顧家泉 蘇圣超 李立明

(1.上海工程技術(shù)大學(xué)城市軌道交通學(xué)院，201620，上海；2.上海地鐵維護(hù)保障有限公司通號分公司，200235，上海//第一作者，碩士研究生)

轉(zhuǎn)換軌一般是指停車場入場信號機(jī)與正線進(jìn)入信號機(jī)之間的軌道區(qū)域，屬停車場調(diào)度管理方(以下簡為“停車場方”)與正線調(diào)度管理方(以下簡為“正線方”)的行車共管區(qū)域。停車場方與正線方均能排列以轉(zhuǎn)換軌為進(jìn)路終端的列車進(jìn)路。因此，當(dāng)單方向高密度行車時(如運營開始前出庫時期，或運營結(jié)束后回庫時期)，若相反方向盲目排列至轉(zhuǎn)換軌進(jìn)路，則會造成高密度行車方向的列車積壓，影響列車的運行安全和正常運行秩序[1]。

為避免產(chǎn)生行車矛盾，可建立“轉(zhuǎn)換軌行車管理權(quán)制度”，在正線和停車場的信號系統(tǒng)中設(shè)計轉(zhuǎn)換軌行車管理權(quán)控制電路，以明確停車場方與正線方對轉(zhuǎn)換軌區(qū)域的行車管理職責(zé)[2]。

1 轉(zhuǎn)換軌行車管理權(quán)

轉(zhuǎn)換軌行車管理權(quán)(以下簡為“管理權(quán)”)，即轉(zhuǎn)換軌區(qū)域的行車管理權(quán)。

按單線雙向設(shè)計的轉(zhuǎn)換軌，在同一時段只能允許一列列車按單一方向運行。只有取得管理權(quán)的一方才有權(quán)向轉(zhuǎn)換軌開行列車。因此，在出入庫高峰時段，停車場方與正線方須根據(jù)列車運行方向分別行使管理權(quán)：停車場方只有獲得管理權(quán)后，方可進(jìn)行相關(guān)的列車出場作業(yè)；正線方也只有獲得管理權(quán)后，方可進(jìn)行正線列車經(jīng)轉(zhuǎn)換軌的回場作業(yè)。

1.1 管理權(quán)的控制規(guī)則

管理權(quán)的基本控制規(guī)則如下：

1) 管理權(quán)主動權(quán)歸屬正線。當(dāng)信號系統(tǒng)初始上電及故障復(fù)原后，正線擁有管理權(quán)，停車場無管理權(quán)。

2) 列車自停車場向正線發(fā)車，或列車自正線向停車場發(fā)車，均需在獲得管理權(quán)后方可開行列車進(jìn)入轉(zhuǎn)換軌。

3) 在進(jìn)行管理權(quán)轉(zhuǎn)換時，無管理權(quán)方需先提出管理權(quán)轉(zhuǎn)換請求，經(jīng)對方同意并辦理授權(quán)手續(xù)后，方可獲得管理權(quán)。

4) 未獲得管理權(quán)的一方對進(jìn)入轉(zhuǎn)換軌列車進(jìn)路的辦理，應(yīng)視為無效辦理，其相關(guān)信號機(jī)的允許信號也不得開放。

5) 管理權(quán)轉(zhuǎn)換條件為：正線方與停車場方均未辦理轉(zhuǎn)換軌列車的調(diào)車進(jìn)路，且轉(zhuǎn)換軌區(qū)域空閑。只有滿足管理權(quán)轉(zhuǎn)換條件，才能進(jìn)行管理權(quán)轉(zhuǎn)換。如不滿足管理權(quán)轉(zhuǎn)換條件，則管理權(quán)不能轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換操作為無效操作。

6) 當(dāng)管理權(quán)處于未授予任何一方的狀態(tài)(即故障狀態(tài))時，停車場方和正線方均不得辦理進(jìn)入轉(zhuǎn)換軌的列車進(jìn)路，相關(guān)列車信號機(jī)的允許信號也不得開放。運營人員按非正常行車管理辦法進(jìn)行作業(yè)。當(dāng)故障消失后，通過復(fù)原操作即可恢復(fù)實施管理權(quán)交接。

轉(zhuǎn)換軌區(qū)域的典型信號設(shè)備布置如圖1所示。圖1中，XA為停車場入場信號機(jī)，是停車場與正線的分界；X1為停車場允許出場信號機(jī)，是停車場向轉(zhuǎn)換軌排列進(jìn)路發(fā)車的防護(hù)信號機(jī)，由停車場信號系統(tǒng)控制；X01A為正線進(jìn)入信號機(jī)；X03A為正線退出信號機(jī)，是正線向轉(zhuǎn)換軌排列進(jìn)路的防護(hù)信號機(jī)，由正線信號系統(tǒng)控制。此外，轉(zhuǎn)換軌區(qū)段的占用出清狀態(tài)由正線信號系統(tǒng)中的計軸設(shè)備檢測[3]。

圖1 轉(zhuǎn)換軌區(qū)域典型信號設(shè)備布置圖

根據(jù)管理權(quán)控制規(guī)則：當(dāng)正線未獲得管理權(quán)時，X03A不得開放，列車不得退出正線進(jìn)入轉(zhuǎn)換軌；同理當(dāng)停車場未獲得管理權(quán)時，X1不得開放，列車不得由停車場發(fā)車進(jìn)入轉(zhuǎn)換軌。

1.2 管理權(quán)的控制界面

停車場方與正線方信號系統(tǒng)的人機(jī)交互界面均有管理權(quán)控制界面(如圖2所示)。一般設(shè)置于轉(zhuǎn)換軌附近。每條轉(zhuǎn)換軌都有其獨立的控制界面。其中，“復(fù)原”鍵可用于進(jìn)行本方管理權(quán)操作的自復(fù)。

某方的管理權(quán)表示器及發(fā)車方向箭頭，在該方擁有管理權(quán)時點亮，在無管理權(quán)時熄滅，在請求管理權(quán)時閃亮。報警指示燈在任一方請求管理權(quán)時點亮。

圖2 管理權(quán)控制界面

1.3 管理權(quán)的轉(zhuǎn)換操作

當(dāng)有一方需要管理權(quán)時，需遵循“請求-同意-轉(zhuǎn)換”的操作程序進(jìn)行。下面以正線向停車場請求管理權(quán)為例進(jìn)行說明。初始狀態(tài)，停車場方擁有管理權(quán)，“停車場管理權(quán)”表示器及停車場向轉(zhuǎn)換軌發(fā)車箭頭常亮，“正線管理權(quán)”表示器及正線向轉(zhuǎn)換軌發(fā)車箭頭熄滅；當(dāng)正線方在界面上點擊“請求”按鈕后，“正線管理權(quán)”表示器及正線向轉(zhuǎn)換軌發(fā)車箭頭閃爍，報警燈點亮，提示雙方注意正線方正在請求管理權(quán)，且該請求30 s內(nèi)有效。若停車場方同意轉(zhuǎn)換，則在界面上點擊“同意 ”按鈕，將管理權(quán)從停車場轉(zhuǎn)換到正線，原常亮的“停車場管理權(quán)”表示器及停車場向轉(zhuǎn)換軌發(fā)車箭頭熄滅，“正線管理權(quán)”表示器以及正線向轉(zhuǎn)換軌發(fā)車箭頭由閃爍轉(zhuǎn)為常亮，報警燈熄滅，轉(zhuǎn)換完成；若正線進(jìn)行請求后30 s內(nèi)停車場仍未進(jìn)行同意轉(zhuǎn)換操作，則轉(zhuǎn)換請求失效，管理權(quán)仍歸屬停車場，界面保持初始狀態(tài)。停車場向正線請求管理權(quán)時的情況類似，程序一致。

當(dāng)信號系統(tǒng)故障恢復(fù)時，為保證安全，雙方需各自進(jìn)行破鉛封操作后再點擊復(fù)原按鈕進(jìn)行管理權(quán)復(fù)原。復(fù)原后管理權(quán)默認(rèn)歸屬正線。

2 管理權(quán)控制電路的基本構(gòu)成及工作原理

為實現(xiàn)管理權(quán)交接轉(zhuǎn)換控制功能，需在停車場和正線的信號系統(tǒng)中增設(shè)管理權(quán)控制電路。由于管理權(quán)的歸屬決定了其相關(guān)信號能否開放，因此，管理權(quán)控制電路設(shè)計必須符合“故障-安全”原則。在遵循“請求-同意-轉(zhuǎn)換”的規(guī)則下，接收到無管理權(quán)方的請求指令及有管理權(quán)一方的同意指令后，驗證管理權(quán)轉(zhuǎn)換條件后，管理權(quán)的轉(zhuǎn)換得以實現(xiàn)。

如管理權(quán)控制電路失電，則管理權(quán)轉(zhuǎn)換功能失效。在管理權(quán)控制電路恢復(fù)正常之前，轉(zhuǎn)換軌的行車作業(yè)由正線調(diào)度進(jìn)行人工管理。按照正線控制優(yōu)先原則，正線管理權(quán)控制電路失電和停車場管理權(quán)控制電路失電場景下管理權(quán)歸屬情況分別如表1所示。當(dāng)原失電一方故障恢復(fù)后，管理權(quán)均歸屬正線。

表1 管理權(quán)控制電路失電時的管理權(quán)歸屬

2.1 管理權(quán)控制電路的基本構(gòu)成

管理權(quán)控制電路主要由傳統(tǒng)繼電控制電路、計算機(jī)聯(lián)鎖驅(qū)采電路及場聯(lián)電路構(gòu)成。計算機(jī)聯(lián)鎖驅(qū)采電路能下發(fā)請求、同意及復(fù)原管理權(quán)等指令，能采集相關(guān)繼電器狀態(tài)、判斷管理權(quán)轉(zhuǎn)換條件，以控制轉(zhuǎn)換軌防護(hù)信號機(jī)的開放，還能在終端上顯示雙方管理權(quán)歸屬和請求的狀態(tài)。繼電控制電路能完成管理權(quán)轉(zhuǎn)換的核心控制功能。場聯(lián)電路能傳送控制電路所需的對方繼電器狀態(tài)信息。

停車場側(cè)及正線側(cè)管理權(quán)控制電路中的繼電器設(shè)置情況分別如表2及表3所示。

表2 停車場側(cè)管理權(quán)控制電路中繼電器設(shè)置

表3 正線側(cè)管理權(quán)控制電路中繼電器設(shè)置

2.2 聯(lián)鎖驅(qū)采電路

當(dāng)正線向停車場請求管理權(quán)時，正線聯(lián)鎖通過驅(qū)動ZQAJ、ZTAJ及ZFUAJ向繼電控制電路傳送正線管理權(quán)請求指令、正線同意管理權(quán)轉(zhuǎn)換指令及正線管理權(quán)電路復(fù)原指令等信息，正線聯(lián)鎖通過采集ZQJ、ZGLJ、CQJF及CGLJF的信息，作為正線已請求管理權(quán)、正線擁有管理權(quán)、停車場擁有管理權(quán)及停車場已請求管理權(quán)等實際管理權(quán)狀態(tài)輸入，進(jìn)行是否允許開放正線退出信號等聯(lián)鎖邏輯運算，并在操作終端上顯示的雙方管理權(quán)狀態(tài)。此時，正線通過場聯(lián)電路向停車場傳送正線ZQJ、ZTJ、ZGLJ、ZZCJ、TDJ和GJ的狀態(tài)，并獲得停車場CQJ、CTJ、CGLJ和CZCJ的狀態(tài)，以進(jìn)行電路控制。

停車場向正線請求管理權(quán)時，情況類似。

2.3 繼電控制電路

繼電控制電路由安全型繼電器組成，是實現(xiàn)管理權(quán)控制電路功能的核心電路，主要分為管理權(quán)請求繼電器電路、管理權(quán)同意繼電器電路和管理權(quán)繼電器電路。

2.3.1 管理權(quán)請求繼電器電路

當(dāng)某一方需請求管理權(quán)時，該方的管理權(quán)請求繼電器首先會吸起，且只能保持30 s。正線和停車場的管理權(quán)請求繼電器電路結(jié)構(gòu)基本相似，具體如圖3所示，。管理權(quán)請求繼電器電路可分為勵磁電路和自閉電路。勵磁電路的勵磁條件為：本方已發(fā)出請求管理權(quán)命令(QAJ吸起)，對方未向轉(zhuǎn)換軌排列進(jìn)路(ZCJF吸起)，轉(zhuǎn)換軌空閑(正線GJ或停車場GJF吸起)。一旦滿足勵磁條件，則繼電器吸起并靠自閉電路自保。如本方請求管理權(quán)30 s內(nèi)對方未同意(KJ吸起)、或本方進(jìn)行復(fù)原(FUAJ吸起)，則繼電器自閉電路將被切斷，繼電器失磁落下。管理權(quán)請求繼電器只在本方無管理權(quán)的情況下才能吸起(GLJ落下)。

圖3 管理權(quán)請求繼電器電路

2.3.2 管理權(quán)同意繼電器電路

當(dāng)一方請求管理權(quán)后，另一方的管理權(quán)同意繼電器吸起則表示同意轉(zhuǎn)換請求。正線方和停車場方的管理權(quán)同意繼電器電路如圖4所示，二者電路結(jié)構(gòu)也基本相似。管理權(quán)同意繼電器電路可分為勵磁電路和自閉電路。勵磁電路的勵磁條件為：本方已發(fā)出同意管理權(quán)轉(zhuǎn)換命令(TAJ吸起)，本方未向轉(zhuǎn)換軌排列進(jìn)路(ZCJ吸起)。勵磁條件一旦滿足，則繼電器吸起并靠自閉電路自保。如果管理權(quán)轉(zhuǎn)換完畢(GLJF吸起)、對方擁有管理權(quán)，或本方進(jìn)行復(fù)原(FUAJ吸起)，則繼電器自閉電路將被切斷，繼電器失磁落下。管理權(quán)同意繼電器只在對方發(fā)出請求的情況下才能吸起(QJF吸起)。

圖4 管理權(quán)同意繼電器電路

2.3.3 管理權(quán)繼電器電路

管理權(quán)繼電器的狀態(tài)決定管理權(quán)歸屬權(quán)：有權(quán)方的管理權(quán)繼電器吸起，無權(quán)方的管理權(quán)繼電器落下。當(dāng)無權(quán)方發(fā)出管理權(quán)轉(zhuǎn)換請求時，若有權(quán)方同意，則請求方(原無權(quán)方)管理權(quán)繼電器吸起，同意方(原有權(quán)方)管理權(quán)繼電器落下，管理權(quán)發(fā)生一次轉(zhuǎn)換。但由于電路需進(jìn)行發(fā)生故障失電情況下的管理權(quán)“正線控制優(yōu)先原則”的特殊處理，管理權(quán)電路還需實現(xiàn)“發(fā)生故障失電情況下的管理權(quán)自動歸屬正線”的功能，雙方管理權(quán)電路略有不同。

圖5 停車場管理權(quán)繼電器電路

停車場管理權(quán)繼電器電路如圖5所示，其可分為勵磁電路和自閉電路。勵磁電路的勵磁條件為：停車場已請求管理權(quán)(CQJ吸起)，正線已同意轉(zhuǎn)換(ZTJF吸起)，正線未向轉(zhuǎn)換軌排列進(jìn)路(ZZCJF吸起)。勵磁條件一旦滿足，則繼電器吸起并靠自閉電路自保。如果停車場辦理復(fù)原(CFUAJ吸起)、正線擁有管理權(quán)(ZGLJF吸起)、正線信號設(shè)備失電(ZTDJF落下)或正線已請求管理權(quán)且停車場已同意(ZQJF吸起且CTJ吸起)，則自閉電路將切斷，停車場繼電器失磁落下，停車場失去管理權(quán)。

正線管理權(quán)繼電器電路如圖6所示，電路也可分為勵磁電路和自閉電路。勵磁電路分為用于故障失電情況下的勵磁支路和正線向停車場請求管理權(quán)情況下的勵磁支路，前一支路可實現(xiàn)發(fā)生故障失電情況下的管理權(quán)正線的優(yōu)先控制，后一支路可實現(xiàn)正線向停車場請求管理權(quán)后的正常轉(zhuǎn)換。兩種情況下，勵磁電路的勵磁條件為：正線未向轉(zhuǎn)換軌排列進(jìn)路，停車場未向轉(zhuǎn)換軌排列進(jìn)路，轉(zhuǎn)換軌空閑，在初始上電或失電故障情況下還需停車場無管理權(quán)(CGLFJ吸起)、停車場未進(jìn)行請求管理權(quán)或同意轉(zhuǎn)換管理權(quán)(CQJF落下且CTJF落下)、正線未進(jìn)行請求管理權(quán)或同意轉(zhuǎn)換管理權(quán)(ZQJ落下且ZTJ落下)，在正線向停車場請求管理權(quán)情況下還需檢查正線已請求管理權(quán)(ZQJ吸起)、且停車場已同意轉(zhuǎn)換(CTJF吸起)。勵磁條件一旦滿足，在繼電器吸起并靠自閉電路自保。如正線辦理復(fù)原(ZFUAJ吸起)、停車場擁有管理權(quán)(ZGLJF吸起)或停車場已請求管理權(quán)且正線已同意(CQJF吸起且ZTJ吸起)，則自閉電路將切斷，正線繼電器失磁落下，正線失去管理權(quán)。

圖6 正線管理權(quán)繼電器電路

2.4 場聯(lián)電路

場聯(lián)電路用于向?qū)Ψ綇?fù)示本方管理權(quán)相關(guān)繼電器狀態(tài)。場聯(lián)電路采用雙斷控制方式，當(dāng)對方需要獲得本方繼電器狀態(tài)時，對方的控制電源通過站間聯(lián)系電纜經(jīng)過本方需復(fù)示繼電器的2組不同接點，以驅(qū)動對方的相應(yīng)復(fù)示繼電器，進(jìn)而完成正線與停車場間繼電器狀態(tài)的傳送[4]。

3 結(jié)語

上海多條新建軌道交通線路已應(yīng)用了“轉(zhuǎn)換軌管理權(quán)交接制度”，在確保出入場列車的運行安全和保持轉(zhuǎn)換軌正常運行秩序中起到了關(guān)鍵作用。通過多年的實際應(yīng)用證明，在正線和停車場信號系統(tǒng)中新增的相應(yīng)管理權(quán)控制電路設(shè)計成熟、性能可靠，可供今后對正線與停車場間信號接口控制電路的設(shè)計工作借鑒。