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1、城市轨道交通信号基础第4章第四章第四章 联锁设备联锁设备 第一节第一节 联锁概念联锁概念 一、联锁定义 联锁是指通过技术方法，使信号、道岔和进路必须按照一定程序并满足一定条件，才能动作或建立起来的相互关系。信号、道岔和进路是联锁对象，必须按照一定程序并满足一定条件是联锁规则，动作或建立起来的相互关系是联锁结果。联锁规则应该包括用户需求和技术条件，联锁的结果就是产生的控制命令。联锁对象既是产生信息的源，又可能是联锁控制的点。城市轨道交通设备种类繁杂，是一个大联动系统，任何一个子系统发生故障都有可能影响行车，甚至导致行车事故。从列车运行角度看，联锁对象远非三个。当今信号专业已步入现代化、信息化、数
2、字化和网络化时代。从信息的角度来讲，列车运行控制系统把列车运行间隔调整和列车速度控制的功能融为一体，传统的区间闭塞系统已被包括在内。列车运行控制系统与车站联锁的一体化、计算机联锁控制和列车运行调度集中系统的运用，使城市轨道交通信号系统已经从以车站联锁为中心转变为以列车运行控制系统为中心。从信息化角度看，各种状态表示和控制命令都是信息。联锁从字面上理解，就是相互关联的信息，按照规定的逻辑和规则，实行相互锁闭。联锁作为城市轨道交通专用名词，互锁中包含了对安全性的要求。二、联锁设备概述 控制车站的道岔、进路和信号，并实现它们之间联锁关系的设备称为联锁设备。联锁设备可以分散控制，也可以集中控制。目前使
3、用的联锁设备有继电联锁和计算机联锁两大类。继电联锁，又称为电气集中联锁，是用电气的方法集中控制和监督段内的道岔、进路和信号，并实现车辆段联锁关系的联锁设备。这种设备的主要特点是室外采用色灯信号机，道岔由转辙机转换，进路上所有区段均设有轨道电路，由继电器电路实现对室外设备的控制并实现联锁，操作人员通过控制台集中操纵和监督全段信号设备。6502电气集中是组合式电路（按道岔、信号机、轨道电路区段为基本单元设计成定型的单元电路，称为继电器组合；将各种组合按站场形状拼装起来即成为组合式电路）。它采用双按钮选路方式，只需按压两个进路按钮，就能转换道岔、开放信号，而且不论进路中有多少组道岔 均能一次转换，简
4、化了操作手续，提高了效率。在解锁方式上，6502电气集中联锁采用的是逐段解锁。它把进路分成若干个区段，采用多次分段解锁的方式，即列车出清一段，解锁一段。6502电气集中联锁设备分为室内和室外两部分。室内设有控制台、继电器组合及组合架、电源屏、区段人工解锁按钮盘和分线盘；室外设有色灯信号机、电动转辙机、轨道电路和地下电缆。如图4-1图4-4所示。图4-4 6502电气集中联锁设备继电器及组合架实物图 计算机联锁利用计算机实现车站的联锁关系，用继电器电路作为计算机主机与室外信号机、转辙机、轨道电路的接口设备，操作人员通过计算机显示器等设备实现对现场设备的控制和监督。计算机联锁充分发挥了计算机的特点
5、，操作表示功能完善，方便设计、施工、维修和使用，便于实现信号设备的远程监督、远程控制和自动控制，是车站联锁设备的发展方向。如图4-5所示。图4-5 计算机系统基本结构图 三、计算机联锁系统基本结构 为了保证车站行车安全，必须制定一系列联锁规则以制约信号的开放与关闭、道岔转动和进路的建立，必须以技术手段来实现这些联锁规则。联锁系统以电气设备或电子设备实现联锁功能，以信号机、动力转辙机和轨道电路（或在室外采用其他轨旁设备）作为执行设备，来体现联锁功能。根据计算机联锁系统各主要部分的功能和设置地点的不同，硬件上一般采用分层结构形式，分为人机交互层、联锁控制层、采集/驱动层和室外设备层，其结构如图4-
6、6所示。人机交互层的设备一部分设置于车站值班员室，另一部分设置于车站维修值班室内。人机交互层的功能是，车站值班员通过其进行操作，向联锁层输入操作命令，接收联锁层输出的反映设备工作状态和行车作业情况的表示信息。维修人员通过其了解车站联锁设备的运行情况和故障情况，以便进行维修。联锁控制层是车站联锁系统的核心，联锁层设备设置在车站信号楼的机械室内。联锁控制层的基本功能是实现联锁逻辑控制。联锁层接收来自人机交互层的操作命令，依据从采集/驱动层接收到的反映室外信号机、道岔和轨道电路状态的信息，结合内部的中间状态信息，进路联锁逻辑运算，产生相应的输出信息。图4-6 计算机联锁系统简约原理图 采集/驱动层为
7、联锁层和室外设备层的中间层，在二者之间起信息交互、硬件电路的转换等功能，同时在硬件上进行隔离，以保证室内设备的安全性。例如，接收从联锁层来的操纵道岔到定位的信息后，为室外转辙机电路提供交流220V电源来接通转辙机电路，驱动室外道岔向定位转换，并实时检测道岔是否转换到定位，转换到定位后向联锁层反馈相应的道岔位置信息。联锁层和采集/驱动层是联锁控制的实际执行机构，必须具有故障安全性。室外设备层包括室外的信号机、转辙机和轨道电路等设备及其相应的动作电路，用于驱动室外信号设备的直接动作。例如，信号机的室外点灯电路，转辙机的电缆盒及转辙机内部接点电路等，这些电路和6502继电联锁系统的室外电路基本相同。
8、采集/驱动层为联锁层和室外设备层的中间层，在二者之间起信息交互、硬件电路的转换等功能，同时在硬件上进行隔离，以保证室内设备的安全性。四、联锁设备的功能 联锁设备具有以下功能：轨道电路的处理、进路控制、道岔控制、信号控制、进路自动设置。（一）轨道电路的处理功能 轨道电路的处理功能是指接收和处理轨道区段的“空闲、占用”状态信息，并把该状态信息转发给其他相关设备。（二）进路控制功能 进路控制功能负责整条进路的排列、锁闭、保持和解锁。这些动作是对ATS系统命令的响应。因为进路控制功能将直接影响到列车行驶的安全，所以当命令不符合安全条件时，它将拒绝执行命令。进路自动解锁总是可以用不同的方法实现。如图4-
9、7所示。建立进路的过程就是从开始办理进路到防护该进路的信号开放的过程。解锁进路的过程就是从列车驶入进路到越过进路中全部轨道区段的过程，或是操作人员解除已建立的进路的过程。建立进路的过程有四个阶段，即进路选择、道岔控制、进路锁闭和信号控制。进路建立后，一直保持锁闭状态。当发出取消进路命令或有车正常占用又出清后，进路才能取消。（1）进路选择。进路选择的检查条件是：操作手续符合操作规范；所选进路处于空闲状态；进路始端信号机灯丝完好；对进路有方向防护要求的所有轨道区段部处于空闲状态；在进路中没有轨道区段被占用。如果进路检查的条件成立，那么联锁设备开始转换道岔，锁闭道岔，开放信号。如果进路检查的条件不成
10、立，或没有在指定点检测到道岔位置，则向控制中心回送一个无效命令，停止建立进路的操作。图4-7 联锁设备进路程序控制框图 （2）进路锁闭。当进路内有关道岔的位置符合进路要求，而且进路在空闲状态，没有建立敌对进路等条件得到满足时，实现进路锁闭。进路锁闭后，进路内的道岔不能再被操纵，与该进路敌对的其他进路就不能建立了。（3）解锁进路。如果进路和进路的接近轨道区段处于空闲状态，那么控制中心发出取消进路指令，进路立即取消。当列车接近进路时，若此时由于某种原因需取消进路，则取消进路的操作需延时生效，以确保即使列车冒进，此时进路仍处于锁闭状态，道岔不会转换，列车不会颠覆，不致产生危险。（三）道岔控制功能 道
11、岔控制功能负责道岔的解锁、转换、锁闭和监督。这些动作是对联锁系统通过接口模块输出的单操道岔命令或进路排列命令的响应，这些命令可能来自于ATS系统。因为道岔控制功能将直接影响列车移动的安全，所以它将拒绝执行不符合安全条件的命令。（1）监控：监控所有道岔的状态，道岔的状态信息反馈到人机会话层。如果发生列车挤岔等不正常情况，可由道岔检测设备反映到控制室，并给出声光报警。（2）锁闭：道岔锁闭电路接收到控制中心送来的锁定道岔指令，对道岔进行锁闭操作，并且返回一个锁闭成功或者锁闭失败的状态信息给控制中心。根据需要还可以对每组道岔进行单独锁闭。（四）信号控制功能 信号控制功能负责监督轨旁信号机状态，并根据进
12、路、轨道区段、道岔和其他轨旁信号机的状态来控制信号机。它根据来自ATS的命令设置信号机为停车显示。它也产生命令输出，ATC系统以此来授权列车从一个进路行驶到另一进路。当收到控制中心送来的信号更新指令时，则要更新信号状态。若进路建立的联锁条件得到满足，则开放列车或调车的进行信号，表示进路建立完毕，而且进路在锁闭状态。若进路建立的联锁条件不满足，则显示禁止信号。如果信号开放后，由于某种原因条件又不满足，则信号机关闭。直到条件满足后，在收到信号重新开放指令时，才重新点亮允许信号。（五）进路自动设置功能 自动排列进路的功能是与联锁系统一起自动排出列车运行的进路。该功能有一个自动操作单元，像一个调度员一
13、样对联锁发出指令，而实际的安全进路排列则由联锁负责。当一架信号机处于自动排列进路模式时，仍旧可以通过人工操作排列进路。当进路进入许可的检查条件不满足时，联锁系统给列车自动排列进路系统发回相应的信息。接着，列车自动排列进路系统将重复传输该控制命令，直到设定的重复次数和时间。只有当某信号机设计具有且已经启动自动列车排列进路功能时，联锁逻辑进路设置才有效。一条进路可以被设置为快速模式，如果启动快速模式，进路在列车通过后不解锁，整条进路仍然保持在已排列状态。快速模式下信号机的防重复开放功能将被关闭，一旦相应的条件再次满足，信号机将开放下一个通过信号（绿灯）。快速模式将在线路的无岔区段作为常规的运行模式
14、使用。在相应的进路排列后，可以启动快速模式。可以在任何时候关闭快速模式。在关闭了快速模式后，下一趟列车的通过将解锁进路。正常情况下，城市轨道交通中只需要开通某一固定进路。根据列车的目的地和进路触发条件，进路自动设置功能在适当时间自动请求进路。进路自动设置功能有以下两种模式：（1）根据列车运行图自动设置进路。根据当前列车识别号和列车位置，由当前的列车运行图设置进路。自动进路设置功能必须根据列车运行图定义的时间顺序，当进路或轨旁设备发生变化时，此功能将检查等待列车运行图信息，并发送一个请求信息。（2）根据列车识别号自动设置进路。在某些降级模式下，虽然列车运行图无效，但自动进路设置仍可根据列车识别号
15、来确保列车运行，这时的列车识别通过在每个站台和列车上的PTI环线或应答器来定义进路控制，设置适当的进路。第二节第二节 车站进路的种类及联锁关系车站进路的种类及联锁关系 一、车站进路的种类 列车或机车车辆在车站内运行时所经过的路径称为进路。进路按性质可分为列车进路和调车进路两类。列车在车站内运行时所经过的进路称为列车进路。列车或单机、机车车辆在车站内运行时所经过的进路称为调车进路。列车进路又可分为接车进路、发车进路、通过进路和转场进路。列车进入车站时所经过的进路称为接车进路，列车由车站开往区间时所经过的进路称为发车进路，列车由车站通过时所经过的正线接车进路和同方向股道的正线发车进路所组合成的进路
16、称为通过进路。调车进路又分为调接进路和调发进路：车列或单机由车站外方向向车站内调车所经过的进路称为调接进路，车列或单机由车站内向车站外方向调车时所经过的进路称为调发进路。各种不同性质的进路，要用各种不同用途的信号机防护。如接车进路，用进站信号机防护；发车进路用出站信号机防护，通过进路，用进站信号机与正线出站信号机防护；调车进路，用调车信号机防护。根据进路的不同性质，不但这些信号机的信号显示各异，并且对开放这些信号机的安全技术条件，也有不同的要求。二、车站进路的划分 车站进路有一定的运行方向和一定的范围，即要有一个确定的始端、一个确定的终端和一条确定的经路。将进路的范围划分明确了，信号机所防护的范围也就明确了。进路的始端处应设置信号机加以防护，而其终端处也多以同方向的信号机为界，在进路的终端处无信号机时，以车 挡、端墙、站界标或警冲标（不设出站信号机的车站）为界，具体划分进路方法如图4-19所示。图4-19 车站进路的划分示意图 （1）上行道接车进路的始端是上行进站信号机S处，终端为上行道出站信号机S处，接车进路的范围是从S处到S处，其中包括股道。（2）上行股道发车进路的始端是S处，终端
