多聯(lián)鎖共享室外信號設備切換控制電路設計

王定明

（中國鐵路昆明局集團有限公司普洱職工培訓基地，昆明 650208）

1 概述

中老鐵路是“一帶一路”、中老友誼標志性工程，是國內與南亞、東南亞國家基礎設施互聯(lián)互通的重要項目，全部采用中國鐵路標準建設。為滿足中老鐵路信號專業(yè)技能人才培訓需要，兼顧老撾、緬甸、泰國等外籍人員培訓需求和新技術發(fā)展，在綜合培訓基地信號專業(yè)實訓設施設備建設方案中，盡可能將現(xiàn)場在用的每一生產廠家、不同型號的聯(lián)鎖設備建設1 套，并預留后期增建信號設備條件，滿足開展不同制式信號聯(lián)鎖實訓需要。但實施中受場地占地面積、資金投入、建設周期及建設必要性等因素制約，采取多套室內聯(lián)鎖切換控制同一室外站場信號設備的方式進行設計、建設。當某一套室內聯(lián)鎖控制室外站場信號設備時，其余室內聯(lián)鎖采用信號智能模擬盤替代室外設備配合獨立工作。若室內聯(lián)鎖設備增減變化或者控制范圍大小與室外不一致時，需由室外站場信號設備和信號智能模擬盤同時配合使用。為實現(xiàn)每一套室內聯(lián)鎖互斥、共享控制同一室外站場信號設備、切換連接對應信號智能模擬盤功能，筆者在牽頭組織實訓基地建設實施中，因沒有現(xiàn)成定型電路而組織研發(fā)了該套電路。該電路經驗證，除滿足上述功能外，還具有通用性和易擴展性的功能，擬在普洱培訓部實訓樓投入應用。

2 設計思路

該套電路按5 套室內聯(lián)鎖切換控制同一室外站場信號設備設計，并預留擴展功能。

2.1 按鈕設置

設1 個允許切換按鈕（YQA）、1 個復原按鈕（FA），對應每一套室內聯(lián)鎖設置1 個聯(lián)鎖按鈕（LA），所有按鈕均采用二位自復式按鈕。每一按鈕對應控制按鈕繼電器的勵磁吸起或自閉。

2.2 表示燈設置

FA 設置1 個紅色表示燈，YQA 和5 套聯(lián)鎖對應LA，分別設置1 個綠色表示燈和1 個紅色表示燈，各表示燈顏色燈光反映室內聯(lián)鎖切換控制狀態(tài)。按鈕和表示燈設置在切換操作面板上，如圖1 所示。藍色為按鈕，綠色和紅色為表示燈。

圖1 切換操作面板設計Fig.1 Design of switching operation panel

2.3 繼電器設置

對應每一個按鈕設置1 個按鈕繼電器，即復原按鈕繼電器（FAJ）、允許切換按鈕繼電器（YQAJ）和聯(lián)鎖按鈕繼電器（LAJ），按鈕繼電器實現(xiàn)室內聯(lián)鎖切換選擇邏輯功能。每一套室內聯(lián)鎖設置多個信號機切換控制繼電器（XQJ）、道岔切換控制繼電器(DQJ)和軌道電路切換控制繼電器(GQJ)，切換控制繼電器實現(xiàn)室內聯(lián)鎖切換執(zhí)行邏輯功能。繼電器均采用JWXC-1700 型鐵路信號無極安全型繼電器，繼電器勵磁電路由KZ（24 V）和KF（24 V）供電。

2.4 切換執(zhí)行柜設計

采用現(xiàn)場通用的組合柜改裝用作切換執(zhí)行柜，柜內安裝控制面板、切換選擇組合（QXZ）和切換執(zhí)行組合(QZZ)，QZZ 也可安裝在對應室內聯(lián)鎖組合柜空余位置。設置1 個QXZ，安裝FAJ、YQAJ和對應LAJ，并考慮預留。對應每一套室內聯(lián)鎖至少設置1 個QZZ，安裝XQJ、DQJ、GQJ。切換執(zhí)行柜和接口柜安裝在一起，盡可能距離分線盤最近。切換執(zhí)行柜與分線盤間配線可采用信號電纜連接。

2.5 電路技術要求

切換控制電路分為切換選擇組合電路和切換執(zhí)行組合電路，需滿足“故障-安全”原則。切換控制電路均采用按鈕＋安全型信號繼電器方式實現(xiàn)，切換控制電路故障時，所有室內聯(lián)鎖斷開與室外站場信號設備的連接，自動轉接至對應智能模擬盤，確保每一套室內聯(lián)鎖均能獨立工作。系統(tǒng)結構示意如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)結構示意Fig.2 Schematic of system structure

3 切換選擇組合電路設計

切換選擇組合電路采用雙按鈕方式操作，能有效防止誤碰而錯誤切換室內聯(lián)鎖控制。由復原按鈕電路、允許切換按鈕電路、聯(lián)鎖按鈕電路和表示燈電路組成。

3.1 復原按鈕電路設計

復原按鈕電路由復原按鈕、復原按鈕繼電器和表示燈構成，控制允許按鈕繼電器勵磁條件，以斷開室內聯(lián)鎖對室外站場信號設備的控制，為切換選擇電路工作提供條件。復原按鈕繼電器表示燈反映室內聯(lián)鎖切換選擇的可能性，復原按鈕燈（FAD）常態(tài)滅燈，表示可進行切換選擇操作，F(xiàn)AD 亮紅燈，表示需辦理復原后才能進行切換選擇操作，復原按鈕電路原理如圖3 所示。

圖3 復原按鈕電路原理Fig.3 Circuit principle diagram of reset button

在切換選擇操作時，若FAD 亮紅燈，需按壓FA 使之滅燈。按壓FA，F(xiàn)AJ 勵磁吸起，F(xiàn)AJ 勵磁電路：KZ-FA-FAJ1-4 線圈-KF。FAD 紅燈點燈電路：KZ-YQAJ51-52-FAD-KF。

3.2 允許切換按鈕電路設計

允許切換按鈕電路由YQA、YQAJ 和表示燈構成，與聯(lián)鎖按鈕電路共同完成控制切換選擇外，實現(xiàn)切換執(zhí)行和監(jiān)督切換控制狀態(tài)功能。允許切換按鈕燈（YQAD）常態(tài)亮綠燈，表示室內聯(lián)鎖均未控制室外站場信號設備，YQAD 亮紅燈，表示有一套室內聯(lián)鎖控制室外站場信號設備，如圖4 所示。

圖4 允許切換按鈕電路原理Fig.4 Circuit principle diagram of switching allowed button

按壓YQA，YQAJ 勵磁吸起，經YQAJ 第1 組前接點構成自閉電路。YQAJ 勵磁電路：KZ-YQAYQAJ1-2 線 圈-FAJ11-13-KF。YQAJ 自 閉 電 路：KZ-YQAJ11-12-YQAJ3-4 線圈-FAJ11-13-KF。

3.3 聯(lián)鎖按鈕電路設計

聯(lián)鎖按鈕電路由LA、LAJ 和表示燈構成，與允許切換按鈕電路共同完成控制切換選擇外，還反映切換控制狀態(tài)和監(jiān)督切換執(zhí)行功能。5 套聯(lián)鎖分別用A、B、C、D、E 表示，每一套聯(lián)鎖按鈕和聯(lián)鎖按鈕繼電器分別為A 聯(lián)鎖按鈕（ALA）和A 聯(lián)鎖按鈕繼電器（ALAJ）、B 聯(lián)鎖按鈕(BLA)和B 聯(lián)鎖按鈕繼電器（BLAJ）、C 聯(lián)鎖按鈕(CLA)和C 聯(lián)鎖按鈕繼電器（CLAJ）、D 聯(lián)鎖按鈕(DLA)和D 聯(lián)鎖按鈕繼電器（DLAJ）、E 聯(lián)鎖按鈕(ELA)和E 聯(lián)鎖按鈕繼電器（ELAJ）。電路如圖5 所示。

圖5 聯(lián)鎖按鈕電路原理Fig.5 Circuit Principle diagram of interlocking button

以切換選擇A 聯(lián)鎖控制操作為例，當YQAD 亮綠燈時，先按壓YQA，YQAJ 勵磁吸起自閉，按壓ALA，ALAJ 勵磁吸起自閉。ALAJ 勵磁電路：KZYQAJ21-22-ALA-ALAJ1-2 線圈-BLAJ21-23-CLAJ21-23-DLAJ21-23-ELAJ21-23-KF，ALAJ 自閉電路：KZYQAJ21-22-ALAJ11-12-ALAJ3-4 線圈-BLAJ21-23-CLAJ21-23-DLAJ21-23-ELAJ21-23-KF。在ALAJ勵磁和自閉電路中，串接YQAJ 前接點和除本聯(lián)鎖以外的聯(lián)鎖按鈕繼電器后接點，確保在同一時間僅有1 套聯(lián)鎖控制室外站場信號設備，實現(xiàn)控制的唯一性和室內聯(lián)鎖互斥。其余聯(lián)鎖按鈕及按鈕繼電器工作原理與上述相同，此不贅述。

3.4 表示燈電路設計

在切換操作面板上，所有按鈕指示燈采用LED燈。復原按鈕燈設計在復原按鈕電路中，其余5 套聯(lián)鎖按鈕和YQAD 在表示燈電路中設計，如圖6所示。聯(lián)鎖按鈕表示燈常態(tài)亮綠燈，綠燈表示該聯(lián)鎖未連接室外站場信號設備，紅燈表示該聯(lián)鎖連接室外站場信號設備。切換控制操作時，按壓YQA，YQAD 由綠燈改點紅燈，選擇按壓需控制室外的室內聯(lián)鎖按鈕，室內聯(lián)鎖按鈕燈由綠燈改點紅燈，其余聯(lián)鎖燈保持不變。

圖6 按鈕表示燈電路Fig.6 Circuit of button indicator

YQAD 亮綠燈點燈電路：KZ-YQAJ41-43-ALAJ83-81-BLAJ83-81-CLAJ83-81-DLAJ83-81-ELAJ83-81-KF。

YQAD 亮紅燈點燈電路：KZ-YQAJ41-42-KF。

以A 聯(lián) 鎖 為 例，ALA 燈 亮 綠 燈，YQAJ 和ALAJ 落 下， 綠 燈 點 燈 電 路：KZ-ALAJ71-73-YQAJ33-31-KF。ALA 燈亮紅燈，YQAJ 和ALAJ 吸起，紅燈點燈電路：KZ-ALAJ71-72-YQAJ32-31-KF。其余聯(lián)鎖按鈕燈與A 聯(lián)鎖按鈕燈同理，分別接入相應LAJ 前接點或者后接點控制點燈。僅當所有表示燈亮綠燈時，才可進行切換執(zhí)行操縱。

3.5 切換選擇組合電路安全措施

QXZ 故障時，可能導致FAJ、YQAJ 和LAJ 不能勵磁吸起或自閉。當FAJ 不能勵磁吸起時，若無室內聯(lián)鎖控制室外站場信號設備，不影響切換選擇，若有則保持現(xiàn)有控制狀態(tài)而失去切換選擇操作功能。當YQAJ 不能勵磁吸起或自閉時，失去切換選擇操作功能。當某一LAJ 不能勵磁吸起或自閉時，僅該套聯(lián)鎖失去切換選擇及控制功能。

4 切換執(zhí)行組合電路設計

切換執(zhí)行組合電路由切換執(zhí)行電路和切換執(zhí)行接口電路構成。對應每一套聯(lián)鎖需設置切換執(zhí)行組合，組合內安裝XQJ、DQJ 和GQJ，組合和繼電器數(shù)量由所需控制室外站場信號設備數(shù)量合理確定。

4.1 切換執(zhí)行電路

切換執(zhí)行電路主要實現(xiàn)XQJ、DQJ 和GQJ 的勵磁吸起，由YQAJ 和對應聯(lián)鎖按鈕繼電器控制，實現(xiàn)切換執(zhí)行的唯一性，如圖7 所示。

圖7 切換執(zhí)行電路原理Fig.7 Principle diagram of switching execution circuit

以A 聯(lián)鎖中XQJ 為例，XQJ 勵磁電路：KZYQAJ61-62-XQJ1-4 線圈-ALAJ61-62-KF。A 聯(lián)鎖中DQJ、GQJ 勵磁電路與XQJ 勵磁電路原理相同，其余4 套聯(lián)鎖與A 聯(lián)鎖分析一致，此不贅述。若3 種控制繼電器數(shù)量較多，可以按照XQJ、DQJ、GQJ 分類組成獨立的控制組合使用。

4.2 切換執(zhí)行接口電路

每一套聯(lián)鎖對應的切換執(zhí)行接口電路分別設置多個不等的XQJ、DQJ、GQJ，分別在繼電器名稱后面加序號予以區(qū)別，如XQJ1、XQJ2、XQJ3、XQJ4……、DQJ1、DQJ2、DQJ3……、GQJ1、GQJ2、GQJ3、GQJ4……。均用繼電器前接點連接室外對應信號機、道岔、軌道電路的電纜配線，落下接點連接智能模擬盤配線。以A 聯(lián)鎖切換控制室外設備為例，選取1 架出站兼調車信號機（X3）、1 組六線制道岔（3#）、3 區(qū)段軌道電路（2DG、4DG、1G）為例，室內與室外、智能模擬盤間切換執(zhí)行接口電路如圖8 所示，其余信號機、道岔、軌道電路切換控制分析與上述相同。同理，其他4 套聯(lián)鎖與A 聯(lián)鎖分析一致，此不贅述。

圖8 切換執(zhí)行接口電路原理Fig.8 Principle diagram of switching execution interface circuit

5 切換控制電路功能驗證及拓展

5.1 切換控制電路功能驗證

第一，在同一室內聯(lián)鎖中試驗。任意選取信號機、軌道電路、道岔之一代表1 種聯(lián)鎖設備，經試驗切換控制功能正常。增選設備數(shù)量以代表2 ～5 種不同類型聯(lián)鎖設備逐項試驗，切換控制功能均正常。

第二，在不同室內聯(lián)鎖中試驗。選取6502 電氣集中聯(lián)鎖、iLOCK 計算機聯(lián)鎖、TYJL-ADX 計算機聯(lián)鎖進行驗證，同樣實現(xiàn)設計功能。該套電路為后期信號專業(yè)實訓設備建設、實現(xiàn)多聯(lián)鎖共享室外站場信號設備切換控制及預留擴展功能提供了技術保障。

5.2 切換控制電路功能通用性拓展

該套電路室內聯(lián)鎖數(shù)量和控制室外站場設備數(shù)量均可拓展，無論設計幾套室內聯(lián)鎖，僅需設置1 個FA 和1 個YQA，對 應 設 置1 個FAJ 和1個YQAJ。對應每一套室內聯(lián)鎖設置1 個LA、1 個LAJ 及表示燈，室內聯(lián)鎖數(shù)量超過5 套，因LAJ接電不夠，需增設聯(lián)鎖按鈕繼電器的復示繼電器（LAJF）。XQJ、DQJ 和GQJ 的數(shù)量由控制室外信號機、道岔和軌道電路區(qū)段的數(shù)量多少而選定，并依據(jù)XQJ、DQJ 和GQJ 數(shù)量合理采取獨立設置組合或合并共用組合的方式。

6 結束語

切換選擇組合電路、切換執(zhí)行組合電路為一套完整的5 套聯(lián)鎖共享室外站場信號設備控制電路，在未改變原聯(lián)鎖設備聯(lián)鎖關系的基礎上，實現(xiàn)安全、可靠的切換控制功能。基于這套電路，可任意增減室內聯(lián)鎖和室外設備控制數(shù)量，滿足了信號實訓基地多套聯(lián)鎖切換控制室外站場信號設備和預留增減室內、外設備的發(fā)展需要，控制功能、電路安全性和易擴展性都達到了設計目的。但該電路僅在培訓基地開展了信號聯(lián)鎖安全驗證，暫不能用于現(xiàn)場行車控制，可為實訓基地建設或設計人員提供借鑒。