信号补码电路设计

倪建军

近年来，随着列车运行速度和运输需求的不断提高，CTCS-2级和CTCS-3级列控系统都已得到广泛应用，传统的电码化实施范围也相应发生了改变。铁路信号设计规范（TB 10007—2017）规定，CTCS-2级、CTCS-3级区段仅运行动车组列车进路（经由复式交分道岔的进路除外）的电码化设计，应符合：①宜设计车站接发车进路电码化；②进站信号机、进路信号机、出站信号机、通过信号机或闭塞分区信号标志牌的接近发码起点，应符合按设计速度运行的列车采用最大常用制动至本信号机或标志牌停车的要求［1～4］。

在工程设计中，离去区段长度受站场和线路布局及行车布点限制，长度不满足上述第②条的情况时有发生，侧向发车进路需要补码。此外，仅开行普速列车的C0车站，运输部门基于运量和运输效率方面的考虑，有时也会要求侧向发车进路补码。

1 需采用补码电路的场景

1）如图1所示，配置有CTCS-2级列控系统的车站，采用了25 Hz相敏轨道电路叠加ZPW-2000A四线制电码化，由列控中心编码。办理至XA或XB的侧向发车进路时，由于Q9G和Q10G分别为257 m和255 m，通过信号机的接近发码起点，不满足按设计速度运行的列车采用最大常用制动至本信号机停车的要求，则需延长发码区段。经行车专业计算，Q9G应延长到1DG，Q10G应延长到3DG，才可保证行车安全。

2）如图2所示，既有改造车站由于站型变化较大，新设冗余型二乘二取二计算机联锁，采用了25 Hz相敏轨道电路叠加ZPW-2000A二线制电码化。S和SN进站信号机外方区间为既有，闭塞分区维持现状。SN进站信号机调整位置后，X1LQG长度为754 m。办理XX至SN、XZ至SN或XN至SN的侧向发车进路，则该进路上的区段可不实施电码化。但由于SNBG长度为550 m，且该站作业需求量大，为了提高通行效率，运输部门要求以上发车进路在压入SNBG时就提前发码。考虑计算机联锁软件已经先于增加补码电路修改完成，只能按不增加驱动和采集信息开展设计。

图1 甲站局部平面布置示意图

图2 乙站局部平面布置示意图

2 解决方案

2.1 场景一

该场景由列控中心驱动BMJ。办理至XA的侧向发车进路，进路建立，且出站信号机开放后，XA BMJ励磁吸起；列车出清AG后，XA BMJ失磁落下。XB BMJ的励磁和落下时机类似。

办理向XA的侧向发车进路时，需要区分1号道岔直向和侧向2种情况。设计时在1DG GCJ外方串接2组1/3DBJ接点，1/3DBJ↑表示是经过1/9G的侧向发车进路，1/3DBJ↓表示是经过1/3渡线的侧向发车进路，如图3所示。

由于向XA口的发车进路均为侧向，本身没有叠加电码化，故本次补码电路均为新设，电路原理和XB口相似，不再详述。XB至ⅧG的接车进路和SⅧ至XB的发车进路均叠加了电码化，设计时二者合用了发送器和防雷匹配单元。增加补码电路有2个比选方案。

方案一：与SⅧFM/XBJM合用发送器和防雷匹配单元，如图4所示。在11-13DG FCJ和3DG FCJ之间串接2组3DG GCJ，达到区分并选择防雷匹配至室外设备的目的。在SⅧFMJ的后接点串接2组XB BMJ，可选择发送器。这样对原有电路改动较小，原理也较清晰。但存在如下风险：由于11-13DG和17-21DG总长度为240 m，办理XB至Ⅷ的短编列车接车进路时，因列车速度较慢，已经出清5DG但并未压入ⅧG时，发送器依然在正常发送接车进路的HU码［5］，此时，3DG和5DG已经解锁，值班员可以办理SⅠ至XB的侧向发车进路，在XB BMJ励磁吸起后，接通发送器和防雷匹配单元之间的通路，从而切断XB至SⅧ接车进路的发码通道，列车由接收HU码变为无码，给列车运行造成干扰。

综上所述，该方案不能完全避免XB至ⅧG的短编列车接车进路和SⅠ至XB的侧向发车进路同时使用SⅧFM/XBJM发送器。虽然此种情况发生的概率极低，但不符合电路使用唯一性和导向安全性的要求，工程设计时容易忽略。

方案二：补码电路与SⅧFM/XBJM分设发送器和防雷匹配单元，如图5所示。在3DG FCJ处并接2组3DG GCJ，利用原有电码化电路的调整电阻和室外设备。该方案分界明确，设备使用清晰，在工程中已经实际应用且使用良好。

图3 XA BMJ和XB BMJ励磁电路和自保电路

2.2 场景二

方案一，不设置补码继电器BMJ，在既有XFM电码化电路上修改。如图6所示，实线框内为修改部分，即将XFMJ从防雷匹配单元和发送器之间，移至FCJ和防雷匹配单元之间，并在XFMJ后接点串接2组SNBGJ。办理XX至SN、XZ至SN或XN至SN的侧向发车进路，且列车运行至SNBG时，XFMJ保持落下，SNBGJ↓，通过室内隔离盒接至室外，机车信号可以正常运行。

该方案的优点：对正线电码化改动较少，不增加继电器，通过XFMJ即可区分X至SN的直向进路和以上3条侧向发车进路。缺点：①SNBG仅能实现压入发码，缩短了压入SNBG区段时的发码时机；②无法区分发码方向，办理SN至XN或SN至XZ的反向发车进路时，列车压入SNBG时应无码，但该电路仍会连通上述发码回路，列车有可能收到XFM发送器的干扰码，不能可靠保证安全［6］。

图4 XB增加补码电路修改图1

图5 XB增加补码电路修改图2

为此，该电路需增加切码继电器来解决缺点②，但会增加电路的复杂性，还不能克服缺点①，故不选择该方案。

方案二，设置BMJ和轨道传输继电器GCJ，实现预发码功能和发码方向的区分。如图7所示，按进路分别设置BMJ1、BMJ2和BMJ3。如BMJ2设有励磁电路和自保电路，办理XZ至SN的侧向发车进路，信号开放LXJ↑，且进路上道岔处于相应的位置，轨道区段空闲，BMJ2↑。为了区分进路，该电路采用了XZLXJ和2/4FBJ作为励磁条件。在列车驶入XZ所防护的区段8DG至列车压入X1LQG期间，各轨道区段的GJ依次落下，接通BMJ2的自保电路，当列车压入X1LQG时，该自保电路被切断。

为防止轻车跳动或轨道电路分路不良，导致GJ瞬间吸起又落下［9］，出现机车信号闪码的现象，需要增加BMJ2的缓放功能。可采用RC电路并接至BMJ2的1和4线圈两侧，通过继电器的通/断电，对电容C进行充/放，以达到继电器缓放功能［7-8］。

如图8所示，由于3条侧向发车进路同时仅能办理一条，设计时将BMJ1、BMJ2和BMJ3并联，任意一个吸起均会接通GCJ的KZ。当列车压入2-10 DG时，通过GCJ的1、2线圈接通KF，GCJ即可励磁吸起；列车压入SNBG时，通过GGJ的3、4线圈接通KF保持吸起；当列车压入X1LQG后，BMJ缓放落下，GCJ随之落下。如图8实线框内所示，将GCJ串接至SNBGFCJ后方，利用GCJ↑，SNBGFCJ↓接通防雷匹配单元和室内隔离盒，实现了预发码的功能。

发送器和防雷匹配单元之间的选用逻辑：通过XFMJ↑选择X至SN的直向发车进路，通过XFMJ↓，BMJ1↑、BMJ2↑或BMJ3↑分别选择XX至SN、XZ至SN或XN至SN的侧向发车进路。

图6 XFM电码化及补码电路图

图7 BMJ励磁电路和自保电路图

图8 GCJ励磁电路图及XFM电码化和补码电路图

3 对信号设计人员的建议

由于信号专业图纸具有连带性、关联性、整体性和繁琐性等特点，不仅受站场专业、线路专业和行车专业等限制，而且使用和运营维护单位的特殊和个性化需求逐渐增多，补码情况在工程设计中时有发生。针对此种情况，对信号设计人员提出如下几条建议。

1）设计施工图前，积极与运输部门和电务部门沟通，了解其特殊需求，一并纳入施工图设计，避免后期反复。

2）收到站场布置图和线路布置图后，积极与行车专业沟通，合理布点，尽量避免离去区段过短。

3）补码不可避免时，建议优先采用计算机联锁软件或列控中心软件驱动BMJ的方式，可以大幅度减少继电电路，节约投资。

4）当计算机联锁软件和列控中心软件已经发布或其余改造工程不涉及修改软件时，为避免修改软件影响工期或影响既有运营线路，建议采用继电电路搭接BMJ。

5）增加补码电路时，不能影响原有的电码化电路［9］。应重点关注发送器和通道的设置，避免同时使用发送器或共用通道的情况发生。

6）电路设计必须符合故障导向安全的原则，采取闭合电路法设计，当发生断线故障时继电器应可靠落下［10］。本文所用电路均符合本原则。

4 总结

介绍了补码电路的实施情况，通过2个典型场景的实施方案，分析了电路逻辑，并重点介绍了容易忽略的3个问题：发送器和通道选择重叠、不能实现预发码，及不能明确区分发码方向。期望信号设计人员通过前期工作和与相关专业沟通，简化甚至避免补码电路的设计，合理选择补码电路。