信号系统与地震预警系统接口设计探讨
时间：2023-06-02 20:10:14 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
陈德伟
当前，我国高铁地震预警监测系统（以下简称“地震预警系统”）的建设已进入工程实施阶段，将会有效降低地震灾害对高铁安全运营的不利影响。地震预警系统的核心功能是地震紧急处置，通过触发车载地震装置、牵引供电系统和信号系统等3种方式实现，不同方式相互独立，可保证危害性地震到来前的有效处置［1］。本文就信号系统与地震预警系统接口设计进行探讨。
现行相关规范标准对信号系统与地震预警系统间接口的技术要求和接口方式，虽作了明确规定，但工程实施中常常遇到一些特殊情况，下面结合具体场景进行分析。
当地震预警系统能与信号系统同时启用时，在2个系统均安装调试到位后，即可直接进行两系统之间的接口联调及验收，开通时不需设计人员做过渡处理；
而当工程中因控制投资等因素导致地震预警系统暂缓上道应用，或其他原因导致地震预警系统跟不上整体工程进度，即地震预警系统晚于信号系统开通启用时，此种情况下，若前期不采取完善的处理措施完成信号系统与地震预警系统的接口调试及验收，则后期地震预警系统启用时需再次对信号列控、联锁、监测等系统进行仿真试验、调试，将会浪费大量人力物力。
在地震预警系统晚于信号系统启用的情况下，信号系统开通前即应完成两系统之间的接口调试，故需制定接口试验方案；
为解决信号系统开通时地震接口条件的处理和可靠性问题，需制定合适的信号过渡处理方案。现将接口试验方案和信号过渡处理方案分述如下。
1.1 地震预警系统与信号系统接口试验方案
在地震预警系统与信号系统间有接口的每个站点，信号侧对应设置地震继电器DZJ1、DZJ2，常态均处于励磁吸起的状态［2］，吸起时表示没有收到需信号系统动作的地震警报信息；
而当2个继电器均处于落下状态时，则表示收到了需信号系统动作的地震警报信息［3］。
地震预警系统与信号接口试验方案见图1。对信号机械室中的DZJ1、DZJ2继电器试验时，需将其附近的组合架零层QKZ、QKF或KZ、KF电源接至防雷分线柜，代替外部地震预警系统的信息输入。
图1 地震预警系统与信号接口试验方案示意图
试验期间，将图1中粗线所接电源断开或接通，使DZJ1、DZJ2均处于失磁落下或励磁吸起状态，模拟地震预警系统有或没有地震警报信息送至信号侧，由此完成2个系统间的接口调试和验收。试验调试完毕，将图1中粗线所示新增临时配线拆除。
1.2 信号系统过渡处理方案
车站信号系统正式开通时，由于地震预警系统仍未启用，如果是按图1中粗线所示接通电源，使DZJ1、DZJ2一直保持励磁吸起状态，那么一旦信号系统因故判定有地震警报信息送达，信号防护处理所带来的影响面较大，而此方式在电源、继电器等环节都容易引发这一系列风险。基于上述原因，提出具有较高可靠性的过渡处理方案，见图2。
1）在列控中心对地震继电器接点的采集侧上作如下过渡处理：按图2中粗线所示将DZJ1和DZJ2的第5组中接点与前接点短接，直接接上LKZ电源，以确保05-3、05-13组合端子上一直有电；
同时将DZJ1和DZJ2的第6组后接点所接侧面端子上的外联配线拆除，以确保05-4、05-14组合端子上一直不会通电。上述处理使列控中心的采集与DZJ1、DZJ2继电器的吸起、落下完全无关，且列控中心采集到的信息与前述采用外接电源使DZJ1、DZJ2一直保持励磁吸起时的信息等同，显然这样的过渡处理措施可靠性更高。
图2 信号过渡处理方案示意图
2）正常情况下，信号集中监测分机需要采集DZJ1、DZJ2继电器状态，当两继电器均落下时集中监测将报警。本场景下，地震预警系统未启用，DZJ1、DZJ2继电器将一直处于落下状态，为了不向维护人员传递错误的报警信息，集中监测分机需进行屏蔽处理，使其不输出报警信息。
高铁线路一般站间距较长，受ZPW-2000系列轨道电路特性限制［4］，2个车站间设置信号中继站比较常见。典型的高铁区间信号平面示意见图3，A车站、B车站以及两站间的信号中继站均各自管辖一定范围的区间闭塞分区。
在图3所示的整个区域内，当地震报警范围仅涉及信号中继站，即地震警报信息仅发送给中继站列控中心时，需探讨相邻车站（A车站和B车站）的接发车信号是否需关闭。
图3 典型的高铁区间信号平面示意图
当地震报警范围仅涉及到区间信号中继站时，《高速铁路地震预警监测系统技术条件》（Q/CR633—2018）第8.1条b项（列控系统侧）第4款规定“接收到地震预警监测系统报警信息，由列控系统向控制范围内的所有轨道区段发H码，同时，向车站计算机联锁发送轨道区段占用状态信息，联锁系统关闭车站、线路所的接发车信号。RBC根据联锁发送的相关轨道区段占用信息，向地震预警监测报警信息范围的所有列车发送无条件紧急停车信息（UEM）”［1］。中继站的列控中心采集到地震报警信息后，将控制其范围内的轨道区段发H码，同时向主站列控中心所在的计算机联锁发送其管辖轨道区段逻辑占用状态信息（GJ实际是吸起的），在此区域的列车将立即紧急制动停车。
在上述规范中虽有让联锁系统关闭车站、线路所的接发车信号的相关规定，但对地震报警信息仅涉及到信号中继站的情况并未明确，此时邻站（A车站和B车站）所辖闭塞分区（中继站端）并未发H码，而是通过码序使往中继站方向运行的列车在集中区分界区域停车，实现停车安全防护。若盲目照搬规范让邻站（A车站和B车站）联锁系统关闭接发车信号，将停止邻站（A车站和B车站）各方向的接发车作业，并可能使正往邻站（A车站和B车站）方向运行的列车在站外或站内制动停车，从而扩大了地震警报信息的影响范围。
综上分析，在此应用场景下，除图3中所示的相邻站联锁无需关闭接发车信号（注：不含反向大区间发车）外，其他信号处理均按Q/CR633—2018第8.1条b项规定执行，即可完全满足地震灾害防护的需要。
如图4所示，A车站与B车站之间为复线自动闭塞区间，在A车站与中继站之间的区间，均各自管辖一定范围的区间闭塞分区；
但在中继站与B车站之间的区间，中继站管辖了全部的区间闭塞分区，而B车站则没有管辖闭塞分区，两站间自闭集中区分界于B车站进站信号机。在图4所示的整个区域内，当地震报警范围仅涉及信号中继站，即地震警报信息仅发送给中继站列控中心时，需探讨相邻B车站的接发车信号是否都可以保持不动。
图4 两站间自闭集中区分界于进站口的区间信号平面示意图
当地震报警范围仅涉及到信号中继站，且其列控中心采集到地震报警信息，则中继站的列控中心将控制其范围内的轨道区段发H码，因此图4中103G将发H码。
根据本文对地震报警范围仅涉及区间信号中继站的分析结论，相邻车站（A车站和B车站）联锁似乎都无需关闭接发车信号，但是由于信号中继站与B车站集中区分界于进站信号机处，此时若B车站的进站信号机X处于开放点L灯等情况，将出现信号灯的显示与轨道发码不一致的情况，不满足《铁路信号设计规范》（TB 10007—2017）第9.0.2条之规定“轨道区段的发码信息应与线路上列车或车列接近的接近信号机、进站信号机、……的显示含义或防护进路的建立状态相符”［5］，这是不允许的；
同时，由于B车站进站信号机X和XN外方轨道区段处于逻辑占用状态，B车站往中继站方向的发车信号也需要关闭［6］。
因此，在此应用场景下，中继站所属主站列控中心应经B车站列控中心向B车站计算机联锁发送地震报警信息，以及进站（X和XN）外方轨道区段占用状态信息，由B车站的联锁系统控制进站信号机X以及往中继站方向的发车信号关闭，而A车站的联锁系统无需关闭接发车信号（注：不含反向大区间发车）；
其他信号处理均按Q/CR633—2018第8.1条b项规定执行，既起到安全防护作用又合乎规范。
本文对信号系统与地震预警系统接口相关的3个信号应用场景进行深入的分析，指出应用中可能出现的问题并提出明确的解决方案，既能提高信号系统运用的安全性，又能减少对运输效率的影响并节省工程投资；
同时本文提出的方案，不仅指导了具体项目的工程设计，而且还经过了联调联试和实际运用的验证，可为配置地震预警系统的工程项目安全高效的实施提供重要参考。
