1、车站联锁系统第六章 车站联锁系统车站是列车交会和避让的场所,在车站内有许多线路,这些线路的两端,都以道岔连接着。根据道岔的不同位置而组成不同的进路,列车或车列是否能进入进路,是用信号机来指挥的。如果信号机显示的信号是指示列车或车列进入某一股道,而道岔的开通位置却是开通另一股道,这就有发生行车事故的危险。为了保证安全,就必须使信号机、进路和道岔三者之间有着一定相互制约关系,这种关系称为联锁。车站联锁系统的主要功能是,通过技术手段来对车站内信号机、道岔、轨道电路等基本信号设备按照规定的要求进行实时控制,以保证列车或调车车列在站内的运输作业安全。车站联锁系统的首要任务是保证车站内列车或车列的运行安全
2、,因而故障安全技术和联锁技术是车站联锁系统的主要技术内容。本章首先介绍车站联锁系统涉及的一些基本概念,然后通过6502电气集中联锁系统对联锁概念和继电电路进行了介绍,最后对目前正在广泛使用的计算机联锁系统进行了分析和说明。第一节 车站联锁基础一、基本信号设备图6-1是一个典型的车站信号平面布置图(图中只包括了一个咽喉区)。一个铁路站场中的需要控制的信号设备主要有信号机、与道岔相关联的转辙机和轨道电路。 1、信号机 信号机是指引列车或车列在站内运行的主要信号设备,机车上的司机将根据信号显示的不同而决定是否可以前行、决定前行的速度级别。而信号显示的颜色又与信号的类型有着密切关系,一些先介绍信号机的
3、类型,然后介绍信号机的一些特点。按照信号机的性质,可以将信号机分为列车信号机、调车信号机和出站兼调车信号机。其中,列车信号机又可以分为进站信号机、出站信号机和进路信号机。例如,图6-1站场中,XD和X均为进站信号机。调车信号机可以分为单置信号机、并置信号机、差置信号机和尽头信号机。例如,图6-1站场中,D11和D13为单置信号机,D7和D9为并置信号机,D5和D15为差置信号机, D1和D15为尽头信号机。出站兼调车信号机做出站信号机,同时兼作调车信号机用。例如,图6-1站场中,SII、SIII、S4和S5均为出站兼调车信号机。信号机状态有三种,即关闭状态、开放状态和灭灯状态。关闭状态,指信号
4、机点亮禁止灯光(禁止灯光指禁止其前方列车或车列前进的灯光)。对调车信号机,禁止灯光为一个蓝灯;对列车信号机和出站兼调车信号机,其禁止灯光为一个红灯。开放状态,指信号机点亮允许灯光(允许灯光指允许其前方列车或车列前进的灯光)。对调车信号机,允许灯光为一个白灯;对列车信号机,允许灯光的显示颜色和显示数目与多种因素有关,所以允许灯光有多种显示,例如,对进站信号机,正线接车时要求其点亮一个黄灯,侧线接车则应该点亮两个黄灯,如果是正线通过车站,则要求其点亮一个绿灯。对列车信号机而言,不管其显示颜色如何,能同时显示的灯位最多不超过两个。灭灯状态,指信号机灯泡内部由于灯丝断丝而使信号机熄灭时所处的状态。例如
5、,调车信号机平时点禁止灯光蓝灯,当蓝灯的灯丝断丝时,该信号机将处于灭灯状态;列车信号机平时点禁止灯光红灯,当红灯的灯丝断丝时,该信号机将处于灭灯状态。信号机处于灭灯状态时,为了安全起见,一般不允许其前方的车列前进。 信号机的状态可以用安全型继电器来反映:以灯丝继电器DJ来反映信号是否断丝(以DJ励磁吸起反映没有断丝,以DJ失磁落下反映灯丝断丝),以信号继电器XJ来反映信号是开放还是关闭(没有断丝的情况下,以XJ励磁吸起反映信号开放,而XJ失磁落下反映信号关闭)。对调车信号机而言,由于其只有两种显示,即白灯和蓝灯,所以,可以用一个信号继电器调车信号继电器DXJ来反映其灯光显示,即,以DXJ励磁吸
6、起来反映允许灯光白灯点灯,以DXJ失磁落下反映禁止灯光蓝灯点灯;对列车信号机而言,由于其有多种显示,对应的信号继电器就有多个。由于信号机是用于指引列车或调车车列在站内运行,只有信号机开放允许灯光时其前方的列车或车列才能前进。例如,假定IIAG上停留有机车,若D1点亮允许灯光白灯,机车就可以越过D1信号机进入其后方的1DG,如果D1点亮禁止灯光蓝灯,那么机车就不能进入1DG了。由此可以看出,站场中的信号机实际上是用于防护其后面轨道电路区段的,那么究竟防护其后面几个区段呢?信号机的防护范围是,从本信号机到车列运行路径上的下一个同向、同性质(此处同性质指列车信号机和调车信号机)的信号机为止。例如,对
7、于D1,如果机车向IIG直线方向路径运行时,由于其后面的调车信号机为D15,所以D1防护其后面两个轨道电路区段,即1DG和1/19WG,即D1亮白灯后机车可以从IIAG进入到1/19WG,能否进入到19-27DG则取决于D15是否开放允许灯光了,如果机车从IIAG向IG方向运行的话,则D1防护1DG和3DG。对进站信号机XD,如果列车向5G的路径方向运行,则防护7DG、11-13DG、21DG和5G,能否进入22DG取决于出站兼调车信号机X5是否开放允许灯光。理解信号机的防护范围将对后面进路概念的理解非常重要。2道岔和转辙机根据道岔的作用,可以将道岔分为单动道岔、双动道岔和交叉渡线道岔。单动道
8、岔指扳动一根道岔握柄(手动道岔的操纵元件)或按压一个道岔按钮(电动道岔的操作元件),仅能使一组道岔转换,例如,图6-1中的21、22和27均为单动道岔。如果能使两组道岔同时转换,则称该道岔为双动道岔,对双动道岔的基本要求是,定位时都必须转换到定位,反位时又都必须转换到反位,例如,图6-1中的23/25、17/19等均为双动道岔。由相互交叉的两个双动道岔就构成了交叉渡线道岔,例如,图6-1中的9/11和13/15构成了交叉渡线道岔。道岔用于确定列车或车列在站内的运行路径,因而,每个道岔有两个位置,即定位和反位,道岔经常放置的位置叫定位, 根据需要而临时改变的位置叫反位。道岔的定位和反位称为道岔的
9、正常工作状态,此外,道岔还有非正常工作状态,即四开状态,指道岔既不在定位和反位的中间位置,例如道岔由定位向反位转换的过程中,就处于四开状态。道岔的工作状态可以用安全型继电器定位表示继电器DBJ和反位表示继电器FBJ来表示:DBJ处于吸起状态且FBJ处于落下状态时,道岔处于定位;DBJ处于落下状态而FBJ处于吸起状态时,道岔处于反位;DBJ和FBJ均处落下时,道岔处于四开状态。道岔由定位向反位或由反位到定位工作过程,称之为道岔转换,道岔转换通过转辙机来进行。道岔不是任何时候都能转换的,例如,当车辆停留在道岔上或者车辆正在道岔上运行时,道岔就不能转换,否则会非常危险(可能引起脱轨),所以,为了确定
10、道岔是否能转换,对每组道岔设置了两个状态,即空闲状态和锁闭状态,只有道岔处于空闲状态时才能进行转换,处于锁闭状态下将禁止道岔进行转换。可以用一个安全型继电器道岔锁闭继电器SJ(对双动道岔使用2个道岔锁闭继电器,即1SJ和2SJ)来反映道岔是否能进行转换:SJ吸起时,道岔处于空闲状态,可以进行转换;SJ落下时,道岔处于锁闭状态,不能进行转换。此外,对道岔转换在时间上有一定的限制,当道岔转换超过正常转换时间(一般以不超过13s计)还没有转换到规定位置时,则说明道岔出了故障,应给出报警,以便及时维修。 3轨道电路区段依据轨道电路区段在站场中的作用不同,可以将轨道电路区段分为道岔区段、无岔区段、股道、
11、牵出线和尽头线等几种类型。内部含有道岔的轨道电路区段,称之为道岔区段,它一般用于站内转线作业,例如,图6-1中的1DG、3DG、5DG、9-15DG等均为道岔区段;在站场的咽喉中间,内部不含有道岔的轨道电路区段,称之为无岔区段,一般用于暂时存放调车车列,例如,图6-1中的1/19WG和IAG均属于无岔区段;在站场的咽喉边缘,内部不含有道岔的轨道电路区段有三种,一种用于与其它站场之间的专线作业需要,这种不含有道岔的轨道电路区段称之为牵出线,例如,图6-1中的D15G属于牵出线;第二种是存放调车或列车车列的股道,例如图6-1中的1G5G均为股道,股道与一般无岔区段的差别在于,股道不仅能存放列车车辆
12、,而且能存放调车车列,而无岔区段只能存放调车车列;在咽喉边缘的、不含有道岔的轨道电路区段为尽头线,一般用于临时存放调车车列。轨道电路用于确定车列在站场中具体位置,即某段轨道电路是处在空闲状态,还是有车占用状态。一段轨道电路的状态可以用一个安全型轨道继电器DGJ来反映:DGJ吸起时,反映该轨道电路区段空闲;DGJ落下时,反映车列占用该区段或该轨道电路出现了故障。二、进路1. 进路概念进路,指列车或调车车列在站内运行时所通过的路径。该定义包含几个方面的含义。首先,只有列车或调车车列在站内运行时通过的路径才能称之为进路,当列车在两站之间的区间上运行时所通过的路径就不能称之为进路,因而,当我们提及列车
13、所在进路时,就意味着列车在站内运行。其次,在正常情况下,列车或调车车列在站内不能在没有进路的路径上运行,之所以要在进路上运行,是为了保证车列在站内运行的可控制性,进路的安全性能够通过技术措施得到保证,而站内一般路径的安全性无法得到保证。再次,要保证列车或调车车列在站内安全运行,就必须保障列车或调车车列所要行驶的进路的安全性,即,只有进路处于安全状态时,列车或调车车列才能进入该进路,如果该进路处于不安全状态则不能进入该进路。最后,一条进路是否安全,必须给出明确的指示信号,以便列车或调车车列的司机能确定是否能进入该进路,为此,在每条进路的始端都要设置一架信号机来对该进路进行防护,当进路处于安全状态
14、时,防护该进路的信号机点亮允许灯光(例如,调车的白灯),列车或调车车列可以进入进路;当进路处于不安全状态时,防护该进路的信号机将点亮禁止灯光(例如,列车信号机的红灯),列车或调车车列就不能进入该进路。例如,图6-1所示站场中,D3D7之间是一条进路,该进路由始端信号机D3进行防护,当D3信号机开放允许灯光白灯时,IAG上的机车就可以根据D3的允许灯光进入该进路,当机车进入3DG之后就必须停下来,不能继续前进而进入前面的9-15DG,因为9-15DG由信号机D9来防护,在D9没有开放允许灯光时,将阻止机车前进。同样,D9D13之间是一条由D9防护的进路;D13IG之间也是一条由D13防护的进路。
15、所以,D3IG之间的进路有3条,只有这3条进路始端的信号机(D3、D9和D13)都开放允许灯光之后,停留在IAG上的机车才能经过进路进入IG。通过上面的实例,可以得出:(1)每条进路的始端都有一架信号机防护,只有该信号机开放允许灯光之后,车列才能进入该进路。(2)一条进路的终端处,往往是另一条进路的开始点。例如,D3D7的进路的终端处又是另一条进路D9D13进路的起点位置,这样做的目的是保证车列在站内运行的连续性。此外,还有一些特殊的地方,例如,D7到X之间也是一条进路,该进路的终端处虽然没有同方向的信号机进行防护,但由于进站信号机X外面就是区间了,而机车在以调车信号机为始端的进路上运行时是不
16、能出站的,所以D7开放允许信号后,9-15DG上的机车进入该进路后,最远只能运行到IAG而不能越过IAG;同理,D5IIAG,D7IIAG之间也分别是一条进路。 以上实例都是以调车信号机为始端的进路,所以车列在进路上运行时不能离开车站,要使车列由站外的区间进入车站(或者从车站到达区间),就必须建立以列车信号机为始端的进路。例如,要想将X外方区间上邻站过来的列车接入到IG上,必须建立XIG的进路,待X开放允许灯光(注意,D3、D9和D13不能开放允许灯光,因为它们属于调车信号机,而进路始端信号机X为列车信号机,二者属于不同类型,在一条进路上不能同时开放)后,区间上的列车就可以进站了。同样,要将IIG上的列车发往IIAG外的区间,只需要建立以出站兼调车信号机SII到IIAG上的进路,在SII开放允许灯光后,IIG上的列车就可以出站进入区间了,同样,该进路上的所有调车信号机也是不能开放允许灯光的。 从上面可以看出
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