專用線DX3型道口電路設(shè)計(jì)方案分析與運(yùn)用

代立疆

隨著我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)的不斷發(fā)展，鐵路道口處的行車密度不斷提高，相應(yīng)的交通協(xié)調(diào)壓力也越來(lái)越大。鐵路道口是鐵路線路上鋪面寬度≥2.5 m直接與道路貫通的平面交叉。新建線路及大部分改建線路均已取消平交道口，改為立交等形式，但出于經(jīng)濟(jì)和工程條件限制等方面的考慮，仍然有部分道口保留，相應(yīng)設(shè)置了道口報(bào)警電路［1-2］。目前，我國(guó)道口多數(shù)利用DX3型道口電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，DX3型道口電路為定型電路，通過在室外接近通知點(diǎn)和到達(dá)點(diǎn)設(shè)置控制器，實(shí)現(xiàn)道口信號(hào)系統(tǒng)的自動(dòng)報(bào)警。當(dāng)?shù)揽卩徑囌緯r(shí)，車列作業(yè)模式較復(fù)雜，無(wú)法通過在室外設(shè)置控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)道口信號(hào)系統(tǒng)的自動(dòng)報(bào)警功能，需計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖根據(jù)具體的進(jìn)路信息、區(qū)段占用情況等條件控制道口接近通知繼電器和到達(dá)繼電器的勵(lì)磁，從而實(shí)現(xiàn)道口信號(hào)系統(tǒng)的報(bào)警功能［3-4］。

文獻(xiàn)［5］針對(duì)道口位于車站站內(nèi)場(chǎng)景，結(jié)合聯(lián)鎖驅(qū)動(dòng)邏輯設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的道口電路；文獻(xiàn)［6］針對(duì)道口位于車站的接近區(qū)段場(chǎng)景，結(jié)合道口報(bào)警時(shí)機(jī)設(shè)計(jì)道口電路；文獻(xiàn)［7］針對(duì)道口位于區(qū)間且鄰近車站場(chǎng)景，結(jié)合列車運(yùn)行速度，實(shí)現(xiàn)道口電路設(shè)計(jì)。目前，還沒有針對(duì)車站與專用線間的各種場(chǎng)景下道口電路設(shè)計(jì)的相關(guān)研究。與車站銜接的專用線多為單線，調(diào)車速度一般不大于40 km/h［8］。根據(jù)專用線上道口接近通知點(diǎn)與車站、區(qū)間的位置關(guān)系，有道口上下行通知點(diǎn)均在站內(nèi)、分別在站內(nèi)和區(qū)間、均在區(qū)間3種情況，其道口電路均需特殊設(shè)計(jì)。基于鐵路道口信號(hào)系統(tǒng)的工作原理，本文以沈陽(yáng)東站道口為例，對(duì)上述3種場(chǎng)景下的專用線道口電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 鐵路道口信號(hào)設(shè)備

1.1 設(shè)備概述

DX3型道口信號(hào)設(shè)備一般采用道口自動(dòng)通知、道口自動(dòng)信號(hào)、人工控制道口欄木等方式進(jìn)行控制；對(duì)自動(dòng)通知有困難的地點(diǎn)，大多采用人工（電話）通知。

專用線一般為單線，單線的標(biāo)準(zhǔn)DX3型道口信號(hào)設(shè)備由2個(gè)閉路式控制器、2個(gè)開路式控制器、室內(nèi)邏輯控制電路、道口控制盤及室內(nèi)音響器、室外報(bào)警設(shè)備等構(gòu)成［9-10］，見圖1。

圖1 道口信號(hào)設(shè)備示意

1.2 道口接近通知時(shí)間

根據(jù)鐵路站內(nèi)和區(qū)間的道口系統(tǒng)技術(shù)條件，道口接近通知時(shí)間T［11-12］為

式中：t1為道路車輛以最低速度通過道口（在列車接近通知開始，保證使已經(jīng)闖入道口的車輛能完全出清道口）的時(shí)間；t2為道口欄木關(guān)閉動(dòng)作時(shí)間，按10 s取值；t3為司機(jī)采取緊急制動(dòng)確認(rèn)時(shí)間，按5 s取值；tF為可變量，根據(jù)道口的實(shí)際運(yùn)用情況、繁忙程度適當(dāng)增加；l1為兩道口信號(hào)機(jī)之間或兩停止線間的距離，需根據(jù)道口的實(shí)際情況取值；l2為道路車輛確認(rèn)信號(hào)顯示的距離，按5 m取值；l3為道路機(jī)動(dòng)車車體長(zhǎng)度，按22 m取值；vd為機(jī)動(dòng)車通過道口的規(guī)定最低速度，按5 km/h取值。

1.3 道口接近區(qū)段長(zhǎng)度

根據(jù)鐵路站內(nèi)和區(qū)間的道口系統(tǒng)技術(shù)條件，道口接近區(qū)段長(zhǎng)度L為

式中：Vg為車列在接近區(qū)段內(nèi)運(yùn)行的最高速度，本專用線上的調(diào)車運(yùn)行速度均按照最高為40 km/h考慮；L1為道口中心到遮斷信號(hào)機(jī)的長(zhǎng)度，需根據(jù)道口的實(shí)際情況進(jìn)行取值；L2為調(diào)車的緊急制動(dòng)長(zhǎng)度，需根據(jù)道口所在線路的坡度、機(jī)車類型及編組情況進(jìn)行測(cè)算。

2 道口電路設(shè)計(jì)

沈陽(yáng)東站為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖車站，該站經(jīng)1#和23#道岔與八家子（電廠）專用線銜接，專用線間有北海街、新煤建和大北3個(gè)道口，其道口示意見圖2。

圖2 沈陽(yáng)東站與八家子（電廠）專用線間道口示意

2.1 道口上下行通知點(diǎn)均在站內(nèi)

北海街道口位于沈陽(yáng)站內(nèi)的無(wú)岔軌道區(qū)段1/23G上。道口信號(hào)機(jī)間的距離為18.3 m，按照式（2）計(jì)算，t1約為32.62 s；道口調(diào)車作業(yè)較少，tF按0 s取值，按照式（1）計(jì)算，道口的接近通知時(shí)間T約為47.62 s；根據(jù)道口所在線路的實(shí)際坡度、機(jī)車類型等進(jìn)行測(cè)算，調(diào)車的緊急制動(dòng)距離L2按55 m取值；北海街道口位于站內(nèi)，站內(nèi)信號(hào)機(jī)可兼做遮斷信號(hào)機(jī)，且經(jīng)過北海街道口的調(diào)車作業(yè)速度較低，結(jié)合運(yùn)營(yíng)單位運(yùn)維要求，北海街道口未設(shè)置遮斷信號(hào)機(jī)，L1按0 m取值，按照式（3）計(jì)算，道口接近區(qū)段長(zhǎng)度L約為585 m。根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，北海街道口的上行接近通知點(diǎn)位于1DG，下行接近通知點(diǎn)位于23DG。

當(dāng)1DG（或23DG）上有車占用時(shí)，需計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖根據(jù)調(diào)車進(jìn)路判斷車列是否會(huì)前往北海街道口：當(dāng)排列以D1（D27）為終端的調(diào)車進(jìn)路時(shí)，表示辦理由沈陽(yáng)東站開往專用線（專用線開往沈陽(yáng)東站）的調(diào)車進(jìn)路。

由于道口上行接近通知繼電器STJ和道口下行接近通知繼電器XTJ由沈陽(yáng)東站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖通過與道口設(shè)備的結(jié)合電路驅(qū)動(dòng)，與常規(guī)DX3型電路中室外控制器的邏輯不同，需根據(jù)道口位置和信號(hào)設(shè)備位置，分析STJ、XTJ的驅(qū)動(dòng)邏輯。STJ、XTJ的驅(qū)動(dòng)電路見圖3，驅(qū)動(dòng)邏輯如下。

圖3 STJ、XTJ的驅(qū)動(dòng)電路

1）STJ動(dòng)作條件由車站聯(lián)鎖結(jié)合控制電路送出，STJ常態(tài)吸起。當(dāng)辦理以D1為終端的調(diào)車進(jìn)路，且1DG有車占用時(shí)，通知繼電器D1TJ落下、STJ落下，發(fā)出道口報(bào)警信息；當(dāng)調(diào)車進(jìn)路解鎖且車列出清1/23G時(shí)，表示車列已通過道口，D1TJ吸起、STJ吸起，解除道口報(bào)警信息。

2）XTJ動(dòng)作條件由車站聯(lián)鎖結(jié)合控制電路送出，XTJ常態(tài)吸起。當(dāng)辦理以D27為終端的調(diào)車進(jìn)路，且23DG有車占用時(shí)，通知繼電器D27TJ落下、XTJ落下，發(fā)出道口報(bào)警信息；當(dāng)調(diào)車進(jìn)路解鎖且車列出清1/23G時(shí)，表示車列已通過道口，D27TJ吸起、XTJ吸起，解除道口報(bào)警信息。

3）當(dāng)STJ或XTJ落下時(shí)，道口報(bào)警繼電器BJ落下，道口發(fā)出報(bào)警通知；當(dāng)STJ和XTJ吸起時(shí)，BJ恢復(fù)勵(lì)磁，解除報(bào)警信息。接近通知繼電器、到達(dá)通知繼電器、調(diào)車運(yùn)行方向邏輯等均由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，道口電路中無(wú)方向繼電器、到達(dá)繼電器等。道口報(bào)警電路見圖4。

圖4 北海街道口報(bào)警電路

2.2 道口上下行通知點(diǎn)分別在區(qū)間和站內(nèi)

新煤建道口位于沈陽(yáng)東站聯(lián)鎖區(qū)盡頭接近軌上。道口信號(hào)機(jī)間的距離為19.5 m，按照式（2）計(jì)算，t1為33.48 s；經(jīng)過道口的調(diào)車作業(yè)較少，tF按0 s取值，根據(jù)式（1）計(jì)算，道口的接近通知時(shí)間T約為48.48 s；根據(jù)道口所在線路的實(shí)際坡度、機(jī)車類型等進(jìn)行測(cè)算，調(diào)車的緊急制動(dòng)距離L2按45 m取值；新煤建口位于站內(nèi)，站內(nèi)信號(hào)機(jī)可兼做遮斷信號(hào)機(jī)，且經(jīng)過新煤建道口的調(diào)車作業(yè)速度較低，結(jié)合運(yùn)營(yíng)單位運(yùn)維要求，新煤建道口未設(shè)置遮斷信號(hào)機(jī)，L1按0 m取值，按照式（3）計(jì)算，道口接近區(qū)段長(zhǎng)度L約為584 m。根據(jù)上述結(jié)算結(jié)果，新煤建道口的上行接近通知點(diǎn)位于1/23G，下行接近通知點(diǎn)位于區(qū)間。

2.2.1 報(bào)警時(shí)機(jī)分析

1）當(dāng)1/23G上有車占用時(shí)，需計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)根據(jù)調(diào)車進(jìn)路判斷車列是否會(huì)前往新煤建道口：當(dāng)排列以D29為終端的調(diào)車進(jìn)路時(shí)，表示車列將由1/23G開往專用線，D27距離道口中心110 m，當(dāng)調(diào)車以40 km/h運(yùn)行時(shí)，從D27運(yùn)行到道口約10 s，因此，D27信號(hào)機(jī)需延時(shí)約40 s開放。

2）當(dāng)1/23G空閑時(shí)，排列以D29為終端的調(diào)車進(jìn)路且進(jìn)路鎖閉，D27調(diào)車信號(hào)機(jī)開放，當(dāng)車列占用1/23G時(shí)發(fā)出道口報(bào)警通知。

3）當(dāng)車列通過位于區(qū)間的下行通知點(diǎn)時(shí)，道口發(fā)出報(bào)警通知。

2.2.2 道口電路邏輯分析

道口上行接近通知繼電器STJ由沈陽(yáng)東站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)通過與道口設(shè)備的結(jié)合電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，STJ驅(qū)動(dòng)電路見圖5。根據(jù)道口和信號(hào)設(shè)備的相對(duì)位置，STJ的驅(qū)動(dòng)邏輯為：①STJ動(dòng)作條件由車站聯(lián)鎖結(jié)合控制電路送出，STJ常態(tài)吸起，當(dāng)辦理以D29為終端的調(diào)車進(jìn)路，且1/23G有車占用時(shí)，D29TJ落下、STJ落下；②當(dāng)STJ落下時(shí)，BJ落下，道口發(fā)出報(bào)警通知，當(dāng)STJ吸起時(shí)，BJ恢復(fù)勵(lì)磁，解除報(bào)警信息。

圖5 STJ驅(qū)動(dòng)電路

經(jīng)過專用線方向道口的調(diào)車無(wú)追蹤列車，道口電路中無(wú)追蹤繼電器ZUJ和記錄繼電器JJ，因此，需對(duì)DX3定型電路進(jìn)行修改，修改后的電路見圖6，動(dòng)作邏輯如下。

圖6 新煤建道口報(bào)警電路

1）當(dāng)調(diào)車駛?cè)氲揽诮咏ㄖc(diǎn)時(shí)，STJ或XTJ落下，BJ勵(lì)磁電路切斷，BJ落下；當(dāng)調(diào)車通過道口到達(dá)通知點(diǎn)時(shí)，到達(dá)通知繼電器DTJ落下，隨著調(diào)車的駛離，DTJ吸起，BJ恢復(fù)勵(lì)磁，切斷報(bào)警電路，停止聲、光報(bào)警。

2）第一、二到達(dá)繼電器1DJ、2DJ電路：當(dāng)調(diào)車從沈陽(yáng)東站開往專用線，調(diào)車先駛?cè)氲谝坏竭_(dá)點(diǎn)時(shí)，第一到達(dá)點(diǎn)繼電器XDTJ吸起，1DJ吸起并自閉；當(dāng)調(diào)車出清第一到達(dá)點(diǎn)并占用第二到達(dá)點(diǎn)時(shí)，第二到達(dá)點(diǎn)繼電器SDTJ吸起，2DJ吸起，原電路由JJ后接點(diǎn)構(gòu)成自閉電路使2DJ保持吸起；列車出清第二到達(dá)點(diǎn)時(shí)，原電路JJ勵(lì)磁吸起，切斷2DJ自閉電路，使2DJ斷電后落下。由于調(diào)車專用線上同時(shí)僅有一輛車列作業(yè)，無(wú)JJ繼電器，因此需將BJ接入2DJ自閉電路中，當(dāng)調(diào)車從第二到達(dá)點(diǎn)開往上行或下行接近通知點(diǎn)時(shí)，BJ勵(lì)磁電路接通，BJ吸起，切斷2DJ的自閉電路。

3）方向繼電器FJ電路：當(dāng)調(diào)車駛?cè)胂滦薪咏ㄖc(diǎn)XJ時(shí)，XTJ落下、下行方向繼電器XFJ吸起，XFJ依靠前接點(diǎn)保持自閉吸起，當(dāng)列車?yán)^續(xù)行駛過到達(dá)通知點(diǎn)后又駛?cè)敕捶较蛏闲薪咏ㄖc(diǎn)SJ時(shí)，STJ落下、XFJ電源被切斷。當(dāng)調(diào)車由專用線開往沈陽(yáng)北站時(shí)，由于室外無(wú)SJ閉路控制器，方向繼電器XFJ電路中的STJ將保持吸起狀態(tài)不變，為減少電路中故障點(diǎn)，需刪除STJ接點(diǎn)。

4）方向復(fù)原繼電器FFJ電路：當(dāng)調(diào)車由專用線開往沈陽(yáng)北站時(shí)，由于此時(shí)BJ吸起，XFJ吸起，F(xiàn)FJ被STJ切斷電源后緩慢落下。由于室外無(wú)SJ閉路控制器，當(dāng)調(diào)車駛?cè)胂滦薪咏ㄖc(diǎn)后，STJ仍然保持吸起，無(wú)法切斷FFJ電源，因此FFJ的勵(lì)磁電路中需拆除STJ接點(diǎn)，使FFJ的勵(lì)磁電路能被正常切斷。

5）控制器監(jiān)督繼電器KJJ電路：一個(gè)KJJ監(jiān)督一條線路上的控制器，新煤建道口所在線路為單線，單線道口需設(shè)置一個(gè)KJJ用于監(jiān)督控制器的故障情況。KJJ常態(tài)吸起，當(dāng)調(diào)車從沈陽(yáng)東站開往專用線，并到達(dá)專用線方向的接近通知點(diǎn)時(shí)，XTJ落下、KJJ落下，當(dāng)車列駛離接近通知點(diǎn)后，XTJ吸起、KJJ吸起。當(dāng)調(diào)車從專用線方向開往沈陽(yáng)東站，并到達(dá)沈陽(yáng)東站方向的接近通知點(diǎn)后，由于STJ由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖根據(jù)進(jìn)路及區(qū)段占?jí)旱刃畔Ⅱ?qū)動(dòng)，此時(shí)STJ、KJJ將保持吸起條件不變，KJJ無(wú)法判斷車列運(yùn)行是否存在問題，為減少電路故障點(diǎn)，需刪除STJ的接點(diǎn)。

2.3 道口上下行通知點(diǎn)均在區(qū)間

大北道口位于沈陽(yáng)東站至專用線區(qū)間上，經(jīng)計(jì)算，道口上下行接近通知點(diǎn)均在區(qū)間，無(wú)需將沈陽(yáng)東站站內(nèi)聯(lián)鎖條件納入到道口報(bào)警電路中。大北道口的上下行接近通知點(diǎn)和到達(dá)點(diǎn)均設(shè)置控制器，通過控制器實(shí)現(xiàn)道口的自動(dòng)防護(hù)功能。大北道口的STJ、XTJ、SDT和XDT均通過室外控制器進(jìn)行動(dòng)作，結(jié)合道口實(shí)際情況修改DX3型電路中的道口報(bào)警繼電器、方向繼電器、第一/二到達(dá)繼電器、控制器監(jiān)督和方向復(fù)原繼電器等電路，大北道口報(bào)警電路見圖7。

圖7 大北道口報(bào)警電路

3 結(jié)論

由于車站與專用線間的道口情況具備特殊性，需根據(jù)道口與車站、區(qū)間的相對(duì)位置，針對(duì)性地設(shè)計(jì)道口電路。

1）當(dāng)與專用線銜接線路上道口的接近通知點(diǎn)均在站內(nèi)時(shí)，道口的接近通知點(diǎn)繼電器和到達(dá)繼電器均由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖來(lái)驅(qū)動(dòng)。

2）當(dāng)與專用線銜接線路上道口的上行接近通知點(diǎn)在站內(nèi)時(shí)，道口的上行通知繼電器由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖來(lái)驅(qū)動(dòng)，其余的繼電器均通過設(shè)置室外控制器來(lái)驅(qū)動(dòng)。

3）當(dāng)與專用線銜接線路上道口的接近通知點(diǎn)及到達(dá)點(diǎn)均在站外區(qū)間時(shí)，室外需設(shè)置上下行通知控制器和到達(dá)控制器。

目前，沈陽(yáng)北站的3個(gè)道口均已開通運(yùn)營(yíng)，現(xiàn)場(chǎng)使用情況良好。本文通過分析道口報(bào)警信息與聯(lián)鎖條件之間的邏輯，結(jié)合具體的調(diào)車運(yùn)行場(chǎng)景，對(duì)DX3型道口報(bào)警系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)車站與專用線間道口的自動(dòng)報(bào)警防護(hù)功能，以確保專用線上的道口交通安全，可為其他類似場(chǎng)景的電路設(shè)計(jì)提供參考。同時(shí)，部分含有道口控制的境外項(xiàng)目，例如匈塞鐵路匈牙利段，也可結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況參考本文中的電路進(jìn)行道口電路設(shè)計(jì)。