城市轨道交通信号系统倒切电路设计

杨安玉，张志恒

(1.中铁第四勘察设计院集团有限公司，武汉 430063;2.中交城市轨道交通设计研究院有限公司，武汉 430056)

1 概述

目前，在城市轨道交通信号系统改造调试期间，新设信号系统在调试过程中不能影响既有信号系统的运行。一般对新设信号系统的设备调试都选择在非运营时段进行。由于新设信号系统与既有信号系统在改造调试期间共用室外设备，如信号机、转辙机、轨道电路及其他信号设备等，如图1所示。共用室外设备通过室外电缆在运营时段连通至既有信号系统，在非运营时段设备调试时，连通至新设信号系统。因此，在调试阶段，需要将共用室外设备室外电缆在既有信号系统与新设信号系统间来回切换。在信号系统改造调试期间，这种切换每天都要来回很多次，调试期一般长达几个月或1年之久［1-9］。由于信号系统控制着列车的安全运行，在信号系统改造调试期间，对新设、既有信号系统之间的倒切有很高的安全性和可靠性要求。

图1 信号系统倒切示意

目前普遍应用的信号系统倒切方式是:在非运营时段的调试时期通过人工将共用室外设备的室外电缆从既有信号系统的分线盘或分线架拔出，接入新设信号系统的分线盘或分线架。待调试完成后转入运营时段时，再手动复原。

这种手工倒切的方式存在倒切速度慢、耗时长、准确性差等方面的缺点，并且存在倒切过程中无法体现是否成功实现倒切，需要人工多次确认的局限性。

2 快速倒切电路设计

本快速倒切电路的目的是能够通过简单操作，自动将新设信号系统和既有信号系统对共用室外设备的控制权进行快速倒切的一种电路，能够克服手动倒切的弊端，达到倒切快速、操作方便、显示清晰、安全可靠的目的。

2.1 控制权限的区分

为了保证信号系统的倒切安全，分析了信号系统倒切过程中存在影响倒切安全的因素，主要有2种:一种是信号系统的运营人员，一种是信号系统的施工人员。为此，本倒切电路需设置两种权限，由2种不同工种的人员共同操作使用。一种权限属于信号系统的运营人员，该权限在倒切电路的控制权限最高，一种权限属于信号系统的施工人员，该权限在倒切电路中的控制权次之。

2.2 转极电路的设计

倒切电路的目的是为了2套信号系统分时控制共用室外设备，考虑到信号系统的安全性要求，在何种状况下，同一时间只能由1套信号系统控制共用室外设备，不能在同一时间出现2套信号系统同时控制共用室外设备。为此，根据极性保持继电器(下简称继电器)的特性设计转极电路，该继电器是一种非对称并联磁路的安全型有极继电器。将继电器的定位接点、反位接点分别接至既有、新设信号系统，可以保证继电器转极后同一时间只有1套信号系统控制共用室外设备，并且可以通过转极电路在2套系统间来回切换。该继电器的每组接点由定位接点、中接点、反位接点组成。一般可选择的继电器有JYJXC－160/260、JYJXC－135/220、JYXC－660、JYXC－270［10，11］。继电器可以并联使用，这样可以实现任意数量的共用室外设备室外电缆的倒切。继电器的个数由需要倒切的共用室外设备室外电缆数量决定。

为了2套信号系统能分时控制共用室外设备，设计继电器在初始状态下，定位接点接至既有信号系统。设计1个倒切允许按钮，并具有运营人员操作权限，2组动合接点串接在倒切电路的正电、负电回路上，按下时，连通输入电源与倒切按钮之间的电路，松开时，断开输入电源与倒切按钮之间的电路。可以由具有该权限的人员控制是否可以倒切。

设计2个倒切按钮1和2，倒切按钮1为“倒切到新设信号系统的按钮”，倒切按钮2为“倒切到既有信号系统的按钮”。这2个倒切按钮具有施工人员操作权限，2组动合接点分别串接在继电器的前、后励磁线圈上。可以由具有该权限的人员控制共用室外设备室外电缆倒切到既有信号系统或新设信号系统。按下倒切按钮1时，连通倒切允许按钮与继电器的后线圈之间的电路，倒切到新设信号系统;按下倒切按钮2时，连通倒切允许按钮与继电器的前线圈之间的电路，倒切到既有信号系统。松开倒切按钮1或2时，断开倒切允许按钮与继电器线圈之间的电路，继电器接点保持。

为了保证安全，倒切允许按钮、倒切按钮1和2采用带铅封的自复式按钮［12］。

转极电路如图2所示。

图2 转极电路

2.3 倒切电路的设计

继电器一般均有4组接点可以采用，第1组、第2组接点用作系统工作指示灯，其余2组接点可以用作倒切共用室外设备室外电缆至新设或既有信号系统，如图3所示。继电器的中接点连接共用室外设备室外电缆，定位接点、反位接点分别连接既有信号系统、新设信号系统。随着继电器的后线圈、前线圈的分别励磁，中接点分别接通定位接点、反位接点，共用室外设备室外电缆分别连接至既有信号系统、新设信号系统。该倒切电路可以实现2套信号系统分时控制共用室外设备，并对2套系统的控制权进行倒切。

图3 倒切电路

2.4 表示电路的设计

继电器的第1组中接点、反位接点串联作为新设信号系统工作指示的表示电路;第2组中接点、定位接点串联作为既有信号系统工作指示的表示电路，如图4所示。采用串联的方式可以确保:只有当所有继电器的接点在反位接点时，新设信号系统工作指示灯才点亮;只有当所有继电器的接点在定位接点时，既有信号系统工作指示灯才点亮，确保了系统表示电路工作的正确性。

图4 表示电路

3 倒切电路工作流程

倒切电路工作流程如图5所示。

图5 倒切电路工作流程

假定初始状态为既有信号系统控制共用室外设备，当需要倒切为新设信号系统控制共用室外设备时，则需由具有信号系统运营权限的人员按下倒切允许按钮，接通输入电源。再由具有信号系统施工权限的人员按下倒切按钮1，继电器前线圈之间有24 V的压差，励磁转极，接点 111－113、121－123、131－133、141－143接通。新设信号系统工作指示灯点亮，表示共用室外设备室外电缆已连接至新设信号系统，由新设信号系统对共用室外设备进行控制。此时由具有运营权限的人员松开倒切允许按钮，继电器接点永久保持在断电前的状态，倒切完成。

当需要切换为既有信号系统控制共用室外设备时，同样先需要由具有信号系统运营权限的人员按下倒切允许按钮，接通输入电源。再由具有信号系统施工权限的人员按下倒切按钮2，继电器后线圈之间有24 V 的压差，励磁转极，接点 111－112、121－122、131－132、141－142接通。新设信号系统工作指示灯点亮，表示共用室外设备室外电缆已连接至既有信号系统，由既有信号系统对共用室外设备进行控制。此时由具有运营权限的人员松开倒切允许按钮，继电器接点永久保持在断电前的状态，倒切完成。

4 结语

城市轨道交通信号系统的倒切电路在信号系统改造调试工程中具有广泛的应用前景，能给信号系统改造调试工程带来极大的便利，能有效地缩短倒切时间，提高倒切效率，安全准确，并具有明确的状态表示，大大提高了倒切装置的安全性、可靠性、可用性、可维护性，有效避免倒切错误或倒切不彻底，为信号系统改造调试赢得更多的时间，缩短信号系统改造调试工期，节省工程投资。

［1］梁玉成.计算机联锁改造过渡工程施工技术［J］.铁路通信信号工程技术，2008(3):58-60.

［2］文仁广.北京地铁8号线信号系统不停运切换设计［J］.铁路技术创新，2012(6):14－16.

［3］文跃飞.“临时端子条”施工法在信号改造施工中的应用［J］.铁道通信信号，2003(7):26-27.

［4］郑勇，马占亚，刘凤元，徐春元.京广线联锁改造工程开通方案的创新［J］.铁道通信信号，2012(11):32-34.

［5］张群.既有线技术改造中信号过渡的一种方案［J］.铁路通信信号设计，1997(3):9-11.

［6］张国伍，方世錞，叶庆余，潘秀，张亿贵，王莉，张于心，项在中.关于既有铁路线技术改造几个问题的探讨［J］.北方交通大学学报，1982(1):55-63.

［7］王玮.既有线站改过渡信号方案研究［J］.铁道通信信号，2012(3):24-26.

［8］李明华.既有线改造的过渡与拨接施工［J］.铁道标准设计，2000(1):40-42.

［9］宋丹.长春轻轨3号线东延线过渡段信号改造方案分析［J］.现代城市轨道交通，2012(6):43-45

［10］黄荒兰.JYJXC－160/260继电器拉杆材料的选择和分析［J］.铁道通信信号，2008(11):22-23.

［11］国家质检总局.GB/T 7417—2010 铁路信号AX系列继电器［S］.

［12］国家质检总局.GB/T 16514—1996 电子设备用机电开关(第5部分):按钮开关分规范［S］.