磁［7］。

以上是本專用線行車制動距離小于進路信號機與出站信號機之間距離的情況，其他項目中也會遇到距離大于的情況，即接近軌延長至股道到發(fā)線。行車專業(yè)給出的行車制動距離是按照最大設(shè)計速度、最大載重、坡度等不利條件下計算出的最大制動距離，而列車發(fā)車是個啟動加速的過程，因此實際制動距離是小于這個數(shù)值的。如果在股道有車占用時無論其是否打算發(fā)車都接通SLJGJ勵磁，那么本站SL進路信號機只要信號開放后就會立刻處于接近鎖閉狀態(tài)，辦理的進路將無法通過“總?cè)∠卑粹o取消，只能通過“總?cè)私狻卑粹o延時180 s來解鎖，在解鎖等待的時間內(nèi)是無法辦理其敵對進路及抵觸進路的，這樣會影響聯(lián)鎖的使用效率。此時若轉(zhuǎn)換設(shè)計邏輯：SLJGJ的勵磁電路設(shè)3個分支電路，每一個分支電路均由出站信號機的LXJ與相應(yīng)股道的GJ串接組成，即發(fā)車進路辦理、出站信號機開放、股道占用時再驅(qū)動SLJGJ勵磁，則可以提高聯(lián)鎖使用效率。部分聯(lián)鎖還可以設(shè)計為發(fā)車進路鎖閉、兩點檢查到列車進入信號機內(nèi)方第一區(qū)段時再驅(qū)動SLJGJ勵磁的邏輯，效率更高［8］。

3.3 接口端子

接口端子指聯(lián)鎖與繼電器組合之間的驅(qū)動端子和采集端子。

1）驅(qū)動端子。站間聯(lián)系組合中的ZJ、ZCJ、JGJ繼電器是在本站聯(lián)鎖內(nèi)部邏輯接通時，由聯(lián)鎖直接驅(qū)動勵磁的，所以在聯(lián)鎖驅(qū)動板上設(shè)置驅(qū)動端子，與繼電器的線圈相連，由聯(lián)鎖系統(tǒng)直接驅(qū)動勵磁。

2）采集端子。站間聯(lián)系組合中的其他繼電器則是由鄰站驅(qū)動的，其繼電器線圈與分線盤相連；聯(lián)鎖系統(tǒng)根據(jù)需求采集這些繼電器的狀態(tài)，用于判斷鄰站的控制信息。一般來說，對常態(tài)落下的繼電器采集后接點，常態(tài)吸起的繼電器采集前接點。但采集端子的設(shè)置需結(jié)合設(shè)備廠家的意見，因不同的聯(lián)鎖設(shè)備，其內(nèi)部的處理邏輯會有差異，比如有的聯(lián)鎖電路中的邏輯判斷，可能需同時輸入某一繼電器前接點與后接點的狀態(tài)，在進行采集端子設(shè)計時，應(yīng)提前與該聯(lián)鎖設(shè)備供應(yīng)廠家進行細節(jié)確認。

3.4 組合及內(nèi)部配線

車站計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的上位機，通過接口柜與室內(nèi)組合架上的繼電器組合相連，繼電器組合通過分線柜與室外設(shè)備相連，故繼電器組合在聯(lián)鎖系統(tǒng)中有著承上啟下的作用。從6502電氣集中聯(lián)鎖開始，常用的繼電器組合都在朝著定型化、模塊化的方向發(fā)展，如信號機組合、道岔組合、軌道電路組合；但站間聯(lián)系組合不同，它屬于零散組合，需根據(jù)功能需求，由設(shè)計人員進行專項設(shè)計。

3.4.1 組合排列

根據(jù)站間聯(lián)系（簡稱站聯(lián)）電路圖，接軌站站聯(lián)組合中需要設(shè)置的繼電器有：SLZJ、SLZCJ、XLZCJ（鄰）、XLDTJ（鄰）、XLLXJ（鄰）、XLDXJ（鄰）、XLYXJ（鄰）、6/201WGJ（鄰）、XLZXJ（鄰）、XLJGJ、SLJGJ（鄰），共計11個；其中XLZCJ（鄰）與XLDTJ（鄰）采用JPXC-1000型偏極繼電器，其余均可采用JWXC-1700型無極繼電器。繼電器組合的排列沒有順序性要求，室內(nèi)組合架上每層最多擺放10個，所以本接軌站需采用2個站聯(lián)組合來實現(xiàn)本站功能［9］。

3.4.2 內(nèi)部配線

內(nèi)部配線中包括組合側(cè)面端子的配線與繼電器之間的配線。

1）繼電器與側(cè)面端子之間的配線宜先配置線圈。繼電器勵磁是線圈通電完成的，線圈為必配項；前、后線圈的使用根據(jù)站間聯(lián)系電路圖進行。其次配置接點，站聯(lián)組合中繼電器均為新設(shè)，8組接點均處于空余狀態(tài)，可自由分配；提前規(guī)劃好接點的用途可以避免配線過程中出現(xiàn)混亂，也便于后期功能的擴展。比如定義第1組接點用于采集，第2組、第3組用于驅(qū)動，第8組用于復(fù)示，在后續(xù)進行其他組合內(nèi)部配線時，即便第1、2、3、8組接點處于空閑，也宜選擇其他組接點。如縱列場站聯(lián)組合中，選擇SLLXJ（鄰）與SLYXJ（鄰）的第5組用于移頻柜的發(fā)送器，第6組用于綜合柜的發(fā)碼繼電器。

2）繼電器之間的配線同樣是依據(jù)站間聯(lián)系電路圖，如果所有繼電器同處于站聯(lián)組合內(nèi)，則不需要選擇側(cè)面端子與外部連接，比如ZJ與ZCJ之間的連接。

3）電源線的配置中，需配置繼電器控制正電（KZ）與控制負電（KF）、站聯(lián)正電（Z2）與負電（F2）、采集板正電（DY24），這3路電是由電源屏分開供電的，在零層電源端子上也是分開走線的，不能混淆。同樣是為繼電器動作供電，KZ電壓只為DC24 V，但Z2，因需通過近2 km的電纜驅(qū)動鄰站繼電器動作，其電壓選擇為DC20～120 V。此處設(shè)計需要注意的是，如果接入同一電源的接點較多，施工的壓線工藝無法保證所有線頭都能插入側(cè)面端子之中，焊接工藝無法避免焊錫松動、脫落的隱患時，應(yīng)當(dāng)采用“環(huán)線法”串接。

4）除了站聯(lián)組合，還需對信號繼電器組合及軌道繼電器組合增加配線，增加站聯(lián)正電與負電。這2個組合為定型組合，配線時根據(jù)空余接點的位置進行配置。此處需要注意的是，如果某個繼電器僅剩1組接點空余，應(yīng)當(dāng)在該定型組合或者站聯(lián)組合中增加復(fù)示繼電器，用空余的這組接點連接復(fù)示繼電器的1—4線圈，用復(fù)示繼電器驅(qū)動鄰站的采集繼電器，如圖2中XLLXJF勵磁電路的示例，避免后續(xù)再無接點可用的情況發(fā)生。

3.5 特殊信息說明

根據(jù)圖1兩站的界限劃分，可以確定接軌站聯(lián)鎖界面上需要復(fù)示縱列場XL信號機及6/201WG的狀態(tài)；而縱列場聯(lián)鎖界面上僅需復(fù)示接軌站SL信號機狀態(tài)，不需復(fù)示SL信號機內(nèi)方6DG的狀態(tài)。需要明確的是：接軌站傳往縱列場的6DGJ信息不是為縱列場計算機聯(lián)鎖使用的，縱列場計算機聯(lián)鎖不需要設(shè)置6DGJ（鄰）的采集端子［10］。

在技術(shù)方案設(shè)計中縱列場設(shè)置電碼化時，6/201WG區(qū)段雙端發(fā)碼。如圖3所示，在SL的發(fā)碼繼電器電路中，接軌站SL信號機與縱列場出站信號機同時開放后，SLFMJ的勵磁電路接通；在列車壓入發(fā)車進路內(nèi)方第一區(qū)段后，出站信號機關(guān)閉，SLFMJ通過軌道復(fù)示繼電器（GJF）接通自保電路；列車進入SL信號機內(nèi)方后用1LQJ切斷SLFMJ的自保電路，切斷SL發(fā)碼，此處的1LQJ應(yīng)該采用6DGJ（鄰）［11］。

圖3 SL發(fā)碼繼電器局部電路

假設(shè)接軌站傳往縱列場驅(qū)動的信息中沒有6DGJ，SL發(fā)碼繼電器電路去掉1LQJ，只用SLLXJ（鄰）與SLYXJ（鄰）的落下來切斷自保電路，從功能上也是可以實現(xiàn)的［12］。

對于接軌站SL列車接車進路，當(dāng)車列壓入SL信號機內(nèi)方第一區(qū)段時，SLLXJ就會立刻落下，縱列場SLLXJ（鄰）相應(yīng)落下，SLFMJ自保電路被切斷，SL發(fā)碼器停止發(fā)碼。但是對于引導(dǎo)進路，引導(dǎo)信號在聯(lián)鎖系統(tǒng)上是強制開啟及強制關(guān)閉的，需要人工確認進路內(nèi)的道岔位置及區(qū)段占壓狀態(tài)，在列車頭部越過信號機后即可在調(diào)度臺進行信號的手動關(guān)閉或者取消；而實際操作中，室內(nèi)調(diào)度員可能存在等到列車完全進入信號內(nèi)方或者等待列車在股道上停穩(wěn)后才去關(guān)閉引導(dǎo)信號，甚至出現(xiàn)忘記關(guān)閉信號的情況，這會導(dǎo)致縱列場SLYXJ（鄰）持續(xù)吸起，SLFMJ自保電路無法被切斷，SL發(fā)碼器持續(xù)發(fā)碼的情況存在。目前無法論證SL持續(xù)發(fā)碼在什么樣的極端條件下會帶來怎樣的后果，但對于設(shè)計而言，應(yīng)該從一開始就全面考慮兩站之間相互傳遞的信息，保證各個信號設(shè)備能夠正常工作，避免不可預(yù)見的情況發(fā)生。

4 結(jié)束語

本文從設(shè)計的角度，結(jié)合已竣工后的專用線項目，根據(jù)站前工程技術(shù)條件，聯(lián)鎖內(nèi)部邏輯等要素，對站間聯(lián)系電路、組合及其內(nèi)部配線進行了分析與介紹。經(jīng)驗表明：技術(shù)條件不同，聯(lián)鎖內(nèi)部邏輯不同，設(shè)計過程中需要考慮的問題細節(jié)就會不同；設(shè)計作為工程項目的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，提前將問題考慮全面，可以更大限度地保證工程的質(zhì)量與安全。本文將站聯(lián)電路設(shè)計過程中的思路與經(jīng)驗進行歸納總結(jié)，可供同行設(shè)計者進行借鑒。