1、聯鎖設備第一節信號聯鎖知識一、聯鎖功能聯鎖的目的就是防護進路,主要工作為進路建立和進路解鎖,下面就進路的建立和解鎖分別描述:(包括側面防護元素的選擇、保護區段的確定(一進路的組成及相關的選擇原則進路根據防護的安全等級可以分成安全進路和非安全進路,安全進路是指路徑上有道岔并且要運行旅客列車的進路,非安全進路則指其他一切進路。進路一般由三部分組成,分別為主進路、保護區段和側面防護,其中側面防護又可以分成兩種:主進路的側面防護和保護區段的側面防護。主進路是指進路上從始端信號機至終端信號機通過的路徑,包括道岔、信號機、區段等要素。在地鐵信號系統中信號機的開放不檢查全部區段,只檢查一部分區段,這些被檢查

2、的區段叫做監控區段,保證列車通過這些區段后能自動將運行模式轉為SM模式(ATP監督人工駕駛模式或ATO自動駕駛模式。列車之間的追蹤保護就由ATP-自動列車保護系統來防護了,由ATP保證列車前后之間的距離,防止出現列車追尾現象。保護區段是指終端信號機后方的一至兩個區段,這是為了避免列車由于某種原因不能在信號機前方停車而沖出信號機導致危及列車安全的事故的發生。側面防護是指為了避免其他列車從側面進入進路,與列車發生側向沖突。防護主進路的側面防護叫主進路的側面防護,防護保護區段的側面防護叫保護區段的側面防護。下面分別說明。1.監控區段的選擇原則主要有以下兩個:(1無岔進路,通常在始端信號機后方選擇一定

3、數量的軌道區段,這個數量的軌道區段長度,足夠使列車駛入該進路時,其駕駛模式能從RM模式轉換到SM模式或ATO模式(通常選擇兩段軌道電路。(2有岔進路,通常在始端信號機后方軌道區段開始一直到最后一個道岔區段再加一個軌道區段,并且如果該軌道區段不能擺下一列車,則需要增加其后的一個軌道區段作為監控區段。2.保護區段選擇原則及相關概念。根據保護區段設置的時機,可以分為不延時保護區段和延時保護區段。當一條進路中可以運行一列以上的列車時,才具有延時保護區段的概念。排列進路時,并不同時排列保護區段,只有當列車接近終端信號機、占用某個特定的區段時,才排列保護區段,這種不在排列進路時排列的保護區段就叫延時保護區

4、段。該特定的區段被成為保護區段的接近區段。通常,用終端信號機后方的第一個軌道區段做為該條進路的保護區段。但也有以下兩種情況例外:(1如果ATP的保護區段定義于終端信號機的前方時,能提高終端信號機后方區段的靈活性且又不阻礙終端信號機前方區段的運營,則此終端信號機只有ATP保護區段而無聯鎖保護區段,即不設置保護區段。(2如果終端信號機之后的軌道電路長度短于計算的ATP保護區段,則有多個軌道電路作為保護區段。3.側面防護的相關概念。側面防護要素和要求:(1能提供側面防護的元素主要有以下三種:-道岔。-信號機。-超限區段(2如果使用道岔,則該道岔將被鎖閉在進路側面防護要求的保護位置上。(3如果使用信號

5、機,并非鎖閉該架信號機,而是檢查該架信號機的紅燈燈絲是否正常。(4提供側面防護的信號機同時可以辦理同本條進路無敵對關系的進路。側面防護共有兩級。第一級包括側面防護必須的元素,即每一個防護點的所有防護元素。第一級中的每個道岔元素可以定義多個第二級要素與之對應。如果條件具備,第一級要素將被用于側面防護。如果不可能,(例如,道岔已由另一條進路的側面防護鎖閉于相反的方向,而此時第二級側面防護條件具備,那么,第二級要素將被用于側面防護(如果二級要素有的話。如果第二級側面防護條件不具備(或者并不存在,進路防護信號機將不開放。而在這種情況下,進路已經設置且被鎖閉,防護信號機將達到引導信號的監督層。如果二級側

6、面防護條件具備,防護信號機將會自動開放。(5超限區段檢查:當防護點沒有相應的道岔提供防護,并且存在軌道區段侵限問題。則要根據提供側面防護的道岔的方向,檢查軌道電路的占用。(二進路建立的實現原則進路建立是指進路開始辦理、到防護該進路的信號機開放這一階段,主要分為以下幾個操作步驟:-進路元素的可行性檢查;-進路元素的征用;-進路監督及開放信號;1.進路元素的可行性檢查:進路元素的可行性檢查由聯鎖計算機完成。該計算機首先檢查所選進路的始端、終端信號機構成的進路是否為設計的進路。然后檢查所選進路中的元素,檢查內容包括:(1進路中的道岔沒有被其它進路或人工鎖閉在相反的位置上;(2進路中的道岔或軌道區段沒

7、有被封鎖禁止排列進路;(3進路中的信號機沒有被反方向進路征用;(4道岔或監控區軌道電路沒有被進路征用。(5進路上的其他區段沒有被其他反方向的進路征用。進路元素的檢查順序為:從終端信號機開始,一個元素接一個元素地檢查到始端信號機。2.進路元素的征用進路元素的征用是指元素被該進路選用以后,在這些元素解鎖之前,一般情況下,其它任何進路將不能使用。如果進路有效,進路元素通過了可行性檢查,將對這些元素進行征用,即:-進路中所有處于與進路要求位置相反位置上的道岔必須進行轉換,并且把所有道岔鎖閉在進路要求的位置上。-進路中的所有軌道區段和信號機被解鎖之前,其它進路不能征用。-要求提供側面防護。-要求提供保護

8、區段或延時保護區段3.進路排列信號系統正常運行時,可利用自排功能排列進路。(1自排進路自動排列的條件為:1ATS模式或RTU模式能正常運行;2進路始端信號機的自排功能已經打開;3該列車的目的地碼正確;4前序進路已排列;5列車占用接近區段;6進路的排列條件已滿足;7自排進路監控區段邏輯空閑(若進路的監控區段有紅光帶或粉紅光帶故障,則自排進路不能自動排列。(2自排進路的特點:1有以下兩種方法設置自排進路:通過ATS系統,按時刻表自動排列進路及在必要時由RTU(遠程控制終端設備通過司機在列車上輸入目的地碼,排列進路;2具有自排功能的信號機可以辦理與正常運營方向相同的或其它方向的進路;3自排進路是根據

9、目的地碼來自動排列所需的進路。若本次列車的目的地碼不正確,則進路不能排列或排了一條與本意不一樣的進路;4使用自排功能排列折返進路的前序進路時,進路保護區段的道岔將被征用在折返方向的位置上,但使用追蹤功能排列折返進路的前序進路時,進路保護區段的道岔只能征用在折返方向的相反位置上,所以,使用自排功能排列折返進路的效率比追蹤進路高;5符合了自排進路排列的條件,自排進路將根據列車自動調整功能的時機自動排列。為了滿足基本運營需要,聯鎖系統還設置了追蹤進路功能。當ATS系統故障導致自排功能失效時,可使用追蹤進路功能排列進路。(3追蹤進路自動排列的條件為:1進路始端信號機的追蹤功能已經打開;2前序進路已排列

10、;3列車占用接近區段;4進路的排列條件已滿足。注意:列車已占用接近區段,前序進路才排列則追蹤進路不能排列;當進路的排列條件暫時不滿足時,信號機基礎將出現粉紅色閃爍,當進路的排列條件滿足時,追蹤進路將在30秒后自動排列。(4追蹤進路的特點:1追蹤進路的方向通常是正常運營的方向(即,上行線往上行方向運行,下行線往下行方向運行;2追蹤進路可設置始點站、終點站的折返進路(如,廣州東站S1611S1615進路和X1601FX1604進路。;3具有追蹤功能的信號機只能排列唯一進路;4符合了追蹤進路排列的條件,追蹤進路將延時030秒內自動排列。(三進路解鎖。進路解鎖是指從列車駛入信號機后方(駛入進路,到出清

11、進路中全部軌道區段這一階段,或者指操作人員解除已建進路的階段。進路解鎖主要分:取消進路,列車解鎖及區段強行解鎖。其中,取消進路可分為立即取消和延時取消解鎖;列車解鎖分為正常列車解鎖和折返解鎖。下面我們簡單描述進路解鎖的過程。1.取消進路。取消進路是指進路建立后,因人為需要而取消該進路時的一種解鎖方式。一旦進行取消進路的操作,進路始端信號機立即自動關閉,并且根據列車的運行情況又分為立即取消進路和延時取消進路兩種,在以下條件下,進路延時取消,該延時由系統自動完成:接近區段占用,并且在列車占用接近區段期間,進路信號機開放過通過信號或引導信號。進路將取消至進路中最后一列車所處的區段,剩余的進路部分由列

12、車通過進行正常解鎖。取消進路的條件是被取消的進路的所有軌道區段被進路鎖閉且進路的第一軌道區段必須邏輯空閑。2.正常解鎖。正常解鎖也被成為列車通過解鎖或者逐段解鎖。正常解鎖是指列車通過了進路中的軌道區段后,使進路自動解鎖。檢查區段是否空閑,以及列車是否通過了該區段的基本技術手段是軌道電路。但僅用一段軌道電路的動作,不能確切反映車輛通過了該區段,而必須采用多段軌道電路的順序動作來反映列車的實際運動情況。在采用分段解鎖方式時,原則上采取三段軌道電路的動作狀態并配以時間參數作為解鎖的條件。三段軌道電路的解鎖原則如下:1前一軌道區段(及本軌道區段(必須被同時占用過 ( 。2前一軌道區段(出清且本軌道區段

13、(繼續被占用 ( 。3本軌道區段(出清且后一軌道區段占用(。4前一軌道電路(已解鎖。當上述條件均滿足時,本軌道區段(將會自動解鎖,本軌道區段一旦解鎖立即解鎖提供側面防護的元件。進路的解鎖是從進路始端(進路第一區段開始,逐一向后解鎖的,一直到進路的終點即最后一個區段。對于進路的第一個軌道區段只需要檢查前兩個條件,條件3和4不需要檢查。如果在這條進路沒有全部解鎖,后續列車就需要通過該條進路,這時進路可以重新排列。一旦進路排列好,前行列車就不能再逐段解鎖這條進路,因為對前行列車而言,逐段解鎖的條件已經不具備了,也就是說條件4已被破壞-前一軌道區段沒有解鎖,后續軌道區段就不能解鎖。也就是說,除非排列一

14、新進路,否則該進路僅在線上的最后一列車過后才會逐段解鎖。3.中途返回解鎖(折返解鎖中途返回解鎖是對折返進路中沒有被列車全部正常通過的區段的一種自動解鎖方式。在此種情況下,列車總是在牽出后又返回,根據正常解鎖的定義,折返軌將不能解鎖,而需采用一種特殊解鎖方式自動解鎖。該種特殊的自動解鎖方式稱折返解鎖。其目的在于:當折返進路排列后,列車沿折返進路返回,如果折返軌道出清,則牽出進路的剩余區段將自動解鎖。4.故障解鎖(強行解鎖。正常情況下,進路應隨著列車駛過進路而自動逐段解鎖,但由于某種故障,如軌道電路不能正常工作,區段可能不能正常解鎖。因此,需要人為強行使該區段解鎖,稱此種人為方式為故障解鎖或強行解

15、鎖。當對區段進行強行解鎖時,立即關閉信號機,并根據列車的運行情況,采取延時解鎖或立即解鎖,只有在以下條件全部滿足時才進行無延時解鎖,否則延時解鎖:進路空閑;聯鎖連接正常;接近區段空閑;或者接近區段占用,但在列車占用接近區段期間,進路信號機既沒有開放過通過信號也沒有開放過引導信號。如果區段進行強行解鎖操作,則進路和保護區段的征用都將被強行解鎖。但是如果該區段同時又提供側面防護,解鎖后不能取消側面防護的鎖閉,也就是說,繼續提供側面防護。二、人機界面(一LOW的組成局域操作員工作站LOW是由一臺主機,一臺顯示器,一臺記錄打印機,一個鍵盤,一只鼠標和一對音響組成。(二顯示界面顯示器屏幕上由三個窗口組成

16、,分別為基礎窗口,主窗口和對話窗口,每個窗口的排列是固定的。 (三聯鎖命令主要有以下命令類型:R:常規命令;K:安全相關命令;W:維修用命令。1.進路表3-1 2.軌道對話表3-2 3.道岔對話表3-3 4.信號機對話表3-4 5.進路對話表3-5 6.車站對話表3-6 三、聯鎖設備(以一號線為例介紹(一系統的結構從幾家供貨商提供的聯鎖設備看,普遍將設備分成五層,分別為表示層、邏輯層、執行表示層、設備驅動層以及現場設備層。SIEMENS的SICAS微機聯鎖系統結構如下圖。 圖3-1 聯鎖系統結構圖(二聯鎖主機的結構及維護SICAS微機聯鎖系統3取2故障安全系統原理: 圖3-2 (3取2系統工作

17、原理圖系統至少由三個各自獨立的,相同的,對命令同步工作的計算機(通道1、通道2和通道3組成。過程數據由三個通道輸入,比較和同時進行處理。只有當兩個或三個通道的處理結果相同時,結果才能輸出。如果其中一個通道故障,另外兩個通道會繼續工作。獨立于數據流的在線計算機功能檢測可確保偶然故障的及時檢出。這一檢查在一定的周期內完成一次,一旦檢出了第一個故障,相關的通道會被切除。電子聯鎖計算機將按2取2系統方式繼續工作。只有當又一個通道故障時,系統才停止工作。主要功能有:-通道同步;-兩個通道的程序和工作現場數據的連續比較;-輸入和輸出數據的比較;-計算機硬件的周期測試。(三室外主要設備1.信號機。車輛段和各

18、聯鎖站(帶有道岔的車站安裝有地面信號機。2.轉轍機。在車輛段和聯鎖站內的每組道岔處,都要設置一臺轉轍機,用以轉換道岔,機械鎖閉道岔并反映道岔的實際位置。在廣州地鐵正線區域,對道岔的位置定義為左位和右位,其具體分辨方法為:人站立岔尖前方,面對岔尖,道岔開通左邊方向即列車開往左邊稱之為左位,道岔開通右邊位置稱之為右位。3.軌道電路。軌道電路是利用鐵路線路的鋼軌作為導體,并與其它相關設備一起組成的,能自動檢查其間有無車輛輪對的電路系統。第二節信號機信號機是用于指揮列車運行的信號設備,信號機顯示為開放信號時允許列車通過進路,信號機顯示為關閉信號時禁止列車進入進路。開放信號是指室外信號機點亮綠燈(黃燈或

19、白燈,關閉信號是指室外信號機點亮紅燈(藍燈。一、信號機顯示顏色的含義地鐵信號機顯示采用的顏色主要有:紅色、綠色、黃色、藍色和白色等,根據不同的顏色顯示可以表示不同的行車信息,用于指揮列車的運行。紅色代表停車信號,列車必須在信號機前停車。綠色代表列車可以通過信號機,且進路中的所有道岔開通直股(只用于正線顯示,車輛段一般不設綠色顯示。黃色代表列車可以通過信號機,且進路中的道岔至小有一組開通彎股(用于正線顯示,用于車輛段顯示時,只代表列車可以通過信號機,不含道岔開通情況。藍色代表禁止調車信號(用于車輛段顯示,列車必須在信號機前停車。白色代表允許調車信號(只用于車輛段,列車可以通過信號機進行調車作業。

20、另外,還有一種組合顯示,紅色+黃色的顯示,代表引導信號,列車可以按照25KM/H 的速度通過信號機。但如果信號系統為移動閉塞系統時,可以使用藍色顯示或滅燈信號來代表自動列車信號,此時,自動列車可以憑機車信號通過顯示為藍色或滅燈的信號機,而非自動列車必須在此顯示的信號機前停車。二、信號機顯示的距離要求信號機的顯示均應使其達到最遠,即使是在曲線上的信號機,也應使接近的列車盡量不間斷地看到顯示,信號機的顯示距離應滿足以下要求:(一正線上各類信號機的顯示距離原則上不得小于300m。(二車輛段各類信號機的顯示距離原則上不得小于200m。(三不滿足顯示距離要求的小半徑曲線區段的信號機應使其達到最遠顯示距離

21、。(四最小顯示距離計算方法:從最大行車速度開始減速直到列車停下所行駛的距離再加上約50米的人和系統反應時間內列車行駛距離,計算中使用的加速度為-1米/秒2。三、信號機的設置原則目前地鐵使用的信號機一般為固定的色燈信號機,對于固定的色燈信號機在地鐵正線上的設置主要遵循以下原則:(一在每一站臺的正常運行方向都應設置出站信號機。(二在道岔前都應設置道岔防護信號機。(三在防淹門前都應設置防淹門防護信號機。(四在線路的盡頭都應設置盡頭信號機。(五對于反向進路,始終端信號機之間的距離盡量控制在兩個區間以內。(六信號機應設在列車運行方向的右側,特殊情況可設于列車運行方向的左側或其他位置。(七一般采用三燈位四

22、顯示信號機,只在盡頭型線路采用兩燈位兩顯示信號機。四、信號機的分類信號機從用途上分,在正線上可以分為出站信號機、道岔防護信號機、防淹門防護信號機和盡頭信號機四種,在車輛段可以分為列車信號機、調車信號機兩種。信號機從結構上分,可以分為兩燈位結構、三燈位結構和四燈位結構信號機三種。其中,在正線上基本是采用三燈位結構的信號機,只在盡頭型線路采用兩燈位結構的信號機,但在移動閉塞系統也有采用四燈位結構的。而在車輛段,列車信號機采用三燈位結構的信號機,調車信號機采用兩燈位結構的信號機。信號機從光源來分,可以分為白熾燈透鏡式色燈信號機與LED色燈信號機兩種。目前地鐵使用的信號機基本為固定的色燈信號機,下面將

23、針對這兩種固定色燈信號機進行詳細的講解。五、白熾燈透鏡式色燈信號機白熾燈透鏡式色燈信號機有兩燈位、三燈位和四燈位機構三種,主要由燈泡(采用直絲雙燈絲鐵路信號燈泡、燈座(定焦盤式燈座,調好焦后換燈無需再調、點燈單元(帶燈絲報警及切換、透鏡組、遮檐(防止陽光等光線直射時產生錯誤的幻影顯示、背板(黑色,背景暗,襯托信號燈光亮度,改善瞭望條件等組成。六、LED色燈信號機LED色燈信號機有兩燈位、三燈位機構和四燈位三種,主要由點燈變壓器、超高亮度發光二極管矩陣(發光盤、光學透鏡、固定框架等組成。LED色燈信號機的點燈變壓器和發光盤 圖3-3(LED色燈信號機的點燈變壓器和發光盤LED色燈信號機點燈變壓器

24、和發光盤的工作原理如圖3-3所示,因LED發光管是低能耗的高效發光器件,在滿足相關光學指標的前提下,LED信號光源的功率不足25W雙燈絲燈泡的1/4,僅6W左右,如果直接采用交流220V向點燈變壓器和發光盤供電,則會造成點燈回路中的電流過小而無法滿足JZXC-H18等型號燈絲繼電器工作的要求,所以,供電電路一般會采用低壓供電方式,即將信號點燈電源輸出由交流220V降低為交流110V向點燈變壓器和發光盤供電。(二LED色燈信號機的主要特點1.壽命長。發光二極管理論壽命超過100000h,是信號燈泡的100倍,可免除經常更換燈泡的麻煩,且有利于實現免維修,降低運營成本。2.可靠性高。發光盤是用上百

25、只發光二極管和數十條支路并聯工作的,在使用中即使個別發光二極管或支路發生故障也不會影響信號的正常顯示,提高了信號顯示的可靠性。3.節省能源。單燈LED光源功率小于8W,不到傳統25 w信號燈泡的三分之一。4.聚焦穩定。發光盤的聚焦狀態在產品設計與生產中已經確定,并能始終保持良好的聚焦狀態,現場安裝與使用不再需凋整。5.顯示效果好。發光盤除有軸向主光束外,還有多條副光束,有利于增強主光束散角之外以及近光顯示效果。6.無沖擊電流,有利于延長供電裝置的使用壽命。點燈時沒有類似傳統25 w信號燈泡冷絲狀態的沖擊電流,有利于延長供電裝置的使用壽命,并減少對環境的電磁污染。七、西門子信號機系統廣州地鐵2號

26、線的信號機系統是由德國西門子信號控制系統(室內與國產信號機(室外相結合的。采用行車值班員在LOW上操作排列進路命令或相應信號機打開了自排(或追蹤功能,經過聯鎖計算機判斷該信號機是否可以開放信號,把開放信號命令通過光纖發給現場接口柜(DSTT內的相應信號機對應的STEKOP板,在STEKOP板內通過光模轉換,把SICAS的光信號轉為模擬信號傳給信號機驅動模塊(DESIMO進行相應的燈位轉換,DESIMO 再將燈位轉換命令通過分線架傳到信號機內的點燈單元驅動燈位轉換。(一信號機接口模塊(DESIMODESIMO上各顯示燈信息SO+ :控制連接通道channel 0正極SO- :控制連接通道chan

27、nel 0負極IO0+ :channel 0正極IO- :channel 負極IO1+ :channel 1正極NA- :檢查轉換負極NA+ :檢查轉換正極S1- :控制連接通道channel 1負極S1+ :控制連接通道channel 1正極 圖3-4 DESIMO外觀圖(二STEKOP部分信號機燈位顯示在STEKOP上采用雙通道顯示,channel 1和channel 2 兩個通道顯示是一致的,每三個LED表示為一個信號機,如K1-3和M1-3為第一架信號機,K4-6和M4-6為第二架信號機。K10和M10表示第一架信號機燈位顯示,其中M10表示第一架信號機主絲狀態,M10滅則表示第一架信

28、號機主絲故障,K11和M11表示第二架信號機燈位顯示,其中M11表示第二架信號機主絲狀態,M11滅則表示第二架信號機主絲故障。下面是開放不同燈位在STEKOP 上一個通道上的顯示。 紅燈 黃燈 綠燈 引導圖 3-5 開放不同燈位在STEKOP 上一個通道上的顯示下面是STEKOP 的外觀及各顯示燈信息圖 圖3-6 STEKOP的外觀及各顯示燈信息圖八、信號機的主要維修技能信號機的維修技能主要有以下內容:1.結構外觀檢查。2.檢修各部位螺栓、螺絲,注油。3.透鏡清掃、檢查。4.機構、箱盒內部清掃、檢查。5.電器部分檢查。6.電氣測試。7.防水、防潮和防塵措施檢查。8.測量并調整燈光顯示距離。9.

29、 燈絲報警功能測試。10.機構、箱盒整治檢查。11.設備除銹、油飾。12.配線、引入線、接地線檢查。13.設備整治。14.更換配線。15. 重做配線端子。16.測電纜線間絕緣電阻。第三節軌道空閑檢測設備一、軌道空閑檢測設備的基本概念軌道空閑檢測設備一般有軌道電路設備和計軸設備兩種,用以監測區段是否被列車占用,并輸出信號給其他信號設備使用。以下對相關基礎知識進行介紹:(一一般類型軌道電路簡介軌道電路是以鐵路線路的兩根鋼軌作為導體,兩端加以機械絕緣(或電氣絕緣,接 圖3-7 軌道電路原理圖軌道電路的送電設備在送電端,一般由軌道電源和限流電阻組成。限流電阻的作用是保護電源不致因過負荷而損壞,同時保證

30、列車占用軌道電路時,軌道繼電器可靠落下。接收設備在受電端,一般采用繼電器,稱為軌道繼電器,由它來接收軌道電路的信號電流。送電和受電設備一般在軌旁,軌道繼電器設在室內。送、受電設備由引接線直接接向鋼軌或通過電纜過軌后由引接線接向鋼軌。鋼軌是軌道電路的導體,為減小鋼軌接頭的接觸電阻,增設了軌端接續線。鋼軌絕緣是為分隔相鄰軌道電路而裝設的。兩絕緣節之間的鋼軌線路,稱為軌道電路的長度。當軌道電路內鋼軌完整,且沒有列車占用時,軌道繼電器吸起,表示軌道電路空閑;軌道電路被列車占用時,它被列車輪對分路,輪對電阻遠小于軌道繼電器線圈電阻,流經軌道繼電器的電流大大減小,軌道繼電器落下,表示軌道電路被占用。軌道電

31、路分類很多,按工作方式可以分為非安全的開路式和安全的閉路式軌道電路;按電源可分為直流和交流軌道電路;按分割方式可分為有絕緣和無絕緣軌道電路;按有無道岔分類可分為有岔軌道區段和無岔軌道區段;按鋼軌傳輸方式可分為單軌條軌道電路和雙軌條軌道電路,按適用區域可分為電氣化區段軌道電路和非電氣化區段軌道電路;按照所傳遞信號又可分為模擬軌道電路和數字軌道電路。由于軌道電路直接關系到行車安全和行車效率,因此要求:12.軌道電路在任何一點備列車占用時,軌道繼電器應立即釋放銜鐵。3.對某些軌道電路,還應實現由軌道向列車傳遞信息的要求。(二軌道空閑檢測設備的工作狀態軌道電路的工作狀態一般可歸納為以下三種,軌道電路在

32、這三種狀態下工作,主要會受三個變量參數影響:軌道電路的道碴電阻,鋼軌阻抗、電源電壓。1.調整狀態:或稱為正常工作狀態,即在軌道電路空閑,設備完好的狀態。此時,軌道繼電器銜鐵應當可靠地吸起。調整狀態最不利條件為:接收設備獲得電流最小、鋼軌阻抗模值最大、道碴電阻最小、電源電壓最低;2.分路狀態:即軌道電路在任一點被列車占有的狀態。此時,軌道繼電器銜鐵應當可靠地落下。分路狀態最不利條件為:道渣電阻最大(一般可視為無窮大、鋼軌阻抗模值最小、電源電壓最高。3.斷軌狀態:即軌道電路的鋼軌在某處斷開時的狀態。此時,軌道繼電器銜鐵應當可靠地落下。斷軌狀態最不利條件為:接收設備獲得電流最大、鋼軌阻抗模值最小、電

33、源電壓最高,此外,斷軌點的道碴電阻也會對其影響。(三軌道空閑檢測設備的一些基本概念死區段:有絕緣軌道電路的兩組軌道絕緣,因故不能設在同一坐標點,而需要錯開安裝,這兩組絕緣間的區段就是“死區段”,“死區段”的長度規定不大于2.5米。超限絕緣:有絕緣軌道電路在道岔區段,因線路布置關系,軌道絕緣安裝在警沖標內方小于3.5米處的位置稱作“超限絕緣”。列車分路電阻是指列車占用軌道電路時,輪對跨在兩根鋼軌上形成的電阻,就稱為列車分路電阻。它由車輪和車軸本身的電阻以及輪緣與鋼軌頂部的接觸電阻組成。由于輪緣與鋼軌的接觸面很小,因此車輪和車軸本身的電阻比輪緣與鋼軌的接觸電阻小得多,可以忽略不計。所以列車分路電阻

34、實際上就是輪緣與鋼軌的接觸電阻。列車分路電阻的大小與軌道上分路的車軸數、車輛的載重情況、列車的運行狀態、輪緣的裝配質量和磨損程度、鋼軌頂部的潔凈程度等多方面因素有關。分路效應是指列車分路使軌道電路接受設備中電流減少,并處于不工作狀態,稱為有分路效應。在分路狀態最不利條件下,有列車分路時,要保證軌道繼電器的端電壓不大于它的可靠釋放值或可靠不吸起值。分路效應很大程度上決定了軌道電路的質量。分路靈敏度是指在軌道電路的鋼軌線路上,用一個電阻在軌道的某一點,對軌道進行分路,此時恰好能夠使軌道繼電器線圈中的電流減少到可靠落下值,則這個分路電阻值就叫軌道電路在該點的分路靈敏度。軌道電路的分路靈敏度在各點是不

35、一樣的。分路靈敏度用電阻值來表示。極限分路靈敏度是指軌道電路各點的分路靈敏度中的最小值。標準分路靈敏度是衡量軌道電路分路效益優劣的標準,在分路狀態最不利的條件下,用阻值為標準分路靈敏度的電阻線在任何地點分路,軌道電路的接收設備都必須停止工作。我國規定一般軌道電路標準分路靈敏度為0.06。極性交叉:在有絕緣的軌道電路區段,為了防止相鄰軌道電路間的絕緣節破損引起軌道繼電器錯誤動作,要求絕緣的兩側軌面電壓具有不同的極性或相反的相位,這就是軌道電路的“極性交叉”。(四計軸設備計軸設備是一種通過檢測和比較進入和離開計軸軌道區段的列車車輪輪軸數,來判斷相應軌道區段的空閑/占用狀態的設備。計軸設備的最大優勢

36、在于它與軌道和道床狀況的無關性,這使其不僅具備檢查長大區間的能力,而且也解決了長期因道床潮濕和鋼軌生銹影響鐵路安全運行的困擾。廣州地鐵采用的計軸設備,有二、四號線的西門子AzS(M350型和三號線的阿爾卡特AzL90M型。二、軌道空閑檢測設備的工作原理、基本組成及技術參數要求由于不同類型的軌道空閑檢測設備其工作原理、基本組成及技術參數等皆不盡相同,下面我們將以50HZ相敏軌道電路、FTGS-917型數字軌道電路和西門子的AzS(M350型及阿爾卡特的AzL90M型為例分別講述相敏軌道電路、數字軌道電路和計軸設備的工作原理、基本組成及技術參數要求。(一50HZ相敏軌道電路1.設備組成及原理50H

37、Z二元二位相敏軌道電路電路設備組成及原理圖如圖3-8所示: 圖3-8 50Hz相敏軌道電路組成及原理圖一般原理:向鋼軌軌面上發送50HZ不小于2.5V4.5V的電壓,通過變壓器(BZ-D 1: 70提升電壓到幾十伏,由串聯的電容C完成移相90O,提供給軌道繼電器RGJ。RGJ為有兩個獨立線圈的繼電器,如型號為:JRJC-42/275的繼電器。其中1-2線圈(局部線圈經常供給AC220V電源,3-4線圈(軌道線圈接收來自軌道的50HZ信號。其中1-2線圈(局部線圈和3-4線圈(軌道線圈的阻抗角是相同的,均等于70度。要使繼電器吸起必須提供滯后1-2線圈(局部線圈AC220V電源,90O的足夠電壓

38、,或160O(90+70的足夠電流。該繼電器吸起值不小于AC14V,落下值不大于AC7V。注意:圖中2.2均為可調電阻(圖中符號表示有錯誤,一般設置在大于1以上,可以提高抗干擾能力。廣州地鐵1號線仍采用50Hz相敏軌道電路,2、3號線均采用WJX50型微電子相敏軌道電路,WJX50型微電子相敏軌道電路接收器取代原480型軌道繼電器,增加了接收信號的相位判別功能,解決原480型軌道繼電器絕緣破損防護不可靠的問題,并提高了返還系數,有利于軌道電路調整,與原繼電器的接收阻抗、接收靈敏度相同。WXJ50型微電子相敏軌道電路接收器具有可靠的絕緣破損防護,相鄰的軌道電路可以送受相鄰,要求相鄰軌道電路的相位

39、交叉絕對正確無誤。原理圖如下: J F110圖3-9 50Hz微電子相敏軌道電路原理圖2.技術參數要求50HZ相敏軌道電路接收阻抗和接收靈敏度與原480型軌道繼電器完全一致,另加局部電源110V/50HZ。工作電源均為直流24V。50HZ相敏軌道電路接收器具有可靠的絕緣破損防護能力。50HZ相敏軌道電路接收器軌道輸入信號與局部電源的理想相位為0°,最大允許偏差為±80°。接收器的返還系數大于90%,應變時間小于0.5S,設備電源采用直流24V±15%,最后執行繼電器為JWXC1-1700安全型繼電器。在軌道電路分路不利處所的軌面上,使用0.15標準分路電

40、阻線分路時,軌道繼電器的交流端電壓不大于7.5V,繼電器應可靠落下。(二西門子FTGS-917型軌道電路FTGS型軌道電路是德國西門子公司開發的音頻無絕緣數字軌道電路,使用電氣絕緣節來劃分區段。FTGS軌道電路分兩種型號:1、FTGS-46型,使用4種頻率(4.75KHz、5.25KHz、5.75KHz、6.25KHz;2、FTGS-917型,使用8種頻率(9.5KHz, 10.5KHz, 11.5KHz, 12.5KHz, 13.5KHz, 14.5KHz, 15.5KHz, 16.5KHz。廣州地鐵1、2號線使用的是FTGS-917型軌道電路。FTGS軌道電路除了正常檢測列車的占用和空閑外

41、,還將軌旁ATC設備產生的報文信息傳給車載ATP/ATO設備。為了防止相鄰區段之間串頻,除了使用了不同中心頻率外,還使用了不同位模式進行區分。FTGS-917型軌道電路采用15種不同的位模式(2.2、2.3、2.4、2.5、2.6;3.2、3.3、3.4、3.5;4.2、4.3、4.4;5.2、5.3;6.2,相鄰區段使用不同的位模式。對于某一軌道區段來說,只有收到與本區段相同的頻率與位模式的信息才被響應。FTGS-917型軌道電路的空閑檢測過程可分為三步:幅值計算:檢測接收回來的電壓值;調制檢驗:檢測接收回來的電壓的中心頻率是否正確。編碼檢驗:檢測接收回來的電壓所帶的位模式是否正確。首先,接

42、收器對幅值進行計算,當接收器計算到接收到的軌道電壓幅值足夠高,并且調制器鑒別到發送的編碼調制是正確的時,接收器發送一個“軌道空閑”信號,這時軌道繼電器吸起表示“軌道區段空閑”。當車輛進入某區段時,由于車輛輪對的分路作用,造成該區段短路,使接收端的接收電壓減小,軌道繼電器達不到相應的響應值而落下,進而發出一個“軌道占用”信號。1.基本結構組成及原理軌道電路的配置分為標準型一送一受、中間饋電一送兩受和道岔區段一送兩受三種,其前兩種配置的設備結構框圖如下圖:(1FTGS標準型軌道電路的基本結構組成及原理 圖3-10 FTGS標準型軌道電路的基本結構組成框圖如圖3-10所示,在軌道電路空閑時,由室內發

43、送器發送帶有一定頻率和位模式的交流音頻信號至室外軌旁發送端設備再饋送至S棒經由鋼軌至接收端S棒再由室外接收端設備饋回室內接收器,形成一個閉合的信息回路。在這個過程中,如何避免干擾,保證信息按照正確的方向傳送、接收很重要。FTGS-917數字軌道電路系統在解決這個問題時,首先利用了S棒和軌旁設備在信息回路中形成了一個諧振電路,使得對回路外方(相鄰區段相當于高阻狀態,迫使信號電流按照預定的方向傳輸;其次,相鄰區段采用不同的頻率和位模式信號,避免串頻干擾。此外,S棒還有平衡鋼軌中的牽引回流的作用,能有效避免牽引回流對軌道電路信號的干擾,這一點對電氣牽引區段的軌道電路,特別是地鐵的軌道電路是很重要的。

44、當在軌道電路占用時,室內發送器通過一個信號(報文切換開關,關閉軌道電路的頻率和位模式信號,接通由軌旁ATP設備傳來的報文信號,開始發送ATP報文信號了。(2FTGS/EZS中間饋電式軌道電路的基本結構組成: 這種中間饋電式數字軌道電路的電氣絕緣節是在前述FTGS-917的基礎上改進的,工作原理基本相同。不同之處在于,它在一個軌道區段采用了三個絕緣節:兩頭各一個S棒,中間為一個橫“8”字型的棒,平時由這個橫“8”字棒作為發送端,兩端的S棒作為接收;當列車從區段的前半部分開始進入后半部分時,以占用這個橫“8”字棒的中心線為觸發時間,切換該軌道區段的發送/接收方向,改由列車前方的S棒為發送端,橫“8

45、”字棒作為接收端,這樣,列車就能不斷地接收到地面的ATP報文。2.主要部件(1電氣節的基本結構組成FTGS型軌道電路相鄰兩個軌道區段之間一般采用電氣節進行電氣絕緣節分割,下面以S棒為例說一下電氣絕緣節原理,如下圖: 圖3-12 S 棒電器絕緣原理圖接收器的諧振回路由電容C 1(調諧單元上電路的等效電容、鋼軌區段ab 和電纜am 等組成,發送器的諧振回路由電容C 2、鋼軌區段cd 和電纜dm 等組成。(請參考圖16-6在正常狀態下,鋼軌ab 的電感、電纜am 的電感以及它們之間的互感與電容C 1構成并聯諧振(利用調諧單元可以將其調到諧振點,因此電容C 1兩端呈現高阻抗,與電容C 1兩端d 1d

46、軌間有較高的電壓,接收到從右端輸入的載頻信號。鋼軌cd 的電感、電纜dm 的電感以及它們之間的互感與電容C 2構成并聯諧振,因此電容C 2兩端呈現高阻抗,與電容C 2兩端a 1a 軌間有較高的f 1電壓,此電壓可以向左傳輸。S 棒長度為7.8米左右,其中S 棒的1/4到3/4處(約3.9米為分路感應的模糊區段,在此區段內有車占用左右兩邊的區段都允許顯示占用,而無法精確判斷列車占用的區段。電氣節一般有S 棒、短路棒、8字棒、終端棒和調整短路棒五種電氣絕緣節分割。具體如下:1S 棒: 圖3-13 S 棒示意圖大多數的軌道區段(主要是正線區間的軌道電路采用了S 棒電氣節,它是鏡像對稱的。以S 棒的中

47、心線作為軌道區段的物理劃分。S 棒長度為7.8米左右,模糊區段長度3.9米。(這里所謂的模糊區段是指當車壓S 棒的1/4處至3/4處時,該S 棒左右兩邊的區段都允許顯示占用,無法精確判斷列車占用的區段。2短路棒: 圖3-14 短路棒示意圖4.2該電氣節用于一端為軌道電路區段,而另一端為非軌道電路區段的情況。該棒長度約為4.2米。3終端棒: 圖3-15 終端棒示意圖該電氣節由終端短路棒和一個機械絕緣節共同組成。它主要應用在雙軌條牽引回流區段。棒長約3.5米,距機械絕緣節0.30.6米。4中間饋電8字棒:使用于中間饋電式軌道電路的中央。 圖3-16 8字棒示意圖5調整短路棒:該電氣節是的改進型,它

48、主要應用于車站站臺區段兩端。 圖3-17 調整短路棒示意圖 (2軌旁盒的基本結構組成軌旁盒是連接電氣節與室內設備的中間設備,是軌道電路室外的發送、接收設備。每個軌旁盒有一根四芯電纜與室內設備連接,有四根絞線銅電纜與電氣節相連,另有一根地線連接至鋼軌或接地扁鋼。軌旁盒主要有兩種不同的結構:一種是S 棒結構(帶調協單元;另一種是雙軌條牽引回流區段的終端棒結構(不帶調協單元。這里主要討論S 棒結構的軌旁盒。軌旁盒內一般可分為左右兩部分(正對著軌旁盒看,成左右對稱結構布置。每部分都由一個抽屜式活動安裝的調諧單元和一個固定安裝的轉換單元組成,整個采用模塊化結構,由于它安裝在軌旁,從外部看就是一個密封的盒

49、子,因此把它稱為軌旁盒。當軌旁盒的左邊一部分作為左邊區段的發送端時,則右邊另一部分則作為相鄰右邊區段的接收端。而當軌道電路的方向改變時,這兩部分的發送端/接收端也將進行互相切換。每一部分0.3米3.5米0.6m0.6m的調諧單元通過連接電纜接電氣絕緣節,轉換單元通過室內外連接電纜與室內電纜終端架相連,經過防雷單元、室內分線架與軌道電路架連接。(3軌道電路架的基本結構組成1外電源輸入層及電源輸出保險層。2電纜補償電阻值設置層。3信息輸入、輸出層。4軌道電路PC板組合框架層。它主要包括:供電單元、放大濾波板、發送板、接收器板、解調器板、繼電器板、報文轉換板和方向轉換板等。3.FTGS軌道電路與其它

50、設備的接口 圖3-18 FTGS設備連接圖4. FTGS軌道電路的技術參數標準表3-7 FTGS917室內參考電壓測量技術標準 1.主要功能計軸設備是一種通過檢測和比較進入和離開軌道區段的列車車輪輪軸數,來判斷相應軌道區段的空閑/占用狀態,并判斷的結果經繼電器輸出的軌道空閑檢測設備。計軸設備的最大優勢在于它與軌道和道床狀況的無關性,這使其不僅具備檢查長大區間的能力,而且也解決了長期因道床潮濕和鋼軌生銹影響鐵路安全運行的困擾。故障導向安全:當設備斷電、重啟后,所有區段會設置為占用狀態;當列車駕駛出區間而計軸數比較結果不為零(可能為正數也可能為負數,此時該區段仍會處于占用狀態。列車無法出清,需要由

51、行車人員確認該區間無車后,先對區段進行預復位,然后正常通過一列列車,才能使區段空閑。2.一般組成及接口1安裝在鋼軌和軌旁的計軸點設備;這部分設備一般由計軸頭和軌旁連接箱組成。計軸頭由裝在一體的兩個電子傳感器組成的雙置傳感器構成,發射器裝在鋼軌外側、接收器裝在鋼軌內側,當車輪經過雙置傳感器時,接收器的感應電壓增強。計數及確認方向所需的信息從幅度的變化和它們的時間順序中獲得。軌旁連接箱是安裝在軌旁的具有防潮功能的金屬盒,盒內裝有預處理傳感器信息所需要的電子元件。軌道箱通過電纜與計軸頭連接起來組成計軸點設備。2置于室內的運算單元組合;運算單元是一個故障導向安全的微機數據處理設備,作為中央處理和監控單

52、元,可以通過處理計軸點傳來的信息給出所檢測軌道區段的狀態以及計軸設備工作狀態。組匣內裝有將電路元件組合成多個功能單元的電路板,所有的功能電路板均插入組匣的背板上。3計軸點與運算單元間的電纜連接;計軸點與運算單元間的電纜連接是將室外的計軸點設備與室內的運算單元通過電纜連接起來組成完整的計軸系統。當計軸點距離運算單元電纜長度大于6.5k m(與線徑和發送電平有關時,需使用寬帶/隔離變壓器。加隔離變壓器時,計軸點由交流供電。計軸設備與其它設備的接口(1運算單元與車站聯鎖系統之間的接口電路;(2置于行車控制室的控制按鈕或人機操作界面;(3配套的電源設備等。3.工作原理計軸系統工作原理:列車從所檢測區間

53、的一端出發,駛入區段,經過計軸點時,運算單元對傳感器產生軸信號進行處理,判別及計數(一個傳感器有兩對收發線圈,以兩接收線圈中電壓幅度的改變和改變的時間順序,就可以為計數和識別運行方向提供必要的信息,此時軌道繼電器落下,同時將“計軸數”及“駛入狀態”等儲存起來;當列車駕駛出區間,經過任意一端計軸點時,運算單元對傳感器產生的軸信號進行處理、判別及記數,運算單元將“計軸數”及“駛出狀態”等不斷地與原存儲的數據進行小校核。當運算單元對“計軸數”及“駛入、駛出狀態”等校核無誤后方可使繼電器吸起,給出所檢測區間的空閑信號。5.計軸分類廣州地鐵現已引進西門子AzS(M350微機計軸系統和阿爾卡特的AzL90

54、M型計軸系統,其中西門子AzS(M350微機計軸系統又分為M型和U型,M型用于二號線正線,U型用于四號線的車輛段和正線,阿爾卡特的AzL90M型用于三號線。M型:可直接同4個計軸點相連(第5個計軸點可復用,一個運算單元提供兩個區段的空閑/占用表示,主要用于站內區段檢查。U型:可直接同5個計軸點相連,且一個運算單元可檢測四個區間,兩運算單元之間的數據傳輸采用調制解調器和通信電纜/光纜或者通過無線傳輸(兩個運算單元放置在同一機柜內時,可直接連接,不需要調制解調器。主要用于站內和區間檢查。三、更換軌道空閑檢測設備電子板件的一般要求1.在拔、插電路板前,必須先斷電。2.將電路板放在與地相連的絕緣墊上(

55、例如:炭化泡漠塑料墊。3.在拿、放電路板前,手先要觸摸地(零電位的東西來達到電荷平衡。4.在拔、插電路板前,先觸摸機籠或機柜上的裸露金屬器件以達到電荷平衡。5.拿電路板時,請拿電路板的邊緣或前面。6.拔電路板時,請拉電路板面板上的手柄。7.未安裝使用的電路板在貯存或運輸過程中必須包裝好。8.如電路板在無任何包裝的情況下從一個人手中傳遞到另一個人手中,則必須先握手以達到電荷平衡。第四節轉轍機轉轍設備供道岔轉換和鎖閉使用,它是由安裝裝置、各類桿件、轉轍機、鎖閉裝置和擠岔裝置組成。是直接關系行車安全的關鍵設備,要求安全可靠,在設備發生故障時,必須符合故障-安全的原則。轉轍設備的選擇應與道岔相對匹配,

56、地鐵正線的列車運行速度較高,道岔一般采用9號道岔、個別采用12號道岔,地鐵車輛段列車運行速度較低,道岔一般采用7號或5號道岔。地鐵使用的轉轍機主要有ZD6型電動轉轍機、ZD(J9型電動轉轍機、S700K型電動轉轍機、ZY(ZYJ7型電液轉轍機,前兩者均含內鎖閉裝置,S700K應配套外鎖閉裝置,ZY(ZYJ7有內、外兩種鎖閉方式。根據道岔的類型可配置為單機牽引或雙機牽引,對于不可擠的單機牽引轉轍機應配套相應的擠岔表示裝置。一、轉轍機概述(一轉轍機的作用轉轍機的作用具體如下:1.位置轉換:根據需要轉換道岔,使其位置至左位或右位(定位或反位。2.道岔鎖閉:道岔轉至所需位置而且密貼后,實現鎖閉,防止外

57、力轉換道岔。3.正確反映道岔位置:道岔的尖軌密貼于基本軌并鎖閉后,給出相應的位置表示。4.報警:道岔被擠或因故處于“四開”(兩側尖軌均不密貼位置時,及時給出報警及表示。(二轉轍機的基本要求轉轍機的基本要求具體如下:1.作為轉換裝置,應具有足夠大的拉力,以帶動尖軌作直線往返運動;當尖軌受阻不能運動到底時,應隨時可以通過操縱使尖軌回復原位。2.作為鎖閉裝置,當尖軌和基本軌不密貼時,不應進行鎖閉;一旦鎖閉,應保證不致因車通過道岔時的震動而錯誤解鎖。3.作為監督裝置,應能正確地反映道岔的狀態。4.道岔被擠后,在未修復前不應再使道岔轉換。5.應有安全裝置,確保維修人員的安全。(三轉轍機的分類1.按動作能源和傳動方式分類,轉轍機可分為電動轉轍機、電動液壓轉轍機(電液轉轍機和電空轉轍機。電動轉轍機和電液轉轍機均由電動機提供動力,分別采用機械傳動和液壓