一种远程区段复位控制电路分析

王 冰

（中铁电气化局集团第三工程有限公司，郑州 450052）

计轴设备是通过利用车轮传感器和计轴板来记录和比较列车车轮驶入和驶出轨道区段的数量，以此来判断轨道区段空闲或者占用的铁路信号专用设备。计轴设备相较于轨道电路，具有设备简单、易于维护、不受道床条件约束、抗干扰能力强等优点，已被广泛应用于城市轨道交通线路中。

在城市轨道交通线路运营过程中，计轴设备不可避免的因为各种原因（如设备硬件故障、金属物侵限、施工干扰等）导致计轴设备受扰，使得计轴设备对轨道区段内车轮数量的计算出现错误，导致轨道区段出现错误占用或处于受扰的状态，对运营产生一定的影响[1]。此时，需要人为判断轨道区段是否空闲，在保证安全的前提下，将轨道区段恢复至空闲状态，这个过程称为区段复位（或计轴复位）。

目前国内主要计轴生产厂商的计轴系统均提供了区段预复位和区段直接复位2 种复位方式。区段预复位的命令执行后，区段内的车轮计数清零，但该区段不会立即恢复至空闲的状态，需要有列车进入该区段，且驶入和驶出的车轮数量相等时，计轴系统才会判断该区段处于空闲状态。当区段直接复位的命令执行后，该区段内的车轮计数清零，该区段立即恢复至空闲状态，无需列车进行“清扫”[2]。

在城市轨道交通线路运营管理中，一般办理复位操作有2 种途径。一种是就地办理，值班员需要到信号设备室内，在计轴机柜上进行复位操作；另一种是远程办理，值班员在车站综合控制室的综合后备盘（IBP 盘）上按压复位按钮进行复位操作。

在目前运营的地铁线路中，由于计轴系统的硬件限制，以及根据运营管理的需要，一般在车控室的IBP 盘上只设置了其中一种远程区段复位按钮。如果想执行另一种区段复位命令，只能进行就地办理。极少数的地铁线路，因运营公司的特殊要求，或同时具备2 种远程区段复位按钮，但以往这种远程区段复位控制电路的设计，极易因为电路本身的硬件故障，或者因为值班员的误操作，导致区段复位命令的错误办理，扩大故障的范围，甚至引起安全事故的发生。

本文基于深圳科安达电子科技股份有限公司生产的TAZ II/S295+JC 计轴系统的硬件特点，创新设计了一种同时具备2 种远程区段复位按钮的控制电路。2 种区段复位操作具备互切机制，即当远程执行其中一种复位操作时，电路会切断另一种复位命令的执行电路，不会因为电路硬件故障或者人员误操作，而错误办理成另一复位操作命令，导致设备故障范围的扩大，有效降低了运营的安全风险。

1 区段复位原理

根据深圳科安达电子科技股份有限公司生产的TAZ II/S295+JC 计轴系统的硬件特点，计轴复零板来执行所属区段的复位命令。图1 所示为计轴复零板工作电路原理简化示意图。

图1 计轴复零板工作电路简化示意图Fig.1 Simplified schematic diagram of the working circuit of the axle counter zero reset board

当计轴复零板内部的2 个复位继电器（ACR1和ACR2）的供电电路均导通，且持续3 s 以上，计轴复零板执行区段预复位命令；当计轴复零板内部的2 个复位继电器（ACR1 和ACR2）和功能切换继电器（ABS）的供电电路均导通，且持续3 s 以上，计轴复零板执行区段直接复位命令。

基于本计轴系统复位命令的工作原理，工程设计人员可根据运营需求，设计符合实际需要的控制电路，通过电缆连接至计轴机柜的端子5、7、8、12，实现外部电气电路对计轴复零板的控制，达到远程办理区段复位的目的。

2 控制电路设计

为满足地铁线路运营维护人员操作的便利性以及生产作业过程中轨道区段复位的安全性，结合科安达计轴系统的硬件特点，特创新设计一种远程复位控制电路，如图2 所示。

图2 区段复位控制电路图Fig.2 Section reset control circuit diagram

复位按钮采用常开双触点自复式按钮，并带防护罩加铅封，按钮集中安装在车控室的IBP 盘上，供运营人员操作。IBP 盘上需要设置1 个总预复位按钮和1 个总直接复位按钮，供运营人员选择办理哪种方式的复位作业；再对应每一个轨道区段分别设置1 个区段复位按钮，供运营人员选择办理哪个区段的复位作业。

继电器采用铁路信号专用的安全型继电器，继电器集中安装在信号设备室的电气集中组合柜上。需设置总预复位继电器、总直接复位继电器、区段复位继电器3 种功能的继电器；由于安全型继电器只有8 组接点，需根据每个联锁集中区的区段数量，设置数量不等的总预（直接）复位继电器的复示继电器。

车控室IBP 盘上的按钮、信号设备室组合柜上的继电器和计轴机柜内的复零板三者之间通过电缆进行连接，从而实现区段复位操作在车控室的远程办理。

（1）以第一个轨道区段“1G”为例，办理该区段的预复位作业

先按压IBP 盘上的总预复位按钮“YFWA”，总预复位继电器“YFWJ”的励磁电路闭合，总预复位继电器“YFWJ”励磁吸起，带动该继电器的前接点闭合、后接点断开。“YFWJ”的第4、5 组后接点断开，进而切断总直接复位继电器“ZFWJ”的励磁电路，防止因混线等电路故障，导致“ZFWJ”误吸起，错误办理成直接复位作业；“YFWJ”的第1 组后接点断开，进而切断计轴复零板ABS 继电器的供电电路，防止因继电器接点粘连等电路故障，导致计轴复零板ABS 继电器供电电路导通，错误办理成直接复位作业。

再按压“1G”区段对应的区段复位按钮“1G FWA”，区段复位继电器“1G FWJ”的励磁电路闭合，“1G FWJ”继电器励磁吸起，带动该继电器的前接点闭合、后接点断开。“1G”区段预复位作业励磁电路如图3 所示。

图3 “1G”区段预复位励磁电路Fig.3 “1G” section pre reset excitation circuit

此时，“1G FWJ”第3 组前接点、“YFWJ”第3 组前接点均闭合，使得复零板ACR1 继电器的供电电路导通；“1G FWJ”第2 组前接点、“YFWJ”第2 组前接点闭合，使得复零板ACR2 继电器的供电电路导通。“1G”区段计轴复零板预复位电路如图4 所示。

图4 “1G”区段计轴复零板预复位电路Fig.4 Pre reset circuit of the “1G” section axle counter reset board

运营人员在IBP 盘上分别按下总预复位按钮和“1G”区段复位按钮后，计轴系统对“1G”这个区段执行预复位命令，实现本区段车轮数量的清零，列车“清扫”出清后，最终完成区段预复位的远程控制。

（2）以第一个轨道区段“1G”为例，办理该区段的直接复位作业

先按压IBP 盘上的总直接复位按钮“ZFWA”，总直接复位继电器“ZFWJ”的励磁电路闭合，总直接复位继电器“ZFWJ”励磁吸起，带动该继电器的前接点闭合、后接点断开。“ZFWJ”的第4、5 组后接点断开，进而切断总预复位继电器“YFWJ”的励磁电路，防止因混线等电路故障，导致“YFWJ”误吸起，错误办理成预复位作业。同时，使复零板ABS 继电器供电电路上“YFWJ”的第1 组后接点一直处于闭合状态。

再按压 “1G” 区段对应的区段复位按钮“1G FWA”，区段复位继电器“1G FWJ”的励磁电路闭合，“1G FWJ”继电器励磁吸起，带动该继电器的前接点闭合、后接点断开。“1G”区段直接复位作业励磁电路如图5 所示。

图5 “1G”区段直接复位励磁电路Fig.5 “1G” section direct reset excitation circuit

此时，“1G FWJ”第3 组前接点、“ZFWJ”第3 组前接点均闭合，使得复零板ACR1 继电器的供电电路导通；“1G FWJ”第2 组前接点、“ZFWJ”第2 组前接点闭合，使得复零板ACR2 继电器的供电电路导通；“1G FWJ”第1 组前接点、“ZFWJ”第1 组前接点均闭合，“YFWJ”的第1 组后接点闭合，使得复零板ACR1 继电器的供电电路导通。“1G”区段计轴复零板直接复位电路如图6 所示。

图6 “1G”区段计轴复零板直接复位电路Fig.6 Direct reset circuit of axle counter zero reset board in the “1G” section

运营人员在IBP 盘上分别按下总直接复位按钮和“1G”区段复位按钮后，计轴系统对“1G”这个区段执行直接复位命令，实现本区段车轮数量的清零，立即使轨道区段显示空闲状态，最终完成区段直接复位的远程控制。

办理其他区段的预复位和直接复位作业过程与“1G”区段类似，不再一一赘述。

（3）总预（直接）复位继电器的复示电路说明

本区段复位控制电路还具有另外一个优点，就是不受区段数量多少的限制。可根据不同联锁集中区的站场规模，设计出可控制任意区段数量的电路。一个轨道区段的复位电路需要总预复位继电器和总直接复位继电器各3 组接点。国内铁路信号专用的安全重力型继电器最多仅有8 组接点，1 个总预（直接）复位继电器最多只能控制2 个轨道区段，一般联锁集中区的轨道区段数量要远远大于2 个区段，仅1 个总预（直接）复位继电器是无法满足实际工程建设项目需求的。

这时，可以利用总预（直接）复位继电器其中1组接点，再增加若干个继电器，对总预（直接）复位继电器的状态进行复示。新增加的继电器称为复示继电器，复示继电器的数量视区段数量而定，以满足接点数量的需求。

总预（直接）复位继电器的复示电路如图7 所示。例如，将主继电器的第7 组接点串联到复示继电器的驱动电路中，当主继电器吸起或者打落时，伴随着主继电器的第7 组接点的闭合或者断开，使得复示继电器也同时吸起或者打落。这样就在扩充了接点数量的同时，使复示继电器和主继电器保持相同的状态。

图7 总预（直接）复位继电器的复示电路Fig.7 Repeating circuit of the total pre direct reset relay

3 电路安全性分析

区段复位操作对安全性具有较高的要求，如果运营人员操作不当或因电路硬件故障，使得本有“占用”的轨道区段错误的复位，使其错误显示为空闲状态。联锁条件开放后，列车或人员进入“占用”的轨道区段，将可能引发严重的安全事故。

本电路在设计上，不同的复位方式分别采用不同的按钮，满足兼备2 种远程区段复位功能的同时，有效避免了运营人员的错误操作。同时，2 种复位控制电路的“互切机制”，极大降低了因为电路硬件故障导致的安全隐患，符合地铁线路运营维护的安全性要求[3]。

4 结语

本文设计的基于硬件按钮的区段复位控制电路，使得运营人员可以在车控室IBP 盘上远程对计轴系统办理2 种不同方式的区段复位作业，满足了运营人员在运营维护过程中的便利性；同时，本电路的特殊设计具有较高的安全性和可靠性，符合轨道交通行业的安全性要求，对其他有类似需要的工程建设项目有一定的借鉴参考价值。