對地鐵信號系統接口電路及電源電話線設計的探討

張昌平

（浙江浙大網新軌道交通工程有限公司，杭州 310007）

城市軌道交通信號系統目前廣泛采用基于通信的列車控制（CBTC）系統移動閉塞制式。在保證安全的前提下，最大程度地實現地鐵運營的高速、高密和追蹤間隔時間短、運能大等特點。

在地鐵信號系統的設計中，一般提供3種運行模式。主模式是CBTC運行模式，后備模式一種是點式的IATP聯鎖模式，一種是傳統的信號聯鎖模式。不論哪種模式，都建立在聯鎖設備基礎之上，使聯鎖除與軌旁的道岔、計軸軌道電路、信號機等設備接口外，還與站臺的屏蔽門、緊急停車按鈕、自動折返按鈕及防淹門、車輛段、停車場、試車線、聯絡線等眾多相銜接的設備進行接口，并控制和表示這些設備。

接口電路就是為了控制和表示這些設備設計的，其控制電源所遵循的原則就是信號系統與其接口的設備之間的接口條件均互相提供兩組干接點，接口電路采用雙斷設計，遵循誰采集干接點信息誰提供電源的原則。地鐵接口電路的設計一般都是遵循這樣的原則。

現僅以緊急停車按鈕控制電路圖（如圖1所示）進行說明如下。

1 電路分析

1）圖1為上行方向的站臺緊急停車按鈕控制電路圖，細實線為原圖，控制電源由室內送出分別串接上行方向的兩個緊急停車按鈕后再回室內控制繼電器。為了在混電時能導向安全，電路采用了按鈕雙接點的雙斷防護法進行防護。

2）電路設計是按故障導向安全的原則設計的。也就是JTAJ常態為吸起，無論什么原因一旦落下，將被聯鎖檢測到并傳遞給相關設備發送緊急停車信息。但由于電源的送出和回樓同纜，當線間電纜芯線絕緣不好，仍可存在短路站臺緊停按鈕的混線情況，如圖1虛線⑤處所示，致使JTAJ無法落下。雖然這種情況出現的概率很小，但不能排除這種情況的發生。一旦出現這種情況，JTAJ的勵磁電路就脫離了站臺緊急停車按鈕的控制。由于JTAJ的狀態不發生改變，使其不能得到及時的發現和修復，勢必留下安全隱患。當站臺發生緊急情況需要停車時，即使按下站臺JTA，也無法進行緊急停車。

3）原圖兩個站臺緊急停車按鈕表示燈的LF24（1）電源并接后使用單獨的電纜芯線由室外回樓，站臺按鈕盒內已存在同路的LF24（1）電源，LF24（1）電源重復送電。

4）《地鐵設計規范》16.5.5.7條“車站站臺及車站控制室應設站臺緊急關閉按鈕。站臺緊急關閉按鈕電路應符合故障-安全原則”。任何信號系統的電路設計都不允許存在缺陷。

2 電路修改

1）針對圖1中可能出現的情況，緊停按鈕的電源可單獨使用4芯電纜分纜送電（圖1中①粗線所示），斷開原電路（圖1中③所示）。緊停電源再由遠至近（圖1中②粗線所示）分別接入緊停按鈕接點后回樓。電源分纜可解決由于電纜芯線混電引起的站臺緊急停車按鈕失靈不導向安全的問題，符合故障-安全的原則。

2）緊停按鈕表示燈LF24（1）電源不再從室外回樓供電，改由按鈕盤內直接供電，也就是把表示燈的負極連接端子2即可（圖1中④所示），每個緊急停車按鈕燈都可節省1芯電纜。

3）對于島式站臺接車方向兩端的緊急停車按鈕，一般都設在站臺兩側的同一坐標處，或站臺的同一個建筑支柱上。由于上下行電源都使用同一電源，島式站臺同一處所的兩個不同方向的緊急停車按鈕電源也可合用，對于圖1也就是下行方向可不設4芯電纜再單獨送電，所需電源在按鈕盒的支柱上互聯，串接上下行緊停按鈕的條件也可考慮合纜。這種方式由于電源是在站臺或支柱上互聯，涉及到工程設計前期的纜線通道，需把條件反饋到相關設計單位，便于土建工程與站后工程的設計接口，預留施工條件。

4）原圖使用2條8芯電纜，上下行各使用1條，電源分纜后使用1條4芯電源電纜和1條8芯電纜即可滿足功能需求。如不具備合纜條件或是側式站臺，上下行可分別采用2條4芯電纜。

5）電路修改后不但有利于保證行車安全，還可節省電纜和增加電纜的可用芯線，并能節省防雷模塊，從而有效降低工程投資。

3 接口電路設計

在地鐵的接口電路中，類似這樣的電路比較多。如正線與車輛段、聯絡線、防淹門、屏蔽門、自動折返按鈕等接口電路都是這種情況。針對接口聯系電路，為了在混電時能導向安全，在設計中一般采用大鐵的位置防護法和雙斷防護法。當地鐵的接口電路條件較多，送出的電源也較多時，其控制電源建議考慮采用獨纜分設，不但可有效防止遺留安全隱患和誤動，還可有效降低工程投資。

4 維修電源線與電話線設計

為了便于對設備的維護，地鐵正線的信號機及道岔和大鐵一樣，都分別設置了維修電源線和電話線。所不同的是地鐵不設分線盒，每個設備都獨立的采用一條電纜貫通，在其芯線中都包括維修電源線和電話線（共計4芯），地鐵的電纜都是從設備集中站直接敷設至設備終端，這樣較多的使用了維修電源線和電話線的電纜芯線。

地鐵的每一條線路上的信號機和道岔一般都有上百架（組）甚至更多，這樣計算每條地鐵線維修電源和電話的使用芯線就有數百芯，過多的浪費了電纜芯線，也增加了不必要的工程投資。針對地鐵室外軌旁設備獨纜敷設的實際情況，建議維修電源與電話采用6芯獨纜，按上下行線分別從集中站的室內向室外的設備終端貫通敷設，在信號機及道岔處所開口設置HZ6電纜盒，也可自制接線盒安裝在隧道壁上，由近至遠逐個地向設備終端延伸，并使用絕緣接線柱將電話線引到HZ6電纜盒外，便于維修使用。這種敷設方式可節省大量的電纜芯線。如四顯示信號機原電纜為14（2）去掉電話及電源線4芯后可改用9（1），道岔（5線制雙機牽引）原電纜為16（2）去掉電話及電源線4芯后可改用12（2）。每架信號機可節省5芯電纜芯線，每組道岔可節省4芯電纜芯線，累積起來可節省大量的電纜芯線。如圖2所示。

5 結語

地鐵的接口電路不同于大鐵有定型可依，而是受業主和廠家因素的影響較多，按業主和廠家的要求，搭建的接口電路也較多。同一接口電路，不同的業主和廠家其電路設計和功能也有所不同，設計時應在滿足功能的前提下符合故障-安全的原則。在對維修電源和電話線的設計時，由于地鐵不設分線盒，建議采用和推廣獨纜貫通設計方案，既有利于工程施工和維護，還可節省大量的電纜芯線，并且能有效降低工程造價和節約運營維修成本。