城市轨道交通正线和停车场间转换轨的行车管理权控制电路

顾家泉 苏圣超 李立明

(1.上海工程技术大学城市轨道交通学院，201620，上海；2.上海地铁维护保障有限公司通号分公司，200235，上海//第一作者，硕士研究生)

转换轨一般是指停车场入场信号机与正线进入信号机之间的轨道区域，属停车场调度管理方(以下简为“停车场方”)与正线调度管理方(以下简为“正线方”)的行车共管区域。停车场方与正线方均能排列以转换轨为进路终端的列车进路。因此，当单方向高密度行车时(如运营开始前出库时期，或运营结束后回库时期)，若相反方向盲目排列至转换轨进路，则会造成高密度行车方向的列车积压，影响列车的运行安全和正常运行秩序[1]。

为避免产生行车矛盾，可建立“转换轨行车管理权制度”，在正线和停车场的信号系统中设计转换轨行车管理权控制电路，以明确停车场方与正线方对转换轨区域的行车管理职责[2]。

1 转换轨行车管理权

转换轨行车管理权(以下简为“管理权”)，即转换轨区域的行车管理权。

按单线双向设计的转换轨，在同一时段只能允许一列列车按单一方向运行。只有取得管理权的一方才有权向转换轨开行列车。因此，在出入库高峰时段，停车场方与正线方须根据列车运行方向分别行使管理权：停车场方只有获得管理权后，方可进行相关的列车出场作业；正线方也只有获得管理权后，方可进行正线列车经转换轨的回场作业。

1.1 管理权的控制规则

管理权的基本控制规则如下：

1) 管理权主动权归属正线。当信号系统初始上电及故障复原后，正线拥有管理权，停车场无管理权。

2) 列车自停车场向正线发车，或列车自正线向停车场发车，均需在获得管理权后方可开行列车进入转换轨。

3) 在进行管理权转换时，无管理权方需先提出管理权转换请求，经对方同意并办理授权手续后，方可获得管理权。

4) 未获得管理权的一方对进入转换轨列车进路的办理，应视为无效办理，其相关信号机的允许信号也不得开放。

5) 管理权转换条件为：正线方与停车场方均未办理转换轨列车的调车进路，且转换轨区域空闲。只有满足管理权转换条件，才能进行管理权转换。如不满足管理权转换条件，则管理权不能转换，转换操作为无效操作。

6) 当管理权处于未授予任何一方的状态(即故障状态)时，停车场方和正线方均不得办理进入转换轨的列车进路，相关列车信号机的允许信号也不得开放。运营人员按非正常行车管理办法进行作业。当故障消失后，通过复原操作即可恢复实施管理权交接。

转换轨区域的典型信号设备布置如图1所示。图1中，XA为停车场入场信号机，是停车场与正线的分界；X1为停车场允许出场信号机，是停车场向转换轨排列进路发车的防护信号机，由停车场信号系统控制；X01A为正线进入信号机；X03A为正线退出信号机，是正线向转换轨排列进路的防护信号机，由正线信号系统控制。此外，转换轨区段的占用出清状态由正线信号系统中的计轴设备检测[3]。

图1 转换轨区域典型信号设备布置图

根据管理权控制规则：当正线未获得管理权时，X03A不得开放，列车不得退出正线进入转换轨；同理当停车场未获得管理权时，X1不得开放，列车不得由停车场发车进入转换轨。

1.2 管理权的控制界面

停车场方与正线方信号系统的人机交互界面均有管理权控制界面(如图2所示)。一般设置于转换轨附近。每条转换轨都有其独立的控制界面。其中，“复原”键可用于进行本方管理权操作的自复。

某方的管理权表示器及发车方向箭头，在该方拥有管理权时点亮，在无管理权时熄灭，在请求管理权时闪亮。报警指示灯在任一方请求管理权时点亮。

图2 管理权控制界面

1.3 管理权的转换操作

当有一方需要管理权时，需遵循“请求-同意-转换”的操作程序进行。下面以正线向停车场请求管理权为例进行说明。初始状态，停车场方拥有管理权，“停车场管理权”表示器及停车场向转换轨发车箭头常亮，“正线管理权”表示器及正线向转换轨发车箭头熄灭；当正线方在界面上点击“请求”按钮后，“正线管理权”表示器及正线向转换轨发车箭头闪烁，报警灯点亮，提示双方注意正线方正在请求管理权，且该请求30 s内有效。若停车场方同意转换，则在界面上点击“同意 ”按钮，将管理权从停车场转换到正线，原常亮的“停车场管理权”表示器及停车场向转换轨发车箭头熄灭，“正线管理权”表示器以及正线向转换轨发车箭头由闪烁转为常亮，报警灯熄灭，转换完成；若正线进行请求后30 s内停车场仍未进行同意转换操作，则转换请求失效，管理权仍归属停车场，界面保持初始状态。停车场向正线请求管理权时的情况类似，程序一致。

当信号系统故障恢复时，为保证安全，双方需各自进行破铅封操作后再点击复原按钮进行管理权复原。复原后管理权默认归属正线。

2 管理权控制电路的基本构成及工作原理

为实现管理权交接转换控制功能，需在停车场和正线的信号系统中增设管理权控制电路。由于管理权的归属决定了其相关信号能否开放，因此，管理权控制电路设计必须符合“故障-安全”原则。在遵循“请求-同意-转换”的规则下，接收到无管理权方的请求指令及有管理权一方的同意指令后，验证管理权转换条件后，管理权的转换得以实现。

如管理权控制电路失电，则管理权转换功能失效。在管理权控制电路恢复正常之前，转换轨的行车作业由正线调度进行人工管理。按照正线控制优先原则，正线管理权控制电路失电和停车场管理权控制电路失电场景下管理权归属情况分别如表1所示。当原失电一方故障恢复后，管理权均归属正线。

表1 管理权控制电路失电时的管理权归属

2.1 管理权控制电路的基本构成

管理权控制电路主要由传统继电控制电路、计算机联锁驱采电路及场联电路构成。计算机联锁驱采电路能下发请求、同意及复原管理权等指令，能采集相关继电器状态、判断管理权转换条件，以控制转换轨防护信号机的开放，还能在终端上显示双方管理权归属和请求的状态。继电控制电路能完成管理权转换的核心控制功能。场联电路能传送控制电路所需的对方继电器状态信息。

停车场侧及正线侧管理权控制电路中的继电器设置情况分别如表2及表3所示。

表2 停车场侧管理权控制电路中继电器设置

表3 正线侧管理权控制电路中继电器设置

2.2 联锁驱采电路

当正线向停车场请求管理权时，正线联锁通过驱动ZQAJ、ZTAJ及ZFUAJ向继电控制电路传送正线管理权请求指令、正线同意管理权转换指令及正线管理权电路复原指令等信息，正线联锁通过采集ZQJ、ZGLJ、CQJF及CGLJF的信息，作为正线已请求管理权、正线拥有管理权、停车场拥有管理权及停车场已请求管理权等实际管理权状态输入，进行是否允许开放正线退出信号等联锁逻辑运算，并在操作终端上显示的双方管理权状态。此时，正线通过场联电路向停车场传送正线ZQJ、ZTJ、ZGLJ、ZZCJ、TDJ和GJ的状态，并获得停车场CQJ、CTJ、CGLJ和CZCJ的状态，以进行电路控制。

停车场向正线请求管理权时，情况类似。

2.3 继电控制电路

继电控制电路由安全型继电器组成，是实现管理权控制电路功能的核心电路，主要分为管理权请求继电器电路、管理权同意继电器电路和管理权继电器电路。

2.3.1 管理权请求继电器电路

当某一方需请求管理权时，该方的管理权请求继电器首先会吸起，且只能保持30 s。正线和停车场的管理权请求继电器电路结构基本相似，具体如图3所示，。管理权请求继电器电路可分为励磁电路和自闭电路。励磁电路的励磁条件为：本方已发出请求管理权命令(QAJ吸起)，对方未向转换轨排列进路(ZCJF吸起)，转换轨空闲(正线GJ或停车场GJF吸起)。一旦满足励磁条件，则继电器吸起并靠自闭电路自保。如本方请求管理权30 s内对方未同意(KJ吸起)、或本方进行复原(FUAJ吸起)，则继电器自闭电路将被切断，继电器失磁落下。管理权请求继电器只在本方无管理权的情况下才能吸起(GLJ落下)。

图3 管理权请求继电器电路

2.3.2 管理权同意继电器电路

当一方请求管理权后，另一方的管理权同意继电器吸起则表示同意转换请求。正线方和停车场方的管理权同意继电器电路如图4所示，二者电路结构也基本相似。管理权同意继电器电路可分为励磁电路和自闭电路。励磁电路的励磁条件为：本方已发出同意管理权转换命令(TAJ吸起)，本方未向转换轨排列进路(ZCJ吸起)。励磁条件一旦满足，则继电器吸起并靠自闭电路自保。如果管理权转换完毕(GLJF吸起)、对方拥有管理权，或本方进行复原(FUAJ吸起)，则继电器自闭电路将被切断，继电器失磁落下。管理权同意继电器只在对方发出请求的情况下才能吸起(QJF吸起)。

图4 管理权同意继电器电路

2.3.3 管理权继电器电路

管理权继电器的状态决定管理权归属权：有权方的管理权继电器吸起，无权方的管理权继电器落下。当无权方发出管理权转换请求时，若有权方同意，则请求方(原无权方)管理权继电器吸起，同意方(原有权方)管理权继电器落下，管理权发生一次转换。但由于电路需进行发生故障失电情况下的管理权“正线控制优先原则”的特殊处理，管理权电路还需实现“发生故障失电情况下的管理权自动归属正线”的功能，双方管理权电路略有不同。

图5 停车场管理权继电器电路

停车场管理权继电器电路如图5所示，其可分为励磁电路和自闭电路。励磁电路的励磁条件为：停车场已请求管理权(CQJ吸起)，正线已同意转换(ZTJF吸起)，正线未向转换轨排列进路(ZZCJF吸起)。励磁条件一旦满足，则继电器吸起并靠自闭电路自保。如果停车场办理复原(CFUAJ吸起)、正线拥有管理权(ZGLJF吸起)、正线信号设备失电(ZTDJF落下)或正线已请求管理权且停车场已同意(ZQJF吸起且CTJ吸起)，则自闭电路将切断，停车场继电器失磁落下，停车场失去管理权。

正线管理权继电器电路如图6所示，电路也可分为励磁电路和自闭电路。励磁电路分为用于故障失电情况下的励磁支路和正线向停车场请求管理权情况下的励磁支路，前一支路可实现发生故障失电情况下的管理权正线的优先控制，后一支路可实现正线向停车场请求管理权后的正常转换。两种情况下，励磁电路的励磁条件为：正线未向转换轨排列进路，停车场未向转换轨排列进路，转换轨空闲，在初始上电或失电故障情况下还需停车场无管理权(CGLFJ吸起)、停车场未进行请求管理权或同意转换管理权(CQJF落下且CTJF落下)、正线未进行请求管理权或同意转换管理权(ZQJ落下且ZTJ落下)，在正线向停车场请求管理权情况下还需检查正线已请求管理权(ZQJ吸起)、且停车场已同意转换(CTJF吸起)。励磁条件一旦满足，在继电器吸起并靠自闭电路自保。如正线办理复原(ZFUAJ吸起)、停车场拥有管理权(ZGLJF吸起)或停车场已请求管理权且正线已同意(CQJF吸起且ZTJ吸起)，则自闭电路将切断，正线继电器失磁落下，正线失去管理权。

图6 正线管理权继电器电路

2.4 场联电路

场联电路用于向对方复示本方管理权相关继电器状态。场联电路采用双断控制方式，当对方需要获得本方继电器状态时，对方的控制电源通过站间联系电缆经过本方需复示继电器的2组不同接点，以驱动对方的相应复示继电器，进而完成正线与停车场间继电器状态的传送[4]。

3 结语

上海多条新建轨道交通线路已应用了“转换轨管理权交接制度”，在确保出入场列车的运行安全和保持转换轨正常运行秩序中起到了关键作用。通过多年的实际应用证明，在正线和停车场信号系统中新增的相应管理权控制电路设计成熟、性能可靠，可供今后对正线与停车场间信号接口控制电路的设计工作借鉴。