城市軌道交通正線和停車場間轉換軌的行車管理權控制電路

顧家泉 蘇圣超 李立明

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

轉換軌一般是指停車場入場信號機與正線進入信號機之間的軌道區域，屬停車場調度管理方(以下簡為“停車場方”)與正線調度管理方(以下簡為“正線方”)的行車共管區域。停車場方與正線方均能排列以轉換軌為進路終端的列車進路。因此，當單方向高密度行車時(如運營開始前出庫時期，或運營結束后回庫時期)，若相反方向盲目排列至轉換軌進路，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]。

為避免產生行車矛盾，可建立“轉換軌行車管理權制度”，在正線和停車場的信號系統中設計轉換軌行車管理權控制電路，以明確停車場方與正線方對轉換軌區域的行車管理職責[2]。

1 轉換軌行車管理權

轉換軌行車管理權(以下簡為“管理權”)，即轉換軌區域的行車管理權。

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

1.1 管理權的控制規則

管理權的基本控制規則如下：

1) 管理權主動權歸屬正線。當信號系統初始上電及故障復原后，正線擁有管理權，停車場無管理權。

2) 列車自停車場向正線發車，或列車自正線向停車場發車，均需在獲得管理權后方可開行列車進入轉換軌。

3) 在進行管理權轉換時，無管理權方需先提出管理權轉換請求，經對方同意并辦理授權手續后，方可獲得管理權。

4) 未獲得管理權的一方對進入轉換軌列車進路的辦理，應視為無效辦理，其相關信號機的允許信號也不得開放。

5) 管理權轉換條件為：正線方與停車場方均未辦理轉換軌列車的調車進路，且轉換軌區域空閑。只有滿足管理權轉換條件，才能進行管理權轉換。如不滿足管理權轉換條件，則管理權不能轉換，轉換操作為無效操作。

6) 當管理權處于未授予任何一方的狀態(即故障狀態)時，停車場方和正線方均不得辦理進入轉換軌的列車進路，相關列車信號機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行作業。當故障消失后，通過復原操作即可恢復實施管理權交接。

轉換軌區域的典型信號設備布置如圖1所示。圖1中，XA為停車場入場信號機，是停車場與正線的分界；X1為停車場允許出場信號機，是停車場向轉換軌排列進路發車的防護信號機，由停車場信號系統控制；X01A為正線進入信號機；X03A為正線退出信號機，是正線向轉換軌排列進路的防護信號機，由正線信號系統控制。此外，轉換軌區段的占用出清狀態由正線信號系統中的計軸設備檢測[3]。

圖1 轉換軌區域典型信號設備布置圖

根據管理權控制規則：當正線未獲得管理權時，X03A不得開放，列車不得退出正線進入轉換軌；同理當停車場未獲得管理權時，X1不得開放，列車不得由停車場發車進入轉換軌。

1.2 管理權的控制界面

停車場方與正線方信號系統的人機交互界面均有管理權控制界面(如圖2所示)。一般設置于轉換軌附近。每條轉換軌都有其獨立的控制界面。其中，“復原”鍵可用于進行本方管理權操作的自復。

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

圖2 管理權控制界面

1.3 管理權的轉換操作

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

當信號系統故障恢復時，為保證安全，雙方需各自進行破鉛封操作后再點擊復原按鈕進行管理權復原。復原后管理權默認歸屬正線。

2 管理權控制電路的基本構成及工作原理

為實現管理權交接轉換控制功能，需在停車場和正線的信號系統中增設管理權控制電路。由于管理權的歸屬決定了其相關信號能否開放，因此，管理權控制電路設計必須符合“故障-安全”原則。在遵循“請求-同意-轉換”的規則下，接收到無管理權方的請求指令及有管理權一方的同意指令后，驗證管理權轉換條件后，管理權的轉換得以實現。

如管理權控制電路失電，則管理權轉換功能失效。在管理權控制電路恢復正常之前，轉換軌的行車作業由正線調度進行人工管理。按照正線控制優先原則，正線管理權控制電路失電和停車場管理權控制電路失電場景下管理權歸屬情況分別如表1所示。當原失電一方故障恢復后，管理權均歸屬正線。

表1 管理權控制電路失電時的管理權歸屬

2.1 管理權控制電路的基本構成

管理權控制電路主要由傳統繼電控制電路、計算機聯鎖驅采電路及場聯電路構成。計算機聯鎖驅采電路能下發請求、同意及復原管理權等指令，能采集相關繼電器狀態、判斷管理權轉換條件，以控制轉換軌防護信號機的開放，還能在終端上顯示雙方管理權歸屬和請求的狀態。繼電控制電路能完成管理權轉換的核心控制功能。場聯電路能傳送控制電路所需的對方繼電器狀態信息。

停車場側及正線側管理權控制電路中的繼電器設置情況分別如表2及表3所示。

表2 停車場側管理權控制電路中繼電器設置

表3 正線側管理權控制電路中繼電器設置

2.2 聯鎖驅采電路

當正線向停車場請求管理權時，正線聯鎖通過驅動ZQAJ、ZTAJ及ZFUAJ向繼電控制電路傳送正線管理權請求指令、正線同意管理權轉換指令及正線管理權電路復原指令等信息，正線聯鎖通過采集ZQJ、ZGLJ、CQJF及CGLJF的信息，作為正線已請求管理權、正線擁有管理權、停車場擁有管理權及停車場已請求管理權等實際管理權狀態輸入，進行是否允許開放正線退出信號等聯鎖邏輯運算，并在操作終端上顯示的雙方管理權狀態。此時，正線通過場聯電路向停車場傳送正線ZQJ、ZTJ、ZGLJ、ZZCJ、TDJ和GJ的狀態，并獲得停車場CQJ、CTJ、CGLJ和CZCJ的狀態，以進行電路控制。

停車場向正線請求管理權時，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，是實現管理權控制電路功能的核心電路，主要分為管理權請求繼電器電路、管理權同意繼電器電路和管理權繼電器電路。

2.3.1 管理權請求繼電器電路

當某一方需請求管理權時，該方的管理權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請求繼電器電路結構基本相似，具體如圖3所示，。管理權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：本方已發出請求管理權命令(QAJ吸起)，對方未向轉換軌排列進路(ZCJF吸起)，轉換軌空閑(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30 s內對方未同意(KJ吸起)、或本方進行復原(FUAJ吸起)，則繼電器自閉電路將被切斷，繼電器失磁落下。管理權請求繼電器只在本方無管理權的情況下才能吸起(GLJ落下)。

圖3 管理權請求繼電器電路

2.3.2 管理權同意繼電器電路

當一方請求管理權后，另一方的管理權同意繼電器吸起則表示同意轉換請求。正線方和停車場方的管理權同意繼電器電路如圖4所示，二者電路結構也基本相似。管理權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：本方已發出同意管理權轉換命令(TAJ吸起)，本方未向轉換軌排列進路(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。如果管理權轉換完畢(GLJF吸起)、對方擁有管理權，或本方進行復原(FUAJ吸起)，則繼電器自閉電路將被切斷，繼電器失磁落下。管理權同意繼電器只在對方發出請求的情況下才能吸起(QJF吸起)。

圖4 管理權同意繼電器電路

2.3.3 管理權繼電器電路

管理權繼電器的狀態決定管理權歸屬權：有權方的管理權繼電器吸起，無權方的管理權繼電器落下。當無權方發出管理權轉換請求時，若有權方同意，則請求方(原無權方)管理權繼電器吸起，同意方(原有權方)管理權繼電器落下，管理權發生一次轉換。但由于電路需進行發生故障失電情況下的管理權“正線控制優先原則”的特殊處理，管理權電路還需實現“發生故障失電情況下的管理權自動歸屬正線”的功能，雙方管理權電路略有不同。

圖5 停車場管理權繼電器電路

停車場管理權繼電器電路如圖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(CQJ吸起)，正線已同意轉換(ZTJF吸起)，正線未向轉換軌排列進路(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。如果停車場辦理復原(CFUAJ吸起)、正線擁有管理權(ZGLJF吸起)、正線信號設備失電(ZTDJF落下)或正線已請求管理權且停車場已同意(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。

正線管理權繼電器電路如圖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情況下的勵磁支路，前一支路可實現發生故障失電情況下的管理權正線的優先控制，后一支路可實現正線向停車場請求管理權后的正常轉換。兩種情況下，勵磁電路的勵磁條件為：正線未向轉換軌排列進路，停車場未向轉換軌排列進路，轉換軌空閑，在初始上電或失電故障情況下還需停車場無管理權(CGLFJ吸起)、停車場未進行請求管理權或同意轉換管理權(CQJF落下且CTJF落下)、正線未進行請求管理權或同意轉換管理權(ZQJ落下且ZTJ落下)，在正線向停車場請求管理權情況下還需檢查正線已請求管理權(ZQJ吸起)、且停車場已同意轉換(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。如正線辦理復原(ZFUAJ吸起)、停車場擁有管理權(ZGLJF吸起)或停車場已請求管理權且正線已同意(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。

圖6 正線管理權繼電器電路

2.4 場聯電路

場聯電路用于向對方復示本方管理權相關繼電器狀態。場聯電路采用雙斷控制方式，當對方需要獲得本方繼電器狀態時，對方的控制電源通過站間聯系電纜經過本方需復示繼電器的2組不同接點，以驅動對方的相應復示繼電器，進而完成正線與停車場間繼電器狀態的傳送[4]。

3 結語

上海多條新建軌道交通線路已應用了“轉換軌管理權交接制度”，在確保出入場列車的運行安全和保持轉換軌正常運行秩序中起到了關鍵作用。通過多年的實際應用證明，在正線和停車場信號系統中新增的相應管理權控制電路設計成熟、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計工作借鑒。