ZPW-2000型自动闭塞改变运行方向时出站信号机非正常关闭现象分析与处理

石 伟,王彦伟

(中铁工程设计咨询集团有限公司太原设计院,太原 030009)

介西线东起介休站，西至阳泉曲站，含四公里线路所、万安、孝南、孝西、白壁关、兑镇和阳泉曲站，是山西重要的铁路运输通道。为提高晋煤外运能力，缓解山西中南部运力紧张现状，铁道部对介西线进行了电气化扩能改造。改造完成后，大大提高了介西线的运输能力，为发展山西地方经济创造有利条件。四公里线路所改造示意如图1所示。

介西线电气化改造前，四公里线路所采用电气集中联锁系统，与万安站间为64D型半自动闭塞。电气化改造完成后，四公里线路所采用计算机联锁系统，与万安站间设2个自动闭塞区段[1]，采用ZPW-2000型移频设备，按单线双方向运行设计[2]。

图1 四公里线路所改造示意

现场在联锁试验[3]过程中发现，当正常办理改变运行方向电路[4]时，ZPW-2000区间轨道电路QGJ继电器[5]的吸起和落下时机与联锁电路中KFJ继电器的吸起和落下时机存在一定的时间差，致使联锁电路中KFJ继电器2次吸起和1次落下，造成已开放的出站信号机非正常关闭。本文就如何防止已开放的出站信号机非正常关闭现象作一探讨。

1 电路分析

1.1 改变运行方向电路

本工程中四公里线路所(以下称甲站)为接车站，万安站(以下称乙站)为发车站，假设区间空闲，双方均未办理发车，此时若甲站向乙站发车，甲站值班员按压列车始终端按钮，办理发车进路，即可自动改变运行方向[6](图2)。

甲站确认区间无车占用，且该区间监督灯灭灯状态，按压列车发车按钮，联锁机驱动FAJ↑，使甲站的GFJ↑。

甲站GFJ↑后，监督回路由乙站送出同极性电源，方向回路由乙站送反极性电流，使乙站FJ↑、CFJ↑，甲站的CFJ↓。

乙站的CFJ↑使各分区的QFJ↑，乙站FJ↑使甲站的GFJ↓，此时乙站通过JFJ↓、FJ↑、GFJ↓向外线送出和甲站同极性电源，利用甲站GFFJ缓放落下，使FJ↓，由于乙站GFJ↓，使监督回路接通，切断FJ转极电路。

图2 改变运行方向电路

甲站的FJ、CFJ都落下，乙站的FJ、CFJ都吸起，使甲站改为发车站，乙站改为接车站。

1.2 出站信号机LXJ吸起条件

出站信号机LXJ继电器[7]吸起需满足2个基本条件：

(1)区间开通运行方向正确 ；

(2)区间轨道区段空闲。

在正方向发车时用1LQ区段空闲作为出站信号机开放的必要条件。反方向发车用1LQ(全部区间轨道空闲)区段空闲作为出站信号机开放的必要条件。

1.3 ZPW-2000区间轨道电路

在正常改变运行方向时，QZJ↓，QFJ↑，实现轨道电路发送端和接收端的交替(图3)。在这个过程中，接收盒的轨入端电压会有短暂的消失，根据接收盒[8]的电气特性(当无轨入端电压输入时，QGJ在2 s内落下，当再次检测到轨入端电压输入时，QGJ在2.8 s左右后吸起)，QGJ也会有0.8 s左右的落下时间。

图3 ZPW-2000A型轨道电路信息传输通道示意(局部)

1.4 联锁采集X1LQ电路

站内联锁采集的X1LQJ继电器是QGJ继电器的二级复示继电器，其中QGJ的一级复示继电器带有约0.5 s的缓放时间，即QGJ落下时，X1LQJ继电器会滞后0.5 s左右落下。

1.5 KFJ励磁电路

当办理改变区间运行方向时，KFJ的励磁电路是：KF→X1LQJ↑→FJ↓→DJ↑→KJ↑→CFJ↓→KFJ-4→KFJ-1→KZ。由此可知KFJ的吸起条件是：区间轨道无车占用(X1LQJ↑)、区间运行方向更改完成(FJ与CFJ状态发生变化)、控制信号继电器吸起(KJ↑)、短路继电器吸起(DJ↑)，见图4。

图4 KFJ继电器励磁电路

2 继电器动作时序分析

2.1 KFJ继电器吸起

车站值班员按压列车始终端按钮办理发车进路，自动改变运行方向时，CFJ、FJ落下引起QZJ、QFJ状态转换，X1LQJ尚在吸起状态，KJ、DJ同时励磁吸起，满足KFJ励磁条件。KFJ第一次励磁吸起，计算机联锁系统采集到KFJ的吸起状态后，联锁条件满足出站信号机开放要求，驱动相应继电器，开放出站信号机。

2.2 KFJ继电器落下

随着QZJ、QFJ继电器状态的转换，区间轨道电路的发送端和接收端进行倒替， X1LQJ落下，切断KFJ继电器的励磁电路，KFJ继电器落下。计算机联锁系统采集到该信息后，停止驱动出站信号机LXJ继电器，已经开放的出站信号机关闭。

2.3 KFJ继电器的再次励磁吸起

区间轨道电路发送端和接收端倒替[9]完成后，区间轨道电路恢复至调整状态，X1LQJ会再次吸起，X1LQJ吸起后KFJ继电器励磁吸起。此时，满足出站信号机开放出站信号的要求，出于安全考虑，出站信号不会自动开放，需车站值班人员再次按压该出站信号机列车按钮才能开放。

2.4 继电器动作时序分析结果

通过对继电器动作时序分析可得出结论：出站信号机开放后又关闭是由于KFJ继电器的再次落下，KFJ继电器的再次落下是由于X1LQJ继电器的落下。

确保X1LQJ继电器在方向电路转换过程中能够保持稳定吸起，出站信号机就不会出现非正常关闭现象。

3 处理方案

当确认整个区间空闲及对方站未建立发车进路，办理改变运行方向电路时，都会出现出站信号机开放后又非正常关闭现象，这种现象在信号设计中显然是不允许的[8]。因此，本文提出以下方案对电路进行修改。

图5 继电器端电压变化曲线

从上述函数式和变化曲线可以看出：放电速度的快慢取决于时间常数RC，RC愈大，放电愈慢，缓放时间也愈长。由上述继电器动作时间分析，QGJ缓放时间需超过2.8 s才能使继电器保持吸起状态。电路中QGJ为JWXC-1700型继电器，由其参数可知：

E=24 V，继电器释放值UR=3.4 V，时间t=3 s，继电器线圈电阻=1 700 Ω，电容串联的电阻rc=51 Ω。

将QGJ线圈上并联RC支路(R：RXYC-25-51-I，C：CD-1000 μf-50 V)，可使QGJ继电器有较长缓放时间。当办理反方向进路时，X1LQGJ继电器能一直保持吸起，KFJ继电器在第一次吸起之后不会再落下，出发信号机就能显示稳定的绿灯，不需补开信号。

4 结论

通过以上计算得出与文献[10]相似的结论：在QGJ线圈上并联RC支路方案来增加QGJ的缓放时间，使其保持吸起状态。本方案内部电路不需更改，只需在外部增加条件，方便现场修改电路，且外围电路简单、缓放时间选择范围宽。

本方案适用于两站间区间闭塞分区较少的情况下解决开放出发信号机非正常关闭现象，在介西线电气化改造工程中得成功实施，取得良好的效果。

[1] 林瑜筠.新型移频自动闭塞[M].北京：中国铁道出版社，2003．

[2] 傅世善.提高单线区段区间通过能力的途径[C]∥傅世善铁路信号论文选集.北京：中国铁道出版社，2012：101-107.

[3] 中华人民共和国铁道部.铁运[2010]149号—2010 铁路信号联锁试验暂行办法[S].北京：中国铁道出版社，2010．

[4] 周碧波，莫小庆.复线自动闭塞方向电路的改进建议[J].铁道通信信号，2008，44(1)：35．

[5] 中国铁路通信信号总公司研究设计院.铁路工程设计技术手册(信号)[M].2版.北京：中国铁道出版社，1993．

[6] 董昱，刘晓娟，党建武，等.安全列车间隔控制系统[M].北京：兰州大学出版社，2002．

[7] 何文卿.6502电气集中电路(修订本)[M].2版.北京：中国铁道出版社，2005．

[8] 北京铁路信号工厂科技开发中心.ZPW-2000A型无绝缘移频自动闭塞培训教材[M].4版.北京：北京铁路信号工厂科技开发中心，2005．

[9] 卢其荣.区间信号自动控制[M].北京：中国铁道出版社，1996．

[10] 中华人民共和国铁道部.铁运[2006]127号—2006 铁路信号维护规则[S].北京：中国铁道出版社，2006．