城市軌道交通信號系統倒切電路設計

楊安玉，張志恒

(1.中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢 430063;2.中交城市軌道交通設計研究院有限公司，武漢 430056)

1 概述

目前，在城市軌道交通信號系統改造調試期間，新設信號系統在調試過程中不能影響既有信號系統的運行。一般對新設信號系統的設備調試都選擇在非運營時段進行。由于新設信號系統與既有信號系統在改造調試期間共用室外設備，如信號機、轉轍機、軌道電路及其他信號設備等，如圖1所示。共用室外設備通過室外電纜在運營時段連通至既有信號系統，在非運營時段設備調試時，連通至新設信號系統。因此，在調試階段，需要將共用室外設備室外電纜在既有信號系統與新設信號系統間來回切換。在信號系統改造調試期間，這種切換每天都要來回很多次，調試期一般長達幾個月或1年之久［1-9］。由于信號系統控制著列車的安全運行，在信號系統改造調試期間，對新設、既有信號系統之間的倒切有很高的安全性和可靠性要求。

圖1 信號系統倒切示意

目前普遍應用的信號系統倒切方式是:在非運營時段的調試時期通過人工將共用室外設備的室外電纜從既有信號系統的分線盤或分線架拔出，接入新設信號系統的分線盤或分線架。待調試完成后轉入運營時段時，再手動復原。

這種手工倒切的方式存在倒切速度慢、耗時長、準確性差等方面的缺點，并且存在倒切過程中無法體現是否成功實現倒切，需要人工多次確認的局限性。

2 快速倒切電路設計

本快速倒切電路的目的是能夠通過簡單操作，自動將新設信號系統和既有信號系統對共用室外設備的控制權進行快速倒切的一種電路，能夠克服手動倒切的弊端，達到倒切快速、操作方便、顯示清晰、安全可靠的目的。

2.1 控制權限的區分

為了保證信號系統的倒切安全，分析了信號系統倒切過程中存在影響倒切安全的因素，主要有2種:一種是信號系統的運營人員，一種是信號系統的施工人員。為此，本倒切電路需設置兩種權限，由2種不同工種的人員共同操作使用。一種權限屬于信號系統的運營人員，該權限在倒切電路的控制權限最高，一種權限屬于信號系統的施工人員，該權限在倒切電路中的控制權次之。

2.2 轉極電路的設計

倒切電路的目的是為了2套信號系統分時控制共用室外設備，考慮到信號系統的安全性要求，在何種狀況下，同一時間只能由1套信號系統控制共用室外設備，不能在同一時間出現2套信號系統同時控制共用室外設備。為此，根據極性保持繼電器(下簡稱繼電器)的特性設計轉極電路，該繼電器是一種非對稱并聯磁路的安全型有極繼電器。將繼電器的定位接點、反位接點分別接至既有、新設信號系統，可以保證繼電器轉極后同一時間只有1套信號系統控制共用室外設備，并且可以通過轉極電路在2套系統間來回切換。該繼電器的每組接點由定位接點、中接點、反位接點組成。一般可選擇的繼電器有JYJXC－160/260、JYJXC－135/220、JYXC－660、JYXC－270［10，11］。繼電器可以并聯使用，這樣可以實現任意數量的共用室外設備室外電纜的倒切。繼電器的個數由需要倒切的共用室外設備室外電纜數量決定。

為了2套信號系統能分時控制共用室外設備，設計繼電器在初始狀態下，定位接點接至既有信號系統。設計1個倒切允許按鈕，并具有運營人員操作權限，2組動合接點串接在倒切電路的正電、負電回路上，按下時，連通輸入電源與倒切按鈕之間的電路，松開時，斷開輸入電源與倒切按鈕之間的電路?？梢杂删哂性摍嘞薜娜藛T控制是否可以倒切。

設計2個倒切按鈕1和2，倒切按鈕1為“倒切到新設信號系統的按鈕”，倒切按鈕2為“倒切到既有信號系統的按鈕”。這2個倒切按鈕具有施工人員操作權限，2組動合接點分別串接在繼電器的前、后勵磁線圈上?？梢杂删哂性摍嘞薜娜藛T控制共用室外設備室外電纜倒切到既有信號系統或新設信號系統。按下倒切按鈕1時，連通倒切允許按鈕與繼電器的后線圈之間的電路，倒切到新設信號系統;按下倒切按鈕2時，連通倒切允許按鈕與繼電器的前線圈之間的電路，倒切到既有信號系統。松開倒切按鈕1或2時，斷開倒切允許按鈕與繼電器線圈之間的電路，繼電器接點保持。

為了保證安全，倒切允許按鈕、倒切按鈕1和2采用帶鉛封的自復式按鈕［12］。

轉極電路如圖2所示。

圖2 轉極電路

2.3 倒切電路的設計

繼電器一般均有4組接點可以采用，第1組、第2組接點用作系統工作指示燈，其余2組接點可以用作倒切共用室外設備室外電纜至新設或既有信號系統，如圖3所示。繼電器的中接點連接共用室外設備室外電纜，定位接點、反位接點分別連接既有信號系統、新設信號系統。隨著繼電器的后線圈、前線圈的分別勵磁，中接點分別接通定位接點、反位接點，共用室外設備室外電纜分別連接至既有信號系統、新設信號系統。該倒切電路可以實現2套信號系統分時控制共用室外設備，并對2套系統的控制權進行倒切。

圖3 倒切電路

2.4 表示電路的設計

繼電器的第1組中接點、反位接點串聯作為新設信號系統工作指示的表示電路;第2組中接點、定位接點串聯作為既有信號系統工作指示的表示電路，如圖4所示。采用串聯的方式可以確保:只有當所有繼電器的接點在反位接點時，新設信號系統工作指示燈才點亮;只有當所有繼電器的接點在定位接點時，既有信號系統工作指示燈才點亮，確保了系統表示電路工作的正確性。

圖4 表示電路

3 倒切電路工作流程

倒切電路工作流程如圖5所示。

圖5 倒切電路工作流程

假定初始狀態為既有信號系統控制共用室外設備，當需要倒切為新設信號系統控制共用室外設備時，則需由具有信號系統運營權限的人員按下倒切允許按鈕，接通輸入電源。再由具有信號系統施工權限的人員按下倒切按鈕1，繼電器前線圈之間有24 V的壓差，勵磁轉極，接點 111－113、121－123、131－133、141－143接通。新設信號系統工作指示燈點亮，表示共用室外設備室外電纜已連接至新設信號系統，由新設信號系統對共用室外設備進行控制。此時由具有運營權限的人員松開倒切允許按鈕，繼電器接點永久保持在斷電前的狀態，倒切完成。

當需要切換為既有信號系統控制共用室外設備時，同樣先需要由具有信號系統運營權限的人員按下倒切允許按鈕，接通輸入電源。再由具有信號系統施工權限的人員按下倒切按鈕2，繼電器后線圈之間有24 V 的壓差，勵磁轉極，接點 111－112、121－122、131－132、141－142接通。新設信號系統工作指示燈點亮，表示共用室外設備室外電纜已連接至既有信號系統，由既有信號系統對共用室外設備進行控制。此時由具有運營權限的人員松開倒切允許按鈕，繼電器接點永久保持在斷電前的狀態，倒切完成。

4 結語

城市軌道交通信號系統的倒切電路在信號系統改造調試工程中具有廣泛的應用前景，能給信號系統改造調試工程帶來極大的便利，能有效地縮短倒切時間，提高倒切效率，安全準確，并具有明確的狀態表示，大大提高了倒切裝置的安全性、可靠性、可用性、可維護性，有效避免倒切錯誤或倒切不徹底，為信號系統改造調試贏得更多的時間，縮短信號系統改造調試工期，節省工程投資。

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［11］國家質檢總局.GB/T 7417—2010 鐵路信號AX系列繼電器［S］.

［12］國家質檢總局.GB/T 16514—1996 電子設備用機電開關(第5部分):按鈕開關分規范［S］.