車站信號(hào)控制系統(tǒng)部分1(共計(jì)881)

車站信號(hào)自動(dòng)控制系統(tǒng)基礎(chǔ)第一章車站信號(hào)控制系統(tǒng)的概述第二章電磁繼電器原理第三章繼電器電路基本原理第四章鐵路信號(hào)安全技術(shù)第一章車站信號(hào)控制系統(tǒng)的概述第一節(jié)引言第二節(jié)車站信號(hào)系統(tǒng)概述第三節(jié)軌道電路的應(yīng)用第四節(jié)動(dòng)力轉(zhuǎn)轍機(jī)第五節(jié)色燈信號(hào)機(jī)第六節(jié)聯(lián)鎖系統(tǒng)概述第一節(jié)引言

自有鐵路以來(lái)，人們就約定以物體的外表特征，如形狀、顏色、位置、燈光以及狀態(tài)的顯示數(shù)目等作為向乘務(wù)人員和行車有關(guān)的人員傳達(dá)運(yùn)行條件和命令的信號(hào)。從鐵路發(fā)展初期，信號(hào)的顯示意義就與安全聯(lián)系在一起。只有當(dāng)安全條件確實(shí)滿足，或者說(shuō)危機(jī)行車安全的因素不存在的條件下，才給予允許信號(hào)；反之給出停車信號(hào)。安全的條件開(kāi)始是靠運(yùn)營(yíng)管理措施來(lái)保證的。

隨著鐵路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，保證行車安全的措施逐步從管理措施向技術(shù)措施過(guò)渡，以致發(fā)展成為今天的自動(dòng)控制系統(tǒng)。由于保證行車安全的技術(shù)大部分是和信號(hào)相聯(lián)系，所以把用技術(shù)手段保證行車安全的系統(tǒng)一般稱為鐵路信號(hào)系統(tǒng)，或者稱為鐵路信號(hào)。

鐵路信號(hào)的主要功能是保證行車安全。隨鐵路信號(hào)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，鐵路信號(hào)已成為提高運(yùn)輸效率，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸管理自動(dòng)化和列車運(yùn)行自動(dòng)控制以及改善鐵道員工的勞動(dòng)條件的重要技術(shù)手段，從這個(gè)意義上，稱鐵路運(yùn)輸自動(dòng)化與控制更妥帖。

鐵路信號(hào)系統(tǒng)按其應(yīng)用場(chǎng)所可以分為：車站信號(hào)控制系統(tǒng)、編組站調(diào)車控制系統(tǒng)、區(qū)間間隔信號(hào)控制系統(tǒng)、鐵路行車指揮控制系統(tǒng)TMS以及列車運(yùn)行自動(dòng)控制系統(tǒng)等。教材以車站信號(hào)控制系統(tǒng)為內(nèi)容，著重討論了車站信號(hào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的具體功能、構(gòu)成原理以及實(shí)現(xiàn)方法。第二節(jié)車站信號(hào)系統(tǒng)概述

在車站范圍內(nèi)，有許多用道岔聯(lián)結(jié)著的軌道或者線路，這在行業(yè)上稱為線路。列車或者調(diào)車車列在站內(nèi)運(yùn)行所經(jīng)過(guò)的徑路，稱為進(jìn)路。列車或車列是依據(jù)防護(hù)進(jìn)路的信號(hào)機(jī)的開(kāi)放通過(guò)進(jìn)路的，即進(jìn)路必須由相應(yīng)的信號(hào)機(jī)來(lái)防護(hù)，否則可能造成沖突等行車事故。為了保證行車安全，在道岔、進(jìn)路和信號(hào)機(jī)三者之間必須建立互相制約的關(guān)系。例如：進(jìn)路上的道岔轉(zhuǎn)到規(guī)定的位置上，進(jìn)路空閑，敵對(duì)進(jìn)路沒(méi)有建立，信號(hào)機(jī)才開(kāi)放，否則信號(hào)機(jī)不能開(kāi)放。信號(hào)機(jī)開(kāi)放后，進(jìn)路不能再變動(dòng)，道岔也不能再轉(zhuǎn)換。進(jìn)路、道岔和信號(hào)之間的這種相互制約的關(guān)系，稱為聯(lián)鎖關(guān)系，簡(jiǎn)稱聯(lián)鎖。

聯(lián)鎖的基本內(nèi)容是：防止建立兩條會(huì)導(dǎo)致機(jī)車車輛相撞的進(jìn)路—敵對(duì)進(jìn)路；必須使列車或調(diào)車車列經(jīng)過(guò)的所有道岔均處于與進(jìn)路開(kāi)通方向相符的位置；必須使信號(hào)機(jī)的顯示與所建立的進(jìn)路相符合。

控制車站范圍內(nèi)的道岔、進(jìn)路和信號(hào)機(jī)，并實(shí)現(xiàn)它們之間的聯(lián)鎖的設(shè)備，稱為車站聯(lián)鎖設(shè)備。聯(lián)鎖設(shè)備可采用機(jī)械的、機(jī)電的和電氣的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以為分散控制或者集中控制。

實(shí)際上，當(dāng)2條具有共用路段的進(jìn)路又都經(jīng)由某一道岔，但對(duì)該道岔的位置要求不一樣時(shí)(例如一條要求道岔在定位，另一條要求在反位)，其中一條進(jìn)路建立后，另一條由于道岔位置不符要求是不能建立的，因此勿需采取技術(shù)措施以防這類進(jìn)路同時(shí)建立。

由于這類進(jìn)路不可能同時(shí)建立，也就避免了側(cè)面撞車的可能。如果2條進(jìn)路既有共用的路段又對(duì)共用道岔的位置要求相同，在這種情況下，不可能借助道岔位置防止它們同時(shí)建立，而必須采取另外的技術(shù)方法加以防止，我們稱這類進(jìn)路中一條是另一條的敵對(duì)進(jìn)路。防止建立敵對(duì)進(jìn)路的措施是保證不發(fā)生正面和尾部撞車事故的基本措施。因此，對(duì)于任何一條進(jìn)路，必須確切判明它有哪些敵對(duì)進(jìn)路．以便采取相應(yīng)措施，這是至關(guān)重要的。以上簡(jiǎn)要地說(shuō)明了在信號(hào)、道岔和進(jìn)路之間必須建立一定的制約關(guān)系或條件才能保證行車安全。實(shí)際上，從排列進(jìn)路到列車或車列通過(guò)了該進(jìn)路是一個(gè)過(guò)程，我們稱該過(guò)程為進(jìn)路控制過(guò)程。進(jìn)路控制過(guò)程可分為2個(gè)大的階段。第一階段是建立進(jìn)路的過(guò)程，這又可分為3個(gè)子過(guò)程：1．進(jìn)路選擇。根據(jù)車站值班人員的操作，從許多進(jìn)路中選取一條要辦理的進(jìn)路。在選擇過(guò)程中主要是將道岔轉(zhuǎn)換到與進(jìn)路相符合的位置，但在轉(zhuǎn)換之前必須檢查道岔區(qū)段是否有車，道岔是否在鎖閉狀態(tài)等。2．進(jìn)路鎖閉。當(dāng)進(jìn)路選取后，在確證進(jìn)路空閑狀態(tài)，道岔位置正確以及敵對(duì)進(jìn)路沒(méi)有建立的條件下，把與近路有關(guān)的道岔和敵對(duì)進(jìn)路進(jìn)行鎖閉，使它們不能板動(dòng)和建立，稱這種鎖閉為進(jìn)路鎖閉。3．開(kāi)放信號(hào)。在實(shí)現(xiàn)進(jìn)路鎖閉后，使防護(hù)進(jìn)路的信號(hào)機(jī)開(kāi)放，允許列車或車列駛?cè)脒M(jìn)路。進(jìn)路控制過(guò)程的第二階段是進(jìn)路解鎖過(guò)程。進(jìn)路解鎖與進(jìn)路鎖閉相對(duì)應(yīng)，當(dāng)列車或車列確實(shí)越過(guò)了道岔區(qū)段后，應(yīng)使該區(qū)段內(nèi)的道岔以及相關(guān)的敵對(duì)進(jìn)路解除鎖閉。進(jìn)路解鎖又分成自動(dòng)解鎖和非自動(dòng)解鎖等。根據(jù)不同情況，還可進(jìn)一步細(xì)分。從以上討論中可以看出：信號(hào)、道岔和進(jìn)路之間必須有一定的制約關(guān)系(或條件)，而且必須按照一定的程序才能動(dòng)作和建立，只有遵循這種關(guān)系和程序才能保證行車安全。我們把信號(hào)、道岔和進(jìn)路必須按照一定程序并滿足一定條件才能動(dòng)作和建立的這種約束稱做聯(lián)鎖。車站信號(hào)系統(tǒng)就是實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖的系統(tǒng)，所以也稱做車站聯(lián)鎖系統(tǒng)。在車站聯(lián)鎖系統(tǒng)中主要包括下列技術(shù)及相應(yīng)器材：1．進(jìn)路空閑的檢測(cè)技術(shù)。檢查進(jìn)路空閑是保證行車安全的重要條件之一，目前主要是利用軌道電路實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)的。關(guān)于軌道電路的工作原理及各種制式，將在其它課程中講授，在本課中將著重闡明軌道電路在車站的使用問(wèn)題。2．道岔控制技術(shù)。道岔是進(jìn)路上的可動(dòng)部分，如果對(duì)它控制不當(dāng)，有可能造成列車或車列脫軌，或者造成列車或車列駛?cè)胪Ｓ熊囕v的線路而發(fā)生撞車事故。因此，如何控制道岔是非常重要的。在現(xiàn)代化的聯(lián)鎖系統(tǒng)中，對(duì)于道岔的控制主要是由動(dòng)力轉(zhuǎn)轍機(jī)及其控制電路實(shí)現(xiàn)的。關(guān)于動(dòng)力轉(zhuǎn)轍機(jī)和其控制電路將在以后的不同章節(jié)中介紹。3．信號(hào)控制技術(shù)。在車站上設(shè)置的信號(hào)機(jī)有列車信號(hào)機(jī)和調(diào)車信號(hào)機(jī)兩類，它們是分別用以防護(hù)列車進(jìn)路和調(diào)車進(jìn)路的。信號(hào)機(jī)是聯(lián)鎖系統(tǒng)中極其重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一。前面已經(jīng)指出，只有在安全條件確已滿足時(shí)才允許信號(hào)機(jī)開(kāi)放，否則信號(hào)機(jī)必須在關(guān)閉狀態(tài)。顯然，控制信號(hào)機(jī)的開(kāi)放與關(guān)閉．直接關(guān)系到行車的安全。關(guān)于信號(hào)機(jī)及其控制電路將分別在不同的章節(jié)中介紹。4．聯(lián)鎖技術(shù)。為了保證行車安全，信號(hào)、道岔和進(jìn)路的動(dòng)作和建立必須遵循一定的條件和程序。我們稱這些條件和程序?yàn)槁?lián)鎖，那么實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖的技術(shù)稱做聯(lián)鎖技術(shù)。應(yīng)當(dāng)明確，根據(jù)安全要求制訂周密而詳細(xì)的安全規(guī)程和措施，由行車有關(guān)人員嚴(yán)格執(zhí)行以保證行車安全是必要的，然而人們難免有操作和判斷失誤的時(shí)候，因此僅靠行車有關(guān)人員的遵章守紀(jì)以保證行車安全是不可靠的。從這個(gè)意義上講，聯(lián)鎖技術(shù)是防止失誤，且在失誤的情況下仍能保證行車安全的技術(shù)。聯(lián)鎖技術(shù)是車站信號(hào)自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容。5．故障—安全技術(shù)。任何技術(shù)設(shè)備不管它如何可靠，總有發(fā)生故障的可能，鐵路信號(hào)系統(tǒng)也不例外。對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，必須考慮在發(fā)生故障后，其后果不應(yīng)危及行車安全。例如信號(hào)機(jī)及其控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)自動(dòng)地給出限速或停車的顯示；道岔的控制系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，道岔不應(yīng)錯(cuò)誤地轉(zhuǎn)換而必須機(jī)械地鎖在原來(lái)的位置等?？偟膩?lái)說(shuō)，故障的后果必須導(dǎo)致行車安全，在鐵路信號(hào)領(lǐng)域里稱這一原則為故障-安全原則。實(shí)現(xiàn)這一原則的技術(shù)稱做故障-安全技術(shù)。凡是涉及行車安全的器械、部件和系統(tǒng)都必須有故障-安全的性能。順便指出，在技術(shù)迅速發(fā)展的今天，有些新技術(shù)不能盡快地應(yīng)用到鐵路信號(hào)領(lǐng)域里，其重要原因之—就是受到了故障-安全原則的限制。以上軛要地?cái)⑹鲕囌拘盘?hào)控制系統(tǒng)的基本技術(shù)內(nèi)容，這些技術(shù)的有機(jī)組合就構(gòu)成了系統(tǒng)的整體，系統(tǒng)的框圖如圖1—2—2所示。圖中沒(méi)有反映出故障-安全技術(shù)，因?yàn)樗[含在各個(gè)環(huán)節(jié)中。構(gòu)成車站信號(hào)系統(tǒng)的具體器械的集合稱做車站信號(hào)設(shè)備，也稱做車站聯(lián)鎖設(shè)備。在我國(guó)鐵路上使用著多種聯(lián)鎖設(shè)備。這些設(shè)備之間在器械結(jié)構(gòu)、操縱方式、動(dòng)力來(lái)源以及聯(lián)鎖的完善程度等方面存在著很大差別，本教材主要闡明聯(lián)鎖功能比較完善和自動(dòng)化程度較高的聯(lián)鎖系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理，并對(duì)目前廣為應(yīng)用的6502型電氣集中聯(lián)鎖系統(tǒng)作較詳細(xì)的剖析，以便使讀者能掌握典型設(shè)備的原理。在此基礎(chǔ)上，本教材還將對(duì)今后發(fā)展的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)作些必要的介紹。第三節(jié)軌道電路的應(yīng)用軌道電路的原型于1872年發(fā)明于美國(guó)，目前已發(fā)展成多種制式。軌道電路是檢查鐵路線路上有無(wú)車輛存在的主要手段，也是鐵路信號(hào)現(xiàn)代化的基礎(chǔ)設(shè)備之一。在車站信號(hào)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，凡是由信號(hào)機(jī)防護(hù)的進(jìn)路以及進(jìn)路的接近區(qū)段均需裝設(shè)軌道電路。關(guān)于軌道電路的具體配置方法在《鐵路信號(hào)運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)》教材中有所介紹，這里僅將一些配置依據(jù)羅列于下：1．進(jìn)路始端和終端的兩側(cè)應(yīng)屆于不同的軌道電路，以便判斷列車或車列是否進(jìn)入和出清進(jìn)路。2．可同時(shí)建立的平行進(jìn)路不應(yīng)共用同一條軌道電路。否則一條進(jìn)路有車占用時(shí)，另一條也相當(dāng)于被占用了。3．在咽喉區(qū)，當(dāng)2個(gè)相鄰警沖標(biāo)之間的無(wú)岔線路長(zhǎng)度等于或超過(guò)50M時(shí)，可考慮設(shè)置一個(gè)無(wú)岔區(qū)段軌道電路作為機(jī)車或車輛的暫時(shí)停留線使用。4．一個(gè)道岔區(qū)段軌道電路中包括的道岔不應(yīng)超過(guò)3組．以利軌道電路的調(diào)整，且一旦發(fā)生故障時(shí)影響作業(yè)范圍較少。5．在有平面溜放調(diào)車作業(yè)的區(qū)域，原則上一個(gè)軌道電路僅包括—組道岔，以便道岔能及時(shí)解鎖，提高溜放作業(yè)效率。從運(yùn)用的角度闡明—些重要概念，為以后分析和設(shè)計(jì)聯(lián)鎖電路打下基礎(chǔ)。現(xiàn)在以辦理接車為例說(shuō)明軌道電路的應(yīng)用。在圖1—3—1中給出了下行向股道ⅢG接車的列車進(jìn)路。進(jìn)路中包括了兩段道岔區(qū)段軌道電路1DG和5-9DG和一段股道軌道電路ⅢG。當(dāng)向ⅢG辦理接車進(jìn)路時(shí)，在技術(shù)上必須檢查這3段軌道電路均在調(diào)整狀態(tài)，或者說(shuō)這3個(gè)區(qū)段均在空閑狀態(tài)，以作為進(jìn)站信號(hào)機(jī)開(kāi)放的必要條件。當(dāng)開(kāi)放信號(hào)的其它條件，例如道岔位置正確，已實(shí)現(xiàn)丁進(jìn)路鎖閉等條件滿足后，信號(hào)機(jī)x才能開(kāi)放。當(dāng)列車完全駛過(guò)1DG后，則可解除該段的進(jìn)路鎖閉，具體說(shuō)就是該段內(nèi)的道岔l#可以扳動(dòng)，也可以利用該段建立另一條進(jìn)路了。同理，當(dāng)列車完全駛過(guò)5-9DG后，則該段的進(jìn)路鎖閉也就解除了。這種每駛過(guò)一段道岔區(qū)段使之相應(yīng)解鎖的方式稱做分段(或逐段)解鎖。分段解鎖方式有利于提高鐵路線路的利用效率，在我國(guó)多采用這種方式。為了節(jié)省投資，在小的車站上也可采用所謂進(jìn)路一次解鎖方式，即當(dāng)列車駛過(guò)了進(jìn)路中所有道岔區(qū)段之后，再解除進(jìn)路鎖閉。無(wú)論是分段解鎖還是一次解鎖，都是在列車的作用下通過(guò)軌道電路的動(dòng)作自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，所以屬于自動(dòng)解鎖的種類之一，習(xí)慣上稱做正常解鎖。

以上說(shuō)明了軌道電路與進(jìn)路鎖閉與解鎖的關(guān)系。在以上論述中指出，只要確證列車或車列通過(guò)了某一道岔區(qū)段則該區(qū)段就可解除進(jìn)路鎖閉。那么該區(qū)段的軌道電路從空閑狀態(tài)變?yōu)榉致窢顟B(tài)，再?gòu)姆致窢顟B(tài)恢復(fù)到空閑狀態(tài)是否就能證明車輛確已通過(guò)了該區(qū)段呢?實(shí)踐證明，這是不可靠的。因?yàn)橐欢诬壍离娐返膭?dòng)作不一定是由于車輛的作用造成的，而可能是由于某種原因而使軌道電路短時(shí)分路造成的，也可能是在車輛占用期間由于軌面的銹污而導(dǎo)致瞬間失去分路造成的，還可能是瞬間停電造成的?？傊欢诬壍离娐返膭?dòng)作并不能確切反映車輛已通過(guò)了該區(qū)段，如果僅借一段軌道電路的動(dòng)作作為該區(qū)段解鎖的充要條件，將產(chǎn)生嚴(yán)重地危及行車安全的后果。仍以圖1—3—1為例，當(dāng)列車正在1DG區(qū)段運(yùn)行時(shí)，若軌道電路1DG瞬時(shí)失去分路，就象列車已駛過(guò)1DG一樣，如果在這種情況下允許1#道岔解鎖(這意味著1#道岔有可能轉(zhuǎn)換)，將危及行車安全。又如列車在1DG期間，軌道電路5-9DG由于某種原因誤動(dòng)了一次，這類似于車輛通過(guò)了5-9DG，若在這種假象下允許5#和9#道岔解鎖，顯然也將危及行車安全。僅僅用一段軌道電路的動(dòng)作是不能確證車輛通過(guò)了該區(qū)段，所以不允許僅用一段軌道電路的動(dòng)作作為進(jìn)路解鎖的充要條件，而至少要用兩段軌道電路的順序動(dòng)作來(lái)反映車輛通過(guò)了某一道岔區(qū)段。在采用分段解鎖的方式時(shí)，應(yīng)盡可能采用三段軌道電路的順序動(dòng)作作為一段道岔區(qū)段解鎖的條件。例如在圖1-3-1中5-9DG解鎖條件是：1DG軌道電路繼電器落下過(guò)又吸起了，5-9DG軌道電路繼電器落下又吸起了，ⅢG軌道電路繼電器落下了。這3段軌道電路的順序動(dòng)作能夠反映是車列運(yùn)動(dòng)造成的，而由于軌道電路誤動(dòng)而出現(xiàn)這種動(dòng)作過(guò)程的可能性極少。當(dāng)進(jìn)路在解鎖狀態(tài)而道岔區(qū)段上有車時(shí)，該區(qū)段內(nèi)的道岔也是不允許操縱的。這就是說(shuō)，當(dāng)?shù)啦韰^(qū)段軌道電路在分路狀態(tài)時(shí)則應(yīng)將該區(qū)段的道岔鎖在原來(lái)的位置。這種僅由軌道電路控制道岔的關(guān)系稱做道岔的區(qū)段鎖閉。當(dāng)?shù)啦韰^(qū)段空閑時(shí)，區(qū)段鎖閉也就解鎖了。區(qū)段鎖閉和進(jìn)路鎖閉是兩個(gè)不同的概念，不應(yīng)混淆。第四節(jié)動(dòng)力轉(zhuǎn)轍機(jī)動(dòng)力轉(zhuǎn)轍機(jī)是道岔控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的基本任務(wù)是轉(zhuǎn)換道岔、鎖閉道岔和反映道岔的位置和狀態(tài)。轉(zhuǎn)轍機(jī)是直接關(guān)系到行車安全的設(shè)備，對(duì)其性能和質(zhì)量必須給以極大重視。但由于轉(zhuǎn)轍機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在有限篇幅內(nèi)不易敘述清楚，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)等實(shí)踐活動(dòng)來(lái)學(xué)習(xí)它。另外還有專門(mén)的書(shū)籍介紹它的工作原理和構(gòu)成，這里僅結(jié)合運(yùn)營(yíng)要求作些必要的介紹，并作為觀察和學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)轍機(jī)原理的參考。一、轉(zhuǎn)轍機(jī)應(yīng)能靈活地轉(zhuǎn)換道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)應(yīng)具有足夠大的牽引力以帶動(dòng)道岔的尖軌作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并能保持尖軌與基本軌密貼時(shí)有足夠的密貼力。牽引力和密貼力的大小與尖軌的重量、彈性、滑床板的平滑程度、尖軌根部與基本軌的連結(jié)方式(硬連結(jié)或松連結(jié))以及氣候條件(風(fēng)沙、冰雪等)有關(guān)。隨著鐵路運(yùn)輸向重載高速的發(fā)展，道岔逐步向重型大號(hào)撤叉發(fā)展，牽引力和密貼力也隨之增加。我國(guó)目前正制訂幾種標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別并研制相應(yīng)的轉(zhuǎn)轍機(jī)以適應(yīng)發(fā)展的需要。轉(zhuǎn)轍機(jī)還必須能在轉(zhuǎn)換尖軌的過(guò)程中因受阻(如有礦石落到尖軌與基本軌之間)而不能繼續(xù)轉(zhuǎn)換時(shí)，通過(guò)操縱或延遲一定時(shí)間使尖軌返回原來(lái)的位置。為了實(shí)現(xiàn)尖軌的移動(dòng)，轉(zhuǎn)轍機(jī)應(yīng)包括動(dòng)力和傳動(dòng)兩大部分。在轉(zhuǎn)撤機(jī)的發(fā)展過(guò)程中，曾考慮到工業(yè)電源并不十分可靠，在停電期間需用備用的蓄電他供電，所以轉(zhuǎn)轍機(jī)廣泛采用直流串激可逆電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。另外，這種電動(dòng)機(jī)具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，在一定負(fù)荷范圍內(nèi)其轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩能隨著負(fù)荷的變化而自行調(diào)節(jié)的特性，這符合轉(zhuǎn)換尖軌的要求。但直流電機(jī)需用整流子對(duì)電樞電流換向，而整流子的碳刷容易磨損，需要經(jīng)常維護(hù)，這是直流電機(jī)的缺點(diǎn)。轉(zhuǎn)轍機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是將電動(dòng)機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)變換成動(dòng)作桿的低速直線運(yùn)動(dòng)，再由動(dòng)作桿帶動(dòng)尖軌轉(zhuǎn)換。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一作用是驅(qū)動(dòng)尖軌的鎖閉機(jī)構(gòu)。轉(zhuǎn)轍機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有齒輪傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩類。齒外傳動(dòng)可以用來(lái)傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)，而且傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠，效率也高，是現(xiàn)代機(jī)器中應(yīng)用最廣的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。齒輪傳動(dòng)的類型很多，其中有一種內(nèi)嚙合齒輪結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊密封性好的特點(diǎn)，在我國(guó)的轉(zhuǎn)轍機(jī)中得到廣泛采用。但其動(dòng)作過(guò)程不易觀察，現(xiàn)以圖1—4—1的示意圖為例說(shuō)明它的傳動(dòng)原理。圖中有兩個(gè)齒輪，其中大的那個(gè)具有內(nèi)齒稱做內(nèi)齒齒輪，相對(duì)于另一齒輪來(lái)說(shuō)它裝在外側(cè)，為了方便又稱它為外輪，外輪固定不轉(zhuǎn)。另一個(gè)齒輪具有外齒，稱做外齒齒輪，但為了簡(jiǎn)便又稱它為內(nèi)輪，內(nèi)輪是可轉(zhuǎn)的。電動(dòng)機(jī)的輸出軸經(jīng)過(guò)一級(jí)普通的減速齒輪驅(qū)動(dòng)一個(gè)偏心軸(即該軸不在內(nèi)輪的中心O’上)轉(zhuǎn)動(dòng)，該偏心軸撥動(dòng)內(nèi)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。由于內(nèi)輪和外輪是內(nèi)嚙合傳動(dòng)，若內(nèi)輪圍繞著中心O點(diǎn)按順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，則內(nèi)輪本身就以O(shè)’為中心按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)?？偟貋?lái)說(shuō)，內(nèi)輪在圍繞外輪中心轉(zhuǎn)動(dòng)(稱做公轉(zhuǎn))的同時(shí)，又圍繞著自己的中心旋轉(zhuǎn)(稱做自轉(zhuǎn))。內(nèi)輪就象一顆行星一樣，既有公轉(zhuǎn)又有自轉(zhuǎn)，且兩種轉(zhuǎn)向相反，所以又稱這種齒輪傳動(dòng)為行星齒輪傳動(dòng)。當(dāng)內(nèi)輪與外輪的齒數(shù)愈接近，則公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速就相差愈大。為了獲得最大的減速比，兩齒輪僅有一齒之差，實(shí)際的減速比為41：1，即公轉(zhuǎn)41周自轉(zhuǎn)才1周。在實(shí)際結(jié)構(gòu)中，利用內(nèi)輪帶動(dòng)輸出軸再經(jīng)由齒輪和齒條的嚙合傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)作桿而使尖軌移位。整個(gè)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)較為復(fù)雜，通過(guò)觀察實(shí)物易于了解，這里就不再細(xì)述了。行星齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是占用空間小，缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)動(dòng)中有無(wú)功消耗，效率較低。采用齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)必須采用摩擦聯(lián)結(jié)器，其原因有二；一是當(dāng)尖軌已轉(zhuǎn)換完畢時(shí)而電機(jī)不能立即停轉(zhuǎn)，利用摩擦聯(lián)結(jié)器克服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)沖擊。二是當(dāng)尖軌在轉(zhuǎn)換過(guò)程中受阻而不能繼續(xù)動(dòng)作時(shí)．摩擦聯(lián)結(jié)器進(jìn)入摩擦狀態(tài)，使電機(jī)仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)而不致燒毀。聯(lián)接聯(lián)結(jié)器的摩擦力必須能根據(jù)道岔的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，以便在通常情況下使電機(jī)能可靠地驅(qū)動(dòng)尖軌轉(zhuǎn)換，在非正常倩況下能保護(hù)電機(jī)不致燒毀。另一類傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。其原理是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一個(gè)油壓泵，將加壓的液體注入儲(chǔ)能油罐中使罐內(nèi)空氣壓縮以儲(chǔ)存一定能量。在轉(zhuǎn)換道岔時(shí)，除了使電動(dòng)機(jī)工作和同時(shí)將控制油路的閥門(mén)打開(kāi)，使受壓油液注入油缸中，借助活塞與油缸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)推動(dòng)油缸移動(dòng)，再由油缸帶動(dòng)動(dòng)作桿使尖軌轉(zhuǎn)換。液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可動(dòng)的機(jī)械零件很少。由于液壓系統(tǒng)本身具有緩沖作用且超壓時(shí)可以自動(dòng)打開(kāi)超壓閥降低壓力，所以不需復(fù)雜的摩擦聯(lián)結(jié)器。這就大大減少了現(xiàn)場(chǎng)的維護(hù)工作。但是液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要求油質(zhì)清潔，油箱和油路密封良好，不能有滲漏現(xiàn)象，這對(duì)于生產(chǎn)工藝提出了嚴(yán)格要求。在我國(guó)，采用齒輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)轍機(jī)稱做電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)，采用液壓傳動(dòng)的轉(zhuǎn)轍機(jī)稱做電液轉(zhuǎn)轍機(jī)。目前廣為使用的是電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)，電液轉(zhuǎn)轍機(jī)正處于試用階段、以后將會(huì)得到推廣使用。二、轉(zhuǎn)轍機(jī)應(yīng)能可靠地將尖軌鎖在密貼狀態(tài)

當(dāng)?shù)啦淼募廛夀D(zhuǎn)到規(guī)定的位置且與基本軌保持一定的密貼力時(shí)，轉(zhuǎn)轍機(jī)應(yīng)能把尖軌機(jī)械地鎖在密貼狀態(tài)，以保證在列車或車列通過(guò)道岔時(shí)，尖軌不致因受震動(dòng)而離開(kāi)基本軌。鎖閉尖軌的機(jī)械結(jié)構(gòu)技其裝設(shè)的位置分為內(nèi)鎖閉和外鎖閉兩類。內(nèi)鎖閉是在轉(zhuǎn)轍機(jī)機(jī)箱內(nèi)部用機(jī)械的方法將帶動(dòng)尖軌的功作桿卡住，使它不會(huì)因尖軌受外力震動(dòng)而產(chǎn)生位移。實(shí)際上，鎖閉尖軌只是防止尖軌因震動(dòng)而變位，至于尖軟是否已達(dá)到密貼標(biāo)準(zhǔn)(在維護(hù)過(guò)程中需要檢測(cè)，稱做4mm檢查)還需檢查，因此在轉(zhuǎn)轍機(jī)中裝有密貼檢查桿。該檢查桿與尖軌的尖端部位連接，當(dāng)尖軌密貼良好時(shí)，檢查桿的動(dòng)程才能正確，利用檢查桿的精確動(dòng)程驅(qū)動(dòng)下面將提到的道岔位置表示接點(diǎn)以反映道岔的狀態(tài)。在已投入使用的大多數(shù)轉(zhuǎn)轍機(jī)中，是采用內(nèi)鎖閉方式，其缺點(diǎn)是萬(wàn)一動(dòng)作桿斷裂就失去了對(duì)尖軌的機(jī)械鎖閉，這是不符合故障－安全原則的。改進(jìn)的轉(zhuǎn)轍機(jī)是將密貼檢查桿加強(qiáng)，使它也具有鎖閉功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)尖軌的雙重鎖閉，提高了可靠和安全性。內(nèi)鎖閉方式是通過(guò)動(dòng)作桿件間接地鎖閉尖軌的，總是潛在著萬(wàn)一桿件發(fā)生故障而導(dǎo)致尖軌失去鎖閉的危險(xiǎn)。在高速鐵路上，為了確保行車安全，多采用外鎖閉方式。所謂外鎖閉，就是將鎖閉機(jī)構(gòu)直接地裝在尖軌上，當(dāng)尖軌密貼于基本軌后，鎖閉機(jī)構(gòu)將尖軌和基本軌牢靠地鎖在一起。在這種情況下，即使動(dòng)作桿件發(fā)生故障，尖軌也不會(huì)解鎖。在我國(guó)，轉(zhuǎn)轍機(jī)是內(nèi)鎖閉方式的，而把外鎖閉機(jī)構(gòu)作為一種附屬機(jī)構(gòu)使用。只有在高速鐵路線區(qū)段，在使用內(nèi)鎖轉(zhuǎn)轍機(jī)的基礎(chǔ)上再加上外銷機(jī)構(gòu)以提高安全性。實(shí)現(xiàn)對(duì)尖軌的鎖閉，轉(zhuǎn)轍機(jī)的全動(dòng)程必須分成3個(gè)階段：一是尖軌解鎖過(guò)程，即在轉(zhuǎn)換道岔時(shí)首先解除對(duì)尖軌的機(jī)械鎖閉．在解鎖過(guò)程尖軌是不動(dòng)的：二是轉(zhuǎn)換過(guò)程，即將尖軌由一個(gè)位量轉(zhuǎn)換到另一位置；三是尖軌鎖閉過(guò)程、即在尖軌動(dòng)作完畢后將它鎖在密貼的位置。三、轉(zhuǎn)轍機(jī)應(yīng)具有反映道岔狀態(tài)的接點(diǎn)系統(tǒng)道岔有4種狀態(tài)，這就是道岔在定位且尖軌處于密貼鎖閉狀態(tài)，簡(jiǎn)稱做定位狀態(tài)；道岔在反位且尖軌處于密貼鎖閉狀態(tài)，簡(jiǎn)稱做反位狀態(tài)；道岔的尖軌不密貼于基本軌的狀態(tài)；以及道岔被車輪擠動(dòng)的不正常狀態(tài)，稱做擠岔狀態(tài)。為了反映這些狀態(tài)，在轉(zhuǎn)轍機(jī)內(nèi)設(shè)合接點(diǎn)系統(tǒng)，稱做自動(dòng)開(kāi)閉器。接點(diǎn)的開(kāi)閉由密貼檢變桿及相關(guān)的機(jī)械機(jī)構(gòu)來(lái)控制。各組接點(diǎn)的開(kāi)閉過(guò)程說(shuō)明如下；1．定位表示接點(diǎn)(DD)：只有當(dāng)?shù)啦泶_在定位狀態(tài)時(shí)才閉合。道岔一旦開(kāi)始解鎖，該接點(diǎn)應(yīng)立即斷開(kāi)以反映道岔已解鎖并準(zhǔn)備轉(zhuǎn)換。2．反位表示接點(diǎn)(FB)：只有當(dāng)?shù)啦泶_在反應(yīng)狀態(tài)時(shí)才閉合。道岔一旦開(kāi)始解鎖，該接點(diǎn)應(yīng)立即斷開(kāi)以反映道岔已解鎖并準(zhǔn)備轉(zhuǎn)換。3．定位動(dòng)作接點(diǎn)(DD)：該接點(diǎn)是接通道岔定位動(dòng)作電路的接點(diǎn)。當(dāng)?shù)啦碓诜次粻顟B(tài)以及由反位向定位轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，該接點(diǎn)均在閉合狀態(tài)，當(dāng)?shù)啦磙D(zhuǎn)換到定位狀態(tài)后，該接點(diǎn)斷開(kāi)。4．反位動(dòng)作接點(diǎn)(FD)：該接點(diǎn)是接通道岔反位動(dòng)作電路的接點(diǎn)。當(dāng)?shù)啦碓诙ㄎ粻顟B(tài)以及向反位轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，該接點(diǎn)處于閉合狀態(tài)，當(dāng)?shù)啦磙D(zhuǎn)到反位狀態(tài)后，該接點(diǎn)斷開(kāi)。5．當(dāng)尖軌個(gè)密貼或被擠時(shí)，接點(diǎn)DB和FB都應(yīng)自動(dòng)斷開(kāi)，以便反映道岔處于非常狀態(tài)。四、轉(zhuǎn)轍機(jī)應(yīng)具有擠岔(保護(hù))裝置在裝有動(dòng)力轉(zhuǎn)轍機(jī)的道岔區(qū)段，雖然均設(shè)有軌道電路相信號(hào)機(jī)進(jìn)行防護(hù)，然而由于司機(jī)的判斷疏忽．道岔仍有被擠的現(xiàn)象，特別是在調(diào)車作業(yè)頻繁的區(qū)域尤為如此。若不采取持殊措施，—旦發(fā)生擠岔事故，尖軌或轉(zhuǎn)轍機(jī)將遭到破壞，不易很快修復(fù)從而對(duì)運(yùn)輸有較大影響。因此．轉(zhuǎn)轍機(jī)應(yīng)具有擠岔裝置，當(dāng)發(fā)生擠岔時(shí)，通過(guò)擠斷或擠脫的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)轍機(jī)和尖軌不致遇到個(gè)可修復(fù)性的破壞，以便盡快修復(fù)。擠岔裝置既要在通常情況下有足夠的強(qiáng)度以保證道岔的正常動(dòng)作和鎖閉，又要在擠岔情況下能夠被擠斷或擠脫。適應(yīng)這兩種情況有一定矛盾，因此它是轉(zhuǎn)轍機(jī)的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)．處理不當(dāng)將影響轉(zhuǎn)轍機(jī)的可靠件。第五節(jié)色燈信號(hào)機(jī)

信號(hào)機(jī)是向行車有關(guān)人員特別是向司機(jī)提供視覺(jué)信號(hào)的器械。車站聯(lián)鎖設(shè)備的安全功能最終體現(xiàn)在信號(hào)機(jī)的正確顯示以及司機(jī)對(duì)于信號(hào)的準(zhǔn)確辨認(rèn)廣。因此，信號(hào)機(jī)是鐵路信號(hào)系統(tǒng)中最重要的組成部分之一。鐵路運(yùn)營(yíng)對(duì)于信號(hào)機(jī)的基本要求是：能給出多種顯示意義(顯示數(shù)目)；每種顯示意義清晰易辨，一旦映入眼簾幾乎勿需費(fèi)時(shí)判斷；顯示距離應(yīng)與列車制動(dòng)距離相適應(yīng)，顯示距離太近．司機(jī)不易按信號(hào)顯示控制列車速度，顯示距離太遠(yuǎn)，以致同—線路上的同一方向的幾個(gè)信號(hào)顯示可能同時(shí)被司機(jī)看到而造成談判，產(chǎn)生不良后果。信號(hào)機(jī)有臂板信號(hào)機(jī)和色燈信號(hào)機(jī)兩大類。臂板信號(hào)機(jī)受到機(jī)械結(jié)構(gòu)的限制，機(jī)械可動(dòng)部件較多，不利于實(shí)現(xiàn)故障－安全原則且不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，因此只在運(yùn)輸不甚繁忙且無(wú)可靠電源的車站上使用。在有可靠電源的車站上多采用色燈信號(hào)機(jī)。對(duì)于色燈信號(hào)機(jī)，人們從視覺(jué)反映、各種光的大氣透過(guò)率、外界光源的干擾以及節(jié)省電能等方面對(duì)其色光的選擇、色光的組合與顯示意義的對(duì)應(yīng)關(guān)系、透鏡的結(jié)構(gòu)以及集光的方式等作了理論實(shí)驗(yàn)研究，形成了透鏡式色燈信號(hào)機(jī)和探照式色燈信號(hào)機(jī)兩個(gè)系列。透鏡式色燈信號(hào)機(jī)的集光器如圖所示。它由兩塊凸透鏡和一個(gè)電燈座組成。內(nèi)凸透鏡是帶色玻璃，稱做濾光器，外凸透鏡是無(wú)色玻璃的，電光源是專制的鎢絲燈泡、其持點(diǎn)是發(fā)光鎢絲緊密集中而形成一個(gè)光點(diǎn)。實(shí)際上，光源設(shè)在機(jī)構(gòu)的暗室里，而且暗室內(nèi)涂成黑色。以防在滅燈的情況下由于太陽(yáng)光或機(jī)車頭燈光射入暗室被反射回來(lái)出現(xiàn)錯(cuò)誤的顯示，這就體現(xiàn)了故障－安全原則。由于這個(gè)緣故，暗室內(nèi)不能用安裝反射鏡的辦法提高光源的利用率．而只能在有限的空間內(nèi)用增大透鏡受光角度和減少光束散射的措施發(fā)揮光源的效率。具體措施是將電燈泡靠近透鏡且使用兩塊曲率半徑較小的透鏡。為了克服球面象差造成的散光，色透鏡是非球面的。為了提高透鏡的透過(guò)率并克服在生產(chǎn)透鏡時(shí)因厚薄懸殊會(huì)在脫離模具冷卻時(shí)發(fā)生變形和碎裂現(xiàn)象，則將透鏡的結(jié)構(gòu)在保持曲面不變的條件下改成厚度上趨向均勻的帶棱的透鏡。內(nèi)透鏡的棱與外透鏡的棱相對(duì)著安裝并密封，以保持鏡面清潔。一個(gè)透鏡集光器只能給出一種色光，多顯示的信號(hào)機(jī)需要多個(gè)透鏡集光器來(lái)組成，例如進(jìn)站色燈信號(hào)機(jī)需要5個(gè)集光器。從控制角度來(lái)看，這需要較多的電纜芯線，從維護(hù)角度來(lái)看也增加了更換燈泡和調(diào)整焦距的工作量，另外，透鏡式集光器不能充份利用電光源，這些都是透鏡式集光器的不足之處。然而透鏡式集光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有可動(dòng)的機(jī)械部件，便于生產(chǎn)．比較安全可靠．因此在我國(guó)廣為采用。探照式色燈信號(hào)機(jī)的集光器如圖1－5－2所示。它由凸透鏡、有色玻璃、電光源、反射鏡以及能帶動(dòng)色玻璃動(dòng)作的電磁機(jī)構(gòu)所組成。它的特點(diǎn)之一是將光源設(shè)在橢圓反射鏡的一個(gè)焦點(diǎn)處，光源的散光投向反射鏡再反射回來(lái)并集中通過(guò)到另一焦點(diǎn)而射向透鏡[參看圖(a)]成為有效光束。顯然，這比透鏡式集光器的光源利用率要高得多。在保持同樣的顯示距離情況下，透鏡式集光器需用25W的電光源，而探照式的僅用15W就可以了。探照式集光器的另一特點(diǎn)是用電磁機(jī)構(gòu)控制一塊裝有黃、紅和綠3種顏色的圓形玻璃的輕質(zhì)鉛板[參看圖(6)]，當(dāng)電磁機(jī)構(gòu)無(wú)電時(shí)，紅色玻璃恰好處于透鏡的聚光焦點(diǎn)處，從而顯示紅色燈光。當(dāng)電磁機(jī)構(gòu)通以正極性電流時(shí)，銜鐵便使鋁板向有側(cè)偏移，使綠色玻璃處于焦點(diǎn)上，信號(hào)機(jī)發(fā)出綠色顯示；當(dāng)通以負(fù)極性電流時(shí)，鋁板向左側(cè)偏移，使黃色玻璃處于焦點(diǎn)上，給出黃色顯示。這樣一來(lái)，一個(gè)集光器在一定條件控制下能產(chǎn)生3種顯示。為了實(shí)現(xiàn)故障－安全原則，在燈泡斷絲的情況下、必須斷開(kāi)電磁機(jī)構(gòu)的電路，使紅色玻璃借助重力作用停于焦點(diǎn)上，此時(shí)如果有外界光源射向集光器．反射的光線也只能是紅色的，相當(dāng)于給出停車信號(hào)。探照式色燈信號(hào)機(jī)構(gòu)具有節(jié)省電能和節(jié)省集光器的優(yōu)點(diǎn)，但它的電磁機(jī)構(gòu)具有可動(dòng)的機(jī)械部件，在制造工藝上必須確保在室外的環(huán)境下不致發(fā)生機(jī)械卡位的現(xiàn)象，也就是說(shuō)，在斷電的情況下紅色玻璃必須能自動(dòng)地回到焦點(diǎn)處，否則將給出錯(cuò)誤的顯示。由于對(duì)制造工藝的這種要求十分嚴(yán)格，所以在我國(guó)探照式色燈信號(hào)機(jī)沒(méi)有得到推廣使用。無(wú)論聯(lián)鎖如何完善，最終表現(xiàn)為信號(hào)顯示，并由行車有關(guān)人員特別是司機(jī)去識(shí)別，去執(zhí)行，從這個(gè)角度來(lái)講，以視覺(jué)信號(hào)指示列車運(yùn)行，最終是依賴于行車人員嚴(yán)格遵照信號(hào)指示才能保證行車安全。我國(guó)目前廣泛使用的機(jī)車信號(hào)和自動(dòng)停車裝置，就是特地面的信號(hào)機(jī)顯示，在機(jī)車上復(fù)示出來(lái)便于司機(jī)識(shí)別，并當(dāng)列車接近顯示紅燈的地面信號(hào)機(jī)，如果司機(jī)不采取制動(dòng)措施，則自動(dòng)停車裝置強(qiáng)制列車自動(dòng)制動(dòng)。第六節(jié)聯(lián)鎖系統(tǒng)概述

在我國(guó)鐵路上應(yīng)用著多種車站聯(lián)鎖系統(tǒng)，根據(jù)控制道岔和信號(hào)機(jī)以及實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖的集中化程度，基本上分為非集中聯(lián)鎖系統(tǒng)和集中聯(lián)鎖系統(tǒng)兩類。在非集中聯(lián)鎖系統(tǒng)中，對(duì)于道岔的操縱是由扳道員在道岔近旁以體力操縱道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備而實(shí)現(xiàn)的。扳道員必須在道岔區(qū)附近的扳道房值班。對(duì)于信號(hào)機(jī)的控制，若采用臂板信號(hào)機(jī)則將操縱信號(hào)機(jī)的握柄設(shè)在扳道房或車站值班員室附近由扳道員或車站值班人員操縱；若采用色燈信號(hào)機(jī)則由值班人員在值班室內(nèi)用控制臺(tái)上的按鈕進(jìn)行控制。關(guān)于信號(hào)、道岔和進(jìn)路之間的聯(lián)鎖則用機(jī)械鎖，電鎖器以及繼電器等器材分散地裝在道岔操縱握柄、信號(hào)操縱握柄以及值班室控制臺(tái)和繼電器室內(nèi)來(lái)完成。在這些聯(lián)鎖器材中，裝在握柄上的電鎖器占有主要成分，所以又稱非集中聯(lián)鎖為電鎖器聯(lián)鎖。在非集中聯(lián)鎖系統(tǒng)中，長(zhǎng)期以來(lái)出于經(jīng)濟(jì)和能源的限制，不裝設(shè)軌道電路，而是由扳道員和車站值班員觀察線路上有無(wú)車輛的。近年來(lái)，為了提高安全程度，正逐步在到發(fā)線上增設(shè)省電的軌道電路?？偟膩?lái)說(shuō)，非集中聯(lián)鎖系統(tǒng)在識(shí)別、消除和減弱危及行車安全的技術(shù)措施不夠完善，因此，只能用在運(yùn)輸不甚繁忙而且電源不十分可靠的車站上。集中聯(lián)鎖系統(tǒng)是指集中地在信號(hào)樓對(duì)信號(hào)機(jī)和道岔進(jìn)行控制、且聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)也集中于信號(hào)樓的聯(lián)鎖系統(tǒng)。在我國(guó)．目前廣為采用的集中聯(lián)鎖系統(tǒng)是由繼電器實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖的，所以稱做電氣集中聯(lián)鎖系統(tǒng)或繼電集中聯(lián)鎖系統(tǒng)，典型的系統(tǒng)是6502電氣集中聯(lián)鎖系統(tǒng)。今后的發(fā)展方向是用微型計(jì)算機(jī)作為系統(tǒng)的聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，故稱這類聯(lián)鎖系統(tǒng)為微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。現(xiàn)代化的集中聯(lián)鎖系統(tǒng)是由室外的信號(hào)機(jī)、動(dòng)力轉(zhuǎn)撤機(jī)、軌道電路以及室內(nèi)的聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)、控制臺(tái)和電源所組成。對(duì)于聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，其它組成部分是它的外部設(shè)備。按信息處理觀點(diǎn)，所謂聯(lián)鎖就是聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)接收來(lái)自控制臺(tái)的操作信息、來(lái)自信號(hào)機(jī)控制環(huán)節(jié)的信號(hào)狀態(tài)信息，來(lái)自動(dòng)力轉(zhuǎn)撤機(jī)的道岔狀態(tài)信息以及軌道電路的狀態(tài)信息，對(duì)這些信息進(jìn)行加工處理，形成道岔控制信息，信號(hào)控制信息以及表示信息，用道岔控制信息便道岔轉(zhuǎn)換，用信號(hào)控制信息使信號(hào)機(jī)改變顯示，用表示信息向行車人員及信號(hào)設(shè)備維護(hù)人員反映車站行車作業(yè)狀況及信號(hào)設(shè)備的狀況。聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)的輸入和輸出信息具有，一是開(kāi)關(guān)性，二是安全性。外部設(shè)備向聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)提供的輸入信息具有開(kāi)關(guān)性，例如關(guān)于信號(hào)機(jī)的狀態(tài)有開(kāi)放和關(guān)閉，亮燈和滅燈等；關(guān)于道岔的狀態(tài)信息有在定位和不在定位，在反位和不在反位，在鎖閉狀態(tài)和解鎖狀態(tài)等；關(guān)于軌道電路的狀態(tài)信息有空閑狀態(tài)和占用狀態(tài)等，關(guān)于操作的信息有按鈕按下和復(fù)原等。既然輸入信息具有開(kāi)關(guān)性．就可用具有兩個(gè)狀態(tài)的器件(也稱做二值器件)，如繼電器來(lái)反映它。在處理時(shí)，可把輸入信息抽象為二值邏輯量來(lái)運(yùn)算。同樣，聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)的輸出信息也具有開(kāi)關(guān)性，同樣可用繼電器來(lái)反映，用二值邏輯量來(lái)表示。輸入輸出信息的安全性是根據(jù)信息與行車安全的關(guān)系來(lái)界定的。一類是與安全無(wú)關(guān)的信息，稱做非安全信息，另一類是與安全有關(guān)的信息，稱做安全信息。聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)與控制臺(tái)之間交換的操作信息和表示信息屬于非安全信息，因?yàn)檫@類信息即便有誤也不會(huì)危及行車安全。實(shí)際上、操作失誤是難免的，聯(lián)鎖的重要作用之一就是在操作失誤的情況下不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的危及行車安全的控制信息。至于向控制臺(tái)輸出的各種表示信息，如果發(fā)生錯(cuò)誤也只能使操作和維護(hù)人員感到疑惑，影響正常操作和作業(yè)效率，但不致危及行車安全。聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)與監(jiān)控對(duì)象之間交換的信息屬于安全信息。因?yàn)闋顟B(tài)信息若不正確，將破壞聯(lián)鎖的正確性，而控制信息有誤時(shí)將導(dǎo)致信號(hào)機(jī)或道岔錯(cuò)誤動(dòng)作，這些都會(huì)危及行車的安全。必須強(qiáng)調(diào)指出，任何安全信息的兩個(gè)狀態(tài)(或開(kāi)關(guān)量的兩個(gè)值)對(duì)于行車的作用是炯然不同的。其中一個(gè)狀態(tài)是允許車輛運(yùn)行的，另一個(gè)狀態(tài)是禁止車輛運(yùn)行的。例如控制信號(hào)機(jī)的信息，一個(gè)是關(guān)閉信號(hào)的信息、禁止車輛運(yùn)行，另一個(gè)是開(kāi)放信號(hào)的信息，允許車輛運(yùn)行；再如軌道電路的狀態(tài)信息，軌道電路占用狀態(tài)是禁止車輛運(yùn)行(駛?cè)?的，軌道電路空閑狀態(tài)是允許車輛運(yùn)行(駛?cè)?的。我們強(qiáng)調(diào)把安全信息的兩個(gè)狀態(tài)分成禁止運(yùn)行狀態(tài)和允許運(yùn)行狀態(tài)其重要意義在于；凡是參與產(chǎn)生、傳送和處理安全信息的器件、部件或系統(tǒng)等硬件必然有兩個(gè)狀態(tài)，分配其中一個(gè)狀態(tài)與禁止運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，另一狀態(tài)與允許運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，我們要求這類硬件當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，處于禁止運(yùn)行狀態(tài)的可能性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于處于允許運(yùn)行狀態(tài)的可能性。顯然，處于禁止遠(yuǎn)行狀態(tài)的故障有利于行車安全，所以稱這種故障為安全側(cè)故障，而處于允許運(yùn)行狀態(tài)的故障則可能危及行車安全，則稱這種故障為危險(xiǎn)側(cè)故障。所謂故障—安全，就是發(fā)生安全側(cè)故障的可能性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于發(fā)生危險(xiǎn)側(cè)故障的可能性。實(shí)際上，有兩類具有兩個(gè)狀態(tài)的硬件，一類是在發(fā)牛故障后出現(xiàn)任一狀態(tài)的慨率相等或接近，我們稱這類硬件為對(duì)稱性硬件，例如普通的電子開(kāi)關(guān)電路就屬予對(duì)稱性硬件。另一類硬件是在發(fā)生故障后出現(xiàn)某一狀態(tài)的概率遠(yuǎn)大于出現(xiàn)另—狀態(tài)的概率，我們稱這類硬件為非對(duì)稱性硬件，例如以后將要介紹的安全型繼電器就屬于非對(duì)稱性硬件。只有非對(duì)稱件硬件才可作為故障—安全硬件使用。在聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)中，處理安全信息的部分必須具有故障—安全性能。從信息處理角度來(lái)看，由于信息具有開(kāi)關(guān)件，可用二值邏輯量來(lái)表述，因此，所謂聯(lián)鎖就是聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)的輸入量和輸出量之間為了滿足行車安全要求必須實(shí)現(xiàn)的邏輯關(guān)系．而聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)本身則是實(shí)現(xiàn)這一關(guān)系的處理機(jī)。實(shí)際上，聯(lián)鎖還具有時(shí)序性質(zhì)，例如在形成信號(hào)機(jī)的開(kāi)放信息之前必須檢查進(jìn)路在鎖閉狀態(tài)，而進(jìn)路鎖閉狀并不是聯(lián)鎖機(jī)的輸入量，而是聯(lián)鎖機(jī)在處理信息過(guò)程中形成的一個(gè)中間量，包就是聯(lián)鎖機(jī)的內(nèi)部狀念(內(nèi)部邏輯量)，因此聯(lián)鎖機(jī)的輸出量足輸入量和中間量的函數(shù)。從這個(gè)意義上講，聯(lián)鎖機(jī)是一個(gè)時(shí)序邏輯機(jī)。關(guān)于聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)的輸入量、輸出量相中間量的開(kāi)關(guān)性、安全性以及硬件的不對(duì)稱性的概念是十分重要的，在掌握這些概念的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步掌握輸入量與輸出量相中間量的邏輯關(guān)系就容易掌握聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)的構(gòu)成和工作原理了。第三章

繼電器電路基本原理第一節(jié)串并聯(lián)電路

第二節(jié)延時(shí)電路

第三節(jié)自閉電路

第四節(jié)繼電電路的簡(jiǎn)化第五節(jié)站場(chǎng)形網(wǎng)絡(luò)

在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中，利用繼電器的歷史也十分悠久，自1929年發(fā)明繼電集中聯(lián)鎖以來(lái)已經(jīng)60余年了。但隨著電子技術(shù)特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，原來(lái)由電磁繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)正逐漸被數(shù)字集成電路和計(jì)算機(jī)所取代，在鐵路信號(hào)領(lǐng)域里也有同樣的趨勢(shì)。鑒于上述技術(shù)發(fā)展背景，在教材中不準(zhǔn)備就繼電器電路的原理作深入地介紹，而僅對(duì)鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)中常遇到的一些基本繼電器電路知識(shí)作些說(shuō)明，作為分析和設(shè)計(jì)繼電電路的基礎(chǔ)第一節(jié)

串并聯(lián)電路

根據(jù)繼電器接點(diǎn)在電路中的連接方式，繼電器電路可以為串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)(混聯(lián))3種基本形式。一、串聯(lián)電路串聯(lián)電路是指繼電器接點(diǎn)串聯(lián)連接的電路，它的功能是實(shí)現(xiàn)邏輯“與”的運(yùn)算，圖3-1-1是串聯(lián)電路的一個(gè)例了，3個(gè)接點(diǎn)必須同時(shí)閉合才能使MJ吸起。從邏輯功能的角度來(lái)看，接點(diǎn)在電路中的串接順序是任意的，而且中接點(diǎn)端子(例如11，21等)是接向電源一側(cè)還是繼電器線圈一側(cè)也是任意的，但從工程角度來(lái)看．應(yīng)考慮接點(diǎn)的有效利用。例如在圖3-1-1中，接點(diǎn)AJ的后接點(diǎn)可用在別的電路中。二、并聯(lián)電路由幾個(gè)繼電器接點(diǎn)并聯(lián)連接的電路稱做并聯(lián)電路，它的邏輯功能是實(shí)現(xiàn)邏輯“或”。圖3-1-2(a)是3個(gè)接點(diǎn)并聯(lián)連接的例子，其中任何一個(gè)接點(diǎn)閉合都會(huì)使繼電器AJ吸起。從邏輯功電度來(lái)看，只要接點(diǎn)是并聯(lián)連接就可以了，但從工程角度來(lái)看也要考慮接點(diǎn)組的有效利用問(wèn)題。三、串并聯(lián)電路根據(jù)邏輯功能的要求．在電路中有些接點(diǎn)是串聯(lián)連接，有些是并聯(lián)連接，我們稱這類電路為串并聯(lián)電路，圖3—1—2(b)是串并聯(lián)電路的—個(gè)例子。第二節(jié)延時(shí)電路

在由繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，各個(gè)繼電器必須按照一定的先后動(dòng)作順序工作才能達(dá)到頂期的控制目的。我們稱這類繼電電路為時(shí)序電路。在時(shí)序電路中，為了保證繼電器可靠的工作，對(duì)于其中某些繼電器的時(shí)間特性有所要求，一般是要求某些繼電器具有一定的緩放時(shí)間。至于哪些繼電器應(yīng)具有緩放性能，可通過(guò)實(shí)驗(yàn)和時(shí)間分析法來(lái)確定，不過(guò)在多數(shù)情況下可根據(jù)下述情況來(lái)判斷。假設(shè)繼電器A和B具有如下時(shí)序關(guān)系：A↑→B↑→A↓則繼電器A必須采用緩放型的才能保證B的可等吸起。這是因?yàn)锽的勵(lì)磁電路是經(jīng)由A的前接點(diǎn)閉合的，而A的勵(lì)磁電路是經(jīng)內(nèi)B的后接點(diǎn)閉合的。當(dāng)B的勵(lì)磁電路剛剛接通而開(kāi)始動(dòng)作時(shí)，B的后接點(diǎn)立即斷開(kāi)，若A不是緩放型的則它因勵(lì)磁電路被切斷而立即釋放，結(jié)果使繼電器B不能可靠地吸起。A的緩放時(shí)間只要略大于B的銜鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)間就可以了。緩放型繼電器的固有緩放時(shí)間是能滿足這一要求的。在某些特殊情況下若要求繼電器的緩放時(shí)間大于緩放型繼電器的固有緩放時(shí)間，則需采取延時(shí)電路，例如采用在繼電器線圈上并聯(lián)—個(gè)RC電路，如圖3—2—1所示、可以達(dá)到延時(shí)目的。其原理是在繼電器CJ的勵(lì)磁電路被切斷時(shí)，RC電路和繼電器的線圈構(gòu)成了一個(gè)閉合回路，此回路既是電容C的放電回路又是線圈感應(yīng)電流的通路，由于這兩種電流方向一致且使繼電器處于勵(lì)磁狀態(tài)，所以延長(zhǎng)了繼電器保持吸起的時(shí)間。這個(gè)緩放時(shí)間可以通過(guò)電路分析計(jì)算求得。在工程中—般是通過(guò)實(shí)驗(yàn)，改變電阻和電容的數(shù)值而得到預(yù)期的緩放時(shí)間的。在要求延時(shí)較長(zhǎng)且較準(zhǔn)確的場(chǎng)合下，應(yīng)采用專門(mén)的時(shí)間繼電器。在電氣集中聯(lián)鎖系統(tǒng)中采用的時(shí)間繼電器是由電子電路與電磁繼電器相結(jié)合而構(gòu)成的，其型號(hào)為JsBx—850，緩吸時(shí)間分為180、30、13和3s，誤差為±15％。第三節(jié)自閉電路在繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，常常遇到需將某一動(dòng)作記錄下來(lái)為以后的過(guò)程作準(zhǔn)備。例如圖3-3-1(a)是—個(gè)按鈕繼電器的原理電路，當(dāng)按下自復(fù)式按鈕A后，繼電器AJ吸起。4J一旦吸起后就經(jīng)由自已的前接點(diǎn)構(gòu)成另一支路——自閉電路而保持吸起。此時(shí)按鈕接點(diǎn)斷開(kāi)也不致使AJ落下，這就把按鈕的動(dòng)作記錄下來(lái)。因此我們說(shuō)繼電器AJ具有記憶功能。對(duì)于具有自閉電路的繼電器來(lái)說(shuō)，不管它的電路如何復(fù)雜，總是可從各個(gè)接點(diǎn)在電路中發(fā)生作用的時(shí)間而將電路劃分成3部分，如圖3—3—l(b)的虛框所示，這3部分分別稱做啟動(dòng)電路，自閉電路和共用電路。凡是繼電器在吸起時(shí)必須檢查而在吸起后不能再檢的條件(接點(diǎn))只能包括在啟動(dòng)電路中；凡是在繼電器吸起后才需檢查的條件只能包括在自閉電路中；凡是在繼電器整個(gè)勵(lì)磁過(guò)程中一直必須檢查的條件則應(yīng)包括在共用電路中。例如對(duì)于控制進(jìn)站信號(hào)的信號(hào)繼電器YJ來(lái)說(shuō)，在它吸起時(shí)必須檢查進(jìn)站信號(hào)機(jī)的紅燈在點(diǎn)燈狀態(tài)(暫不討論為什么必須檢查)，但信號(hào)一已開(kāi)放后紅燈就熄滅了，因此只能將檢查紅燈的條件列入啟動(dòng)電路中；當(dāng)信號(hào)繼電器吸起后須檢查綠燈在點(diǎn)亮狀態(tài)，顯然，檢查綠燈的條件只能列入自閉電路中。在信號(hào)繼電器燈吸起的全過(guò)程中必須檢查進(jìn)路在空閑狀態(tài)，因此應(yīng)將進(jìn)路中所有軌道繼電器的前接點(diǎn)串接在共用電路中。表2—3—1列出了—些在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中常用的繼電器以供參考。表個(gè)的型號(hào)欄內(nèi)字母的意義如下：“J”為繼電器，“W”為無(wú)極，?！癤”為小型．“C”為插入式，“Z”為整流型，“Y”為有極，“P”為偏極，字頭后的“J”為加強(qiáng)接點(diǎn)，數(shù)字為線圈的電阻值，在阻值前冠以“H”者為緩放型繼電器。在接點(diǎn)欄中，“Q”代表前接點(diǎn)，“H”代表后接點(diǎn)，“D”代表極性定位接點(diǎn)，“F”代表極性反位接點(diǎn)，“J”代表加強(qiáng)接點(diǎn)，數(shù)字代表接點(diǎn)組數(shù)。例如4QH代表該繼電器有4組前后接點(diǎn)組。第四節(jié)繼電電路的簡(jiǎn)化為了滿足邏輯功能的需要，同一個(gè)繼電器的幾個(gè)接點(diǎn)總是要接在不同的電路中。然而一個(gè)繼電器的接點(diǎn)數(shù)量是有限的，如果不注意節(jié)省接點(diǎn)的用量，可能因接點(diǎn)數(shù)量不足而增加復(fù)示繼電器，這是不經(jīng)濟(jì)的。因此，在設(shè)計(jì)繼電器電路時(shí)重要任務(wù)之一是在保證邏輯功能不變的前提下盡可能節(jié)約繼電器接點(diǎn)的用量，也就是說(shuō)．使一個(gè)接點(diǎn)為多條電路共用。這種使接點(diǎn)復(fù)用的工作稱做電路簡(jiǎn)化或電路合并。繼電電路既然可以用邏輯代數(shù)來(lái)表述，那么也可運(yùn)用邏輯代數(shù)的基本定律和運(yùn)算法則先將電路的邏輯表達(dá)式簡(jiǎn)化，而后再根據(jù)簡(jiǎn)化后的邏輯表達(dá)式畫(huà)成繼電電路，這是一種有效的簡(jiǎn)化方法。但在某些情況下運(yùn)用實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)所取得的技巧更為有效，因此，在實(shí)際簡(jiǎn)化過(guò)程中，總是采取理論與經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方法進(jìn)行的。必須強(qiáng)調(diào)指出，簡(jiǎn)化后的電路必須保持邏輯功能的正確性、而不應(yīng)出現(xiàn)錯(cuò)誤的邏輯電路，或者說(shuō)不應(yīng)出現(xiàn)錯(cuò)誤的迂回電路。例如在圖3—4—1中，若將圖(a)的電路簡(jiǎn)化成圖(b)，表面看來(lái)節(jié)省了—個(gè)接點(diǎn)D，但產(chǎn)生了一條虛線所示的錯(cuò)誤的邏輯電路，這是不允許的。若在錯(cuò)誤的邏輯電路的適當(dāng)部位串接一個(gè)阻止該電路導(dǎo)通的二極管如圖(c)所示，則該電路的邏輯功能正確了。繼電器有兩個(gè)狀態(tài)——釋放狀態(tài)(落下?tīng)顟B(tài))和吸起狀態(tài)，在電路圖中只能表達(dá)這兩種狀態(tài)之一。因此應(yīng)有一定規(guī)則以確定電路圖中應(yīng)表現(xiàn)哪一狀態(tài)。電路中繼電器呈現(xiàn)的狀態(tài)稱做通常狀態(tài)，簡(jiǎn)稱做常態(tài)。在不同的系統(tǒng)中，確定常態(tài)的規(guī)則是不一致的，在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中必須遵循以下規(guī)則。1．繼電器的常態(tài)應(yīng)與設(shè)備的常態(tài)一致。信號(hào)布置圖中所反映的設(shè)備狀態(tài)約定為設(shè)備的常態(tài)。例如信號(hào)機(jī)以關(guān)閉狀態(tài)為常態(tài)，道岔以定位為常態(tài)，軌道電路以空閑為常態(tài)等。一、二極管阻斷法在圖3-4-1中巳用過(guò)二極管阻斷法。它的特點(diǎn)是利用二極管單向?qū)щ娞匦允褂鼗仉娐凡恢聦?dǎo)通。在使用這種方法時(shí)，必須慎重選擇二極管在電路中的位置，以便既能保證正確電路的導(dǎo)通又能阻斷迂回電路。應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出，當(dāng)二極管發(fā)生擊穿故障時(shí)就失去了阻斷的作用。若迂回電路的出現(xiàn)會(huì)影響行車安全。則不應(yīng)采用二圾管阻斷法。另外，二極管在電路中會(huì)產(chǎn)生壓降，有可能引起繼電器工作不穩(wěn)定，因此應(yīng)少用這種方法。二、線圈隔離法

以圖3-4-2為例，若為了節(jié)省接點(diǎn)G和H而將圖(a)中的繼電器A和B的電路合并成圖(b)的形式，則產(chǎn)生了一條虛線所示的錯(cuò)誤電路。如果將A的兩個(gè)線圈分開(kāi)使用，那A和B的電路可合并成圖(c)的形式，圖(c)中就不存在錯(cuò)誤的迂回電路了。將繼電器的兩個(gè)線圈獨(dú)立地使用，固然有消除迂回電路的優(yōu)點(diǎn)，但其電能消耗也增加了。假設(shè)每個(gè)線圈的電阻值都是R，串聯(lián)使用時(shí)的電流為I，則繼電器的能耗功率為三、接點(diǎn)組隔離法第五節(jié)站場(chǎng)形網(wǎng)絡(luò)在繼電集中聯(lián)鎖系統(tǒng)中，有些繼電器電路中所檢查的條件是關(guān)于進(jìn)路中的監(jiān)控對(duì)象的狀態(tài)的。例如在信號(hào)繼電器的電路中要檢查所防護(hù)進(jìn)路中道岔位置正確和進(jìn)路空閑。如果下行進(jìn)以信號(hào)機(jī)所防護(hù)的列車進(jìn)路如圖3-5-1(a)所示。那么控制該信號(hào)機(jī)的信號(hào)繼電器XJ的電路中檢查道岔狀態(tài)和近路空閑的部分如圖3-5-1(b)所示。在這里，特意地將電路圖形畫(huà)成站場(chǎng)形狀，以便將檢查的條件參照信號(hào)布置圖接入電路的對(duì)應(yīng)位置處。例如無(wú)論建立哪條進(jìn)路都要檢查無(wú)岔區(qū)段AG和道岔區(qū)段1-3DG空閑，所以將軌道繼電器AGJ和1-3DGJ的前接點(diǎn)按地理位置接入電路的共同部分，而將檢查股道空閑的條件分別接入各自的電路中。同理，將各道岔表示繼電器的接點(diǎn)接在相應(yīng)的位置處。站場(chǎng)形網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是繼電器電路化簡(jiǎn)后的特例，例如就上述的XJ電路而論，若對(duì)應(yīng)3條進(jìn)路分別畫(huà)出相應(yīng)地3條電路．則在這3條電路中應(yīng)分別接入AGJ的接點(diǎn)，有了站場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的概念后則僅在電路的共用部分接入一個(gè)AGJ的接點(diǎn)就可以了，所謂共同部分就意味著合并。有了站場(chǎng)形網(wǎng)絡(luò)的概念后，對(duì)于分析和設(shè)計(jì)電路就方便多了。在繼電集中聯(lián)鎖系統(tǒng)中，許多繼電器電路具有站場(chǎng)形網(wǎng)絡(luò)形式，而且將許多網(wǎng)絡(luò)畫(huà)在同一紙面上，表面上看去十分復(fù)雜，這對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，往往造成不如從何入于分析的局面。實(shí)際上，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間一般只有時(shí)序邏輯的聯(lián)系(即繼電器接點(diǎn)的相互控制)，而沒(méi)有電路的連接，如果有些連接也只是簡(jiǎn)化電路的結(jié)果。因此，在分析電路時(shí)應(yīng)將各個(gè)網(wǎng)絡(luò)區(qū)別開(kāi)來(lái)一一研究。就一個(gè)具體網(wǎng)絡(luò)來(lái)說(shuō)，盡管在網(wǎng)絡(luò)上連接著多個(gè)繼電器，但它畢竟是由這些繼電器的各自網(wǎng)絡(luò)合并而成的，在分析時(shí)應(yīng)找出合并的技巧所在，將網(wǎng)絡(luò)再分解成各個(gè)繼電器的網(wǎng)絡(luò)，就容易分析電路的邏輯功能和電路結(jié)構(gòu).第三章鐵道信號(hào)安全技術(shù)第一節(jié)安全技術(shù)概述第二節(jié)安全性與可靠性第三節(jié)信號(hào)安全技術(shù)分類第四節(jié)常用繼電器安全電路第五節(jié)安全性理論發(fā)展簡(jiǎn)介第一節(jié)安全技術(shù)概述自從產(chǎn)業(yè)革命以來(lái)，各種能源與動(dòng)力機(jī)械相繼出現(xiàn)。推動(dòng)人類社會(huì)由農(nóng)業(yè)社會(huì)進(jìn)入工業(yè)社會(huì)．昔日的手工業(yè)生產(chǎn)方式讓位給工業(yè)化的大生產(chǎn)。在生產(chǎn)過(guò)程中，人身傷亡和設(shè)備事故也伴隨而來(lái)，安全生產(chǎn)愈來(lái)愈成為社會(huì)普遍關(guān)注的問(wèn)題。保證安全生產(chǎn)總是從兩個(gè)方面采取措施，一是制訂并嚴(yán)格執(zhí)行安全操作規(guī)程：二是采取安全技術(shù)措施。隨著生產(chǎn)和科技的發(fā)展．用安全技術(shù)手段保證生產(chǎn)的安全愈來(lái)愈占有重要地依。

安全技術(shù)是在汲取血的教訓(xùn)的基礎(chǔ)上發(fā)展進(jìn)步的?；疖嚨念嵏?，飛機(jī)的失事，核反應(yīng)堆的漏泄以及其它領(lǐng)域的事故無(wú)不引起人們對(duì)安全的極大關(guān)注，迫使入們盡可能采取技術(shù)措施及時(shí)地識(shí)別、消除或減輕系統(tǒng)中的危險(xiǎn)因素。實(shí)踐證明，應(yīng)用安全技術(shù)的費(fèi)用只占整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)費(fèi)用的1％～2％，在對(duì)安全要求特別嚴(yán)格的系統(tǒng)里(包括鐵路系統(tǒng))也只占3－5％。安全技術(shù)首先是從鐵路信號(hào)開(kāi)始的，而已是以鐵道歷史和當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)水平為背景不斷發(fā)展和進(jìn)步的。早在1825年世界上出現(xiàn)了第一條鐵路——英國(guó)的斯托克頓一達(dá)林頓(stockon—Darlington)鐵路，當(dāng)時(shí)在夜間是用車站窗口的蠟燭燭光指揮行車的，約定以燭光點(diǎn)亮作為停車信號(hào)、以燭光熄滅作為允許運(yùn)行信號(hào)。由于燭光常被風(fēng)吹滅而發(fā)生多次冒進(jìn)停車地點(diǎn)的行車事故，從那時(shí)起人們就開(kāi)始研究安全對(duì)策了。

1841年倍雷戈里發(fā)明了易于被司機(jī)辨認(rèn)的臂板信號(hào)機(jī)，它模仿人們舉起手臂發(fā)出信號(hào)的動(dòng)作，并約定以舉起臂板作為停車信號(hào)。但是由于牽引臂板動(dòng)作的導(dǎo)線常發(fā)生折斷故障，在應(yīng)發(fā)出停車信號(hào)時(shí)而不能發(fā)出停車信號(hào)，從而使列車冒進(jìn)信號(hào)而造成傷亡事故，于是人們開(kāi)始意識(shí)到應(yīng)使設(shè)備在發(fā)生故障的情況下，造成的后果應(yīng)導(dǎo)向安全方面，也稱做安全側(cè)。在這種認(rèn)識(shí)的指導(dǎo)下，改進(jìn)后的臂板信號(hào)機(jī)能夠在操縱系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)借助重力自動(dòng)地恢復(fù)到發(fā)出停車信號(hào)的位置。從此，故障導(dǎo)向安全成為鐵路信號(hào)領(lǐng)域必須貫徹的原則，鐵路信號(hào)安全技術(shù)便以故障—安全為核心逐步發(fā)展起來(lái)。在這一章里將著重介紹現(xiàn)有鐵路信號(hào)系統(tǒng)中，特別是繼電集中聯(lián)鎖系統(tǒng)中的安全技術(shù)，順便介紹為實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖電子化而進(jìn)行的安全技術(shù)的研究情況。至于近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展而研究出來(lái)的一些新的安全技術(shù)，將在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中介紹。第二節(jié)安全性與可靠性

在討論安全技術(shù)之前，有必要就安全性和可靠性的概念作些解釋，以便在討論安全技術(shù)時(shí)不致使兩者混淆。

安全性和可靠性是有區(qū)別的。其區(qū)別首先在于目的性或者功能性的不同，安全性是以防止人身傷亡和財(cái)產(chǎn)損失為目的的。例如在鐵路信號(hào)領(lǐng)域中的各種聯(lián)鎖設(shè)備，它們本身就是用技術(shù)手段保證行車安全的設(shè)備，因此稱做安全設(shè)備：而調(diào)度集中設(shè)備的功能在于使列車調(diào)度人員借助技術(shù)手段及時(shí)地了解調(diào)度區(qū)段內(nèi)列車的運(yùn)行情況并指揮列車運(yùn)行，所以它是以提高運(yùn)輸能力為目的的設(shè)備，不能稱為安全性設(shè)備而是非安全性設(shè)備。

安全設(shè)備的安全性高低取決于采用安全技術(shù)的完備程度。例如，未配備軌道電路的電鎖器聯(lián)鎖設(shè)備。因?yàn)椴荒軝z查進(jìn)路上是否有車，所以總是存在著發(fā)生列車沖撞的危險(xiǎn)因素。近年來(lái)，由于經(jīng)濟(jì)節(jié)電的軌道電路的誕生，裝有電鎖器聯(lián)鎖的車站上，增設(shè)到發(fā)線軌道電路，提高了電鎖器聯(lián)鎖設(shè)備的安全程度。繼電集中聯(lián)鎖設(shè)備遠(yuǎn)比電鎖器聯(lián)鎖設(shè)備更具有安全性，就是因?yàn)榍罢卟捎昧烁陚涞陌踩夹g(shù)。評(píng)價(jià)鐵路信號(hào)設(shè)備的安全性，不僅要考察它的功能、安全技術(shù)的完備程度，還要考察發(fā)生故障時(shí)造成的后果是否危及行車安全，具有故障—安全性能。在鐵路信號(hào)領(lǐng)域里，不具有故降—安全性能的設(shè)備不能稱做安全設(shè)備?？煽啃允侵冈O(shè)備或系統(tǒng)在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。可靠性是以維護(hù)系統(tǒng)的功能正常執(zhí)行為目的的。安全性和可靠性在概念上是不一樣的。然而有一種觀點(diǎn)認(rèn)為提高系統(tǒng)的可靠性就是提高了系統(tǒng)的安全性，甚而認(rèn)為可用提高系統(tǒng)的可靠件來(lái)取代系統(tǒng)的安全性。對(duì)于這種觀點(diǎn)需作些分析。就某一具體安全設(shè)備來(lái)說(shuō)，如果它的可靠性很低而經(jīng)常發(fā)生故障，那么它就失去了保障行車安全的功能。但由于設(shè)備具有故障—安全性能，所以設(shè)備故障本身不會(huì)造成行車的危險(xiǎn)。然而在設(shè)備故障期間行車的安全得不到技術(shù)保障也是危險(xiǎn)的，從這個(gè)意義上講，提高設(shè)備的可靠性是提高了行車的安全性而不是提高了技術(shù)設(shè)備的安全性。再如，電鎖器聯(lián)鎖設(shè)備的安全功能是不及繼電集中聯(lián)鎖設(shè)備的，但在某些情況下，電鎖器聯(lián)鎖設(shè)備的可靠可能高于繼電集中聯(lián)鎖設(shè)備，從這個(gè)對(duì)比中也能看出可靠性和安全性是不同的兩個(gè)概念。對(duì)于安全功能完善的設(shè)備來(lái)說(shuō)，能否認(rèn)為采用高可靠技術(shù)就不考慮設(shè)備的故障后果呢?或者說(shuō)用高可靠技術(shù)代替故障—安全技術(shù)呢?對(duì)于鐵路的安全設(shè)備而論，這是不可取的，這是因?yàn)椴捎眠^(guò)高的可靠性技術(shù)在經(jīng)濟(jì)上是不合理的，而且再好的可靠性技術(shù)也不能保證不發(fā)生故障。因此仍應(yīng)采用故障—安全技術(shù)，不致因故障而危及行車安全，而且這是能夠做到的。以上強(qiáng)調(diào)了安全性和可靠性的區(qū)別，但這并不是說(shuō)采用某種技術(shù)只能提高系統(tǒng)的可靠性而不能提高安全性，或者只能提高安全性而不能提高可靠性。例如在電動(dòng)轉(zhuǎn)轍機(jī)中采用雙重內(nèi)鎖閉技術(shù)，它既提高了鎖閉的可靠性，又不致在發(fā)生一處斷桿的故障時(shí)產(chǎn)生尖軌解鎖的危險(xiǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了故躥—安全的要求。最后應(yīng)當(dāng)指出，以上是結(jié)合鐵路信號(hào)設(shè)備討論的。在其他領(lǐng)域里，可靠性和安全性的概念和界限可能并非如此明顯，以飛機(jī)來(lái)說(shuō)，它的可靠性和安全性就不能按上述的概念來(lái)理解。第三節(jié)信號(hào)安全技術(shù)分類在不同的領(lǐng)域里、安全性已受到普遍重視，但由于各個(gè)領(lǐng)域里所確定的安全狀態(tài)不同，所以來(lái)用的安全技術(shù)也是不同的。又由于許多安全技術(shù)是通過(guò)實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)積累而發(fā)展起來(lái)的，因此，安全技術(shù)并不是從發(fā)展的開(kāi)始就有清晰的分類。將各種安全技術(shù)歸納整理使之體系化是從70年代開(kāi)姑的、日本學(xué)者奧村幾正根據(jù)安全對(duì)策所能達(dá)到的目標(biāo)，將各種安全技術(shù)作了分類。在這個(gè)分類中包括了故障檢測(cè)技術(shù)和冗余技術(shù)，實(shí)際上它們也是可靠性技術(shù)的主要內(nèi)容。下面根據(jù)奧村的分類法結(jié)合我國(guó)鐵路信號(hào)的安全技術(shù)作些說(shuō)明。一、防誤辦技術(shù)在有人介入的系統(tǒng)里，減少和防止操作失誤或者在錯(cuò)誤操作下仍使系統(tǒng)處于安全狀態(tài)的技術(shù)稱做防誤辦技術(shù)。(一)防止誤操作在車站信號(hào)控制系統(tǒng)中，當(dāng)用體力操縱道岔轉(zhuǎn)轍設(shè)備和信號(hào)機(jī)時(shí)，防止錯(cuò)誤操作的方法是在操作握柄上加上鎖閉設(shè)備。最初是在道岔握柄與信號(hào)握柄之間用機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖。當(dāng)?shù)啦砦恢?與道岔握柄的位置相對(duì)應(yīng))不在規(guī)定的位置時(shí)，利用機(jī)械鎖簧將信號(hào)握柄鎖在定位，使其不能扳動(dòng)，也就不能開(kāi)放信號(hào)。當(dāng)?shù)啦戆獾揭?guī)定的位置，再扳動(dòng)信號(hào)握柄使信號(hào)開(kāi)放后，則信號(hào)握柄又將道岔握柄鎖在規(guī)定的位置使其不能扳動(dòng)。這種在握柄上用機(jī)械方法實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖的方法稱做握柄鎖。實(shí)踐證明，在扳動(dòng)握柄時(shí)可能因用力過(guò)大而破壞了握柄鎖而造成聯(lián)鎖失效。為了克服這一缺點(diǎn)，對(duì)握柄結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，在扳動(dòng)握柄之前必須先用腕力握緊“閉止把”才能扳動(dòng)握柄，于是將握柄之間的聯(lián)鎖轉(zhuǎn)移到“閉止把”之間的聯(lián)鎖。由于腕力總是比臂力小得多，不致因腕力過(guò)大而造成聯(lián)鎖的失效，這在防誤操作的技術(shù)上前進(jìn)了一大步。目前我國(guó)在非集中聯(lián)鎖系統(tǒng)中采用的道岔握柄和信號(hào)握柄仍沿用閉止把聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)鎖閉的器械是電鎖器。(二)誤辦無(wú)危險(xiǎn)在采用動(dòng)力轉(zhuǎn)轍機(jī)和色燈信號(hào)機(jī)的情況下．道岔和信號(hào)機(jī)之間的聯(lián)鎖可用聯(lián)鎖電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，操作人員可用小型的按鈕控制動(dòng)力轉(zhuǎn)轍機(jī)和信號(hào)機(jī)。但是對(duì)按鈕的操作僅僅反映了操作意圖，并不是道岔和信號(hào)機(jī)必然隨著動(dòng)作，因?yàn)槁?lián)鎖電路保證了在錯(cuò)誤的操作時(shí)也不致造成聯(lián)鎖失效，即操作失誤也不致造成危及行車安全的后果。這就是誤辦不生效的意義。從安全技木來(lái)看，這是向前發(fā)展的重大—步。這里必須強(qiáng)調(diào)指出，所謂誤辦無(wú)危險(xiǎn)僅僅是保證誤辦時(shí)不會(huì)產(chǎn)生危及行車安全的后果，但并不是說(shuō)誤辦后不產(chǎn)生任何不利的后果。例如，本來(lái)計(jì)劃辦理向1股道的接車進(jìn)路而錯(cuò)誤地辦理了向2股道的接車進(jìn)路，如果聯(lián)鎖條件滿足，向2股接車也是安全的，但畢競(jìng)違背了原來(lái)的計(jì)劃。會(huì)造成運(yùn)輸效益上的損失。因此，盡管誤辦無(wú)危險(xiǎn)也應(yīng)防止誤操作。但采取的措施是有區(qū)別的．目前采取的措施主要是：第一，使按鈕外形及其在控制臺(tái)上的布置力求醒目易辨，減少錯(cuò)誤操作的可能；第二，采取雙按鈕制，即任何操作意圖原則上用按壓兩個(gè)按鈕來(lái)體現(xiàn)，這樣可以防止因誤動(dòng)了一按鈕而產(chǎn)生有效的操作信息，第三，隨著技術(shù)的進(jìn)步，提高建立進(jìn)路自動(dòng)化的程度，即減少操作人員的介入。這樣既減少了誤操作的機(jī)會(huì)，又提高操作效率。在控制系統(tǒng)中，通過(guò)技術(shù)手段減少人的介入是提高系統(tǒng)的安全性和可靠性的重要途徑。二、故障――安全技術(shù)在以前各章中已提出并用到了故障—安全的概念。那么故障—安全技術(shù)就是當(dāng)器件、部件和系統(tǒng)發(fā)生故障不致產(chǎn)生危險(xiǎn)側(cè)輸出的技術(shù)。在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中常用的故障—安全技術(shù)有以下幾種：(一)重力法物體被外力拾高而獲得位能，當(dāng)外力消失時(shí)物體因自身重力而落下，失去了位能。將失能狀態(tài)與安全側(cè)相對(duì)應(yīng)就是以重力法實(shí)現(xiàn)故障—安全的技術(shù)。利用此法的代表性器械有安全型繼電器、電鎖器、臂板信號(hào)機(jī)以及道口欄木等.(二)閉合電路法以電路斷開(kāi)對(duì)應(yīng)安全側(cè)，以電路閉合對(duì)應(yīng)危險(xiǎn)側(cè)是最基本的安全技術(shù)。繼電電路發(fā)生電路斷開(kāi)的故障遠(yuǎn)多于發(fā)生電路閉合的故障，而且閉合電路法的安全對(duì)應(yīng)原則是與安全型繼電器的安全對(duì)應(yīng)原則一致的。只有采用閉路法和安全型繼電器相配合才能達(dá)到故障—安全的目的。(三)鎖閉法鎖閉法也就是實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖的方法。例如用聯(lián)鎖方法可以使誤操作不致產(chǎn)生危險(xiǎn)后果：在開(kāi)放信號(hào)時(shí)須檢各種聯(lián)鎖條件，任何一個(gè)條件因故障而不能滿足則不能開(kāi)放信號(hào)等，都包含了故障—安全的意思。三、危險(xiǎn)側(cè)故障率最小化技術(shù)在有些情況下采取的安全措施不具有故障－安全的含義，但可使發(fā)生危險(xiǎn)側(cè)的故障概率減少，這種技術(shù)稱做危險(xiǎn)側(cè)故障率最小化技術(shù)。這種技術(shù)在電路混線防護(hù)中常常用到，具體用法將在安全電路中介紹。四、故障軟化技術(shù)(一)燈光顯示轉(zhuǎn)移當(dāng)綠燈或黃燈因電路故障而滅燈時(shí)自動(dòng)點(diǎn)亮紅燈給出停車信號(hào)，使信號(hào)機(jī)仍具有防護(hù)進(jìn)路的功能。當(dāng)然，上述技術(shù)也可歸納在故障—安全一類中。若能使信號(hào)燈光在故障時(shí)按顯示級(jí)別順序降級(jí)使用，更顯出故障軟化的性質(zhì)。(二)引導(dǎo)信號(hào)在進(jìn)站信號(hào)機(jī)因故障而不能給出進(jìn)行信號(hào)時(shí)，準(zhǔn)許用引導(dǎo)信號(hào)引導(dǎo)列車降速駛?cè)胲囌尽?三)故障解鎖因軌道電路故障或停電而使進(jìn)路不能正常解鎖時(shí)，允許在值班人員確認(rèn)安全的情況下人工解鎖。(四)變通進(jìn)路的使用在基本進(jìn)路因故障而不能使用時(shí)，可使用變通進(jìn)路完成作業(yè)。五、故障檢測(cè)與診斷技術(shù)故障檢測(cè)與診斷技術(shù)是能盡快地發(fā)現(xiàn)故障，以便及時(shí)修復(fù)或投入備份，使系統(tǒng)恢復(fù)功能或者給出安全側(cè)輸出的技術(shù)。故障檢測(cè)是指僅能發(fā)現(xiàn)故障而不確定故障所在部位的技術(shù)，故障診斷技術(shù)是指不僅能發(fā)現(xiàn)故障而且能指明故障所在部位的技術(shù)。在繼電集中聯(lián)鎖系統(tǒng)中，利用聲響和表示燈反映電路故障的措施是比較完善的，但若對(duì)于電路不熟悉的入員，借助表示燈也不易判斷出故障的部位，近年來(lái)出現(xiàn)了用微型計(jì)算機(jī)對(duì)繼電聯(lián)鎖設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)和診斷的裝置。六、冗余技術(shù)利用額外的備份以提高系統(tǒng)的可靠性和安全性的技術(shù)稱做冗余技術(shù)。雙燈絲燈泡和電源雙重化(兩路電源)等都是冗余技術(shù)的例子。在微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中采用冗余技術(shù)是提高系統(tǒng)的可靠性和安全性的重要措施。七、減載使用將實(shí)際使用值降到額定值以下的一種措施稱做減載使用。例如將信號(hào)燈泡的端電壓降到額定電壓的85％的以延長(zhǎng)燈泡的壽命，減少了滅燈事故。八、應(yīng)急頂替應(yīng)急頂替是冗余技術(shù)的一種特例。它是用功能較低的備份在主設(shè)備發(fā)生故障時(shí)臨時(shí)代替主設(shè)備的技術(shù)。例如在歷史上曾為進(jìn)站信號(hào)機(jī)單獨(dú)設(shè)置一組備用的直流電源，當(dāng)主電源停電時(shí)，用備用電源為紅燈供電以保證進(jìn)站信號(hào)機(jī)不滅燈。后來(lái)由于采用了雙重化電源，以致極少使用備用的直流電源。另外直流備用電源給維護(hù)工作帶來(lái)許多不便，所以目前多已陶汰廠。目前盡管采用了雙重電源，但仍有短時(shí)停電的現(xiàn)象發(fā)生。在停電期間關(guān)于道岔的位置也無(wú)法通過(guò)表示燈來(lái)確認(rèn)了。但在停電期間，仍要由人力就地板動(dòng)道岔而排列進(jìn)路的，由于失去了道岔表示，不得不對(duì)道岔的實(shí)際位置在現(xiàn)場(chǎng)逐個(gè)地檢查，這就增加了工作難度，延長(zhǎng)了排列進(jìn)路的時(shí)間。因此，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，為道岔表示電路提供不停電電源還是有益的。第四節(jié)常用繼電器安全電路在繼電器電路中的故障有；熔斷器燒毀、斷線、脫焊、擰接螺絲松脫、線圈燒壞、接點(diǎn)接觸不良、器件失效、插接件接觸不良、線間絕緣不良而短路，線路混入電源等。故障種類雖然很多，但就其對(duì)電路的影響來(lái)說(shuō)為兩大類：一類是使電路開(kāi)路的故障，一類是使電路短路故障。習(xí)慣上稱開(kāi)路故障為斷線故障。稱短路故障為混線故障。斷線故障會(huì)導(dǎo)致處于吸起的繼電器錯(cuò)誤地落下或使應(yīng)當(dāng)勵(lì)磁吸起的繼電器不能吸起；混線故障可能使不應(yīng)吸起的繼電器錯(cuò)誤的吸起或者使已吸起的繼電器不能及時(shí)正確地落下。研究繼電器電路的安全性主要是解決斷線防護(hù)和混線防護(hù)問(wèn)題。

一、斷線(開(kāi)路)防護(hù)電路統(tǒng)計(jì)表明，電路的斷線故障遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)混線故障，根據(jù)這一特點(diǎn)，必須按閉合電路法設(shè)計(jì)繼電器電路，在發(fā)生斷線故障時(shí)使繼電器落下以達(dá)到故障—安全的目的。下面考察圖4-4-1所示的兩個(gè)簡(jiǎn)單電路。它們的邏輯功能是等效的，即FJ是J的復(fù)示繼電器，但兩者的結(jié)構(gòu)是不一樣的，圖(a)符合閉合電路原理，無(wú)論電路的何處發(fā)生斷線故障都導(dǎo)致FJ在落下?tīng)顟B(tài)，所以具有故障—安全性能。圖(b)是利用接點(diǎn)J構(gòu)成FJ的線圈的旁路而使FJ落下的，稱做旁路控制電路，當(dāng)旁路電路發(fā)生斷線故障時(shí)反而FJ錯(cuò)誤吸起而導(dǎo)向危險(xiǎn)側(cè)。這就是安全電路不能采用旁路控制電路的道理按閉合電路原理設(shè)計(jì)的電路是斷線保護(hù)的基本方法，由于它能對(duì)任何斷線故障均有反映，所以認(rèn)為這種電路對(duì)于斷線故障具有自檢能力。二、混線防護(hù)電路既然繼電器電路是按閉合電路原理設(shè)計(jì)的，那么在混線的故障情況下就有可能使繼電器吸起而導(dǎo)向危險(xiǎn)側(cè)。因此，盡管混線故障遠(yuǎn)少于斷線故障．但也必須慎重地采取防護(hù)措施。實(shí)際上，由于電路結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，若對(duì)電路的各點(diǎn)都進(jìn)行混線分析并采取相應(yīng)的防護(hù)對(duì)策，那是困難的，也是行不通的。長(zhǎng)期實(shí)踐表明，室內(nèi)和繼電器箱內(nèi)的環(huán)境較好，在這些場(chǎng)所只要采取嚴(yán)格的施工工藝，電路是極少發(fā)生混線故障的，因此一般不采取混線防護(hù)措施。而對(duì)于室外的電路部分來(lái)說(shuō)，無(wú)論是用電纜還是其它電線作為連接線時(shí)，發(fā)生混線故障的可能性較大，因此必須采取混線保護(hù)電路。(一)故障—安全混線防護(hù)法1．位置法(也稱做遠(yuǎn)端供電法)，是針對(duì)繼電器電路的2條室外電線之間的混線而采取的措施。例如，在圖4-4-2中的兩個(gè)電路在邏輯功能上是等效的，但在結(jié)構(gòu)上則不相同．其中圖(a)的繼電器和電源均在室外可能發(fā)生混線故障的地點(diǎn)(如虛線處)的一側(cè)，當(dāng)發(fā)生混線故障時(shí)，繼電器將無(wú)條件地吸起，這是十分危險(xiǎn)的。在固(b)中，繼電器和電源設(shè)在可能混線點(diǎn)的兩側(cè)，當(dāng)發(fā)生混線故障時(shí)，一方面使繼電器線圈短路，另一方面在接點(diǎn)DB閉合的情況下也使電源處的熔斷器燒毀，從面使繼電器落下，導(dǎo)向安全側(cè)?？傊恢梅ǖ年P(guān)鍵在于繼電器和電源必須分設(shè)在可能混線位置的兩側(cè)。2．極性法。此法是針對(duì)室外電路混入電源線而采取的措施。圖4-4-3是采用極性法的電路舉例。該電路是反映列車接近車站狀態(tài)的。電路中用了兩個(gè)偏極繼電器。每個(gè)繼電器的兩個(gè)線圈并聯(lián)后再極性相反地串聯(lián)在電路中，這樣在電源電壓(24v)不變的情況下仍能可靠動(dòng)作。當(dāng)列車未駛?cè)氲谝唤咏鼌^(qū)段1JG時(shí)。接近軌道繼電器1JGJ和2JGJ均在吸起狀態(tài)，此時(shí)根據(jù)電路中的電流極性使第一接近表示繼電器1JBJ吸起．2JBJ落下。當(dāng)列車駛?cè)?JG后，1JGJ落下并以其接點(diǎn)改變了電路中的電流方向，于是1JBJ落下，2JBJ吸起。當(dāng)列車駛?cè)?JG時(shí)，2JGJ落下。切斷了電路電源使1JBJ和2JBJ都落下。因此，1JBJ和2JBJ的動(dòng)作能夠反映列車接近車站的情況。該電路中的2條線路分別稱做去線(Q)和回線(H)。在列車末駛?cè)?JG時(shí)，若在Q線上混入電源正極(KZ)，則因該混入的電源極性與原來(lái)Q線上的極性一致，則1JBJ和2JBJ仍保持原來(lái)的狀態(tài)。當(dāng)列車駛?cè)?JG時(shí)，混入的KZ與電源KF之間形成短狀態(tài)，使熔斷器燒毀，接近表示繼電器均落下而導(dǎo)向安全側(cè)。若在列車末駛?cè)?JG之前而在Q線上混入電源負(fù)極(KF)，則電源立即短路。若列車駛?cè)?JG之后才在Q線上混入KF，則接近表示繼電器能保持正確的動(dòng)作。同樣可以分析，當(dāng)H線上混入電源KZ時(shí)電路也是安全的。

(二)減少危險(xiǎn)側(cè)故障率的混線防護(hù)法1．雙斷法。它是兩個(gè)繼電器電路之間混線的防護(hù)措施。例如在圖4-4-4(a)中，苦繼電器1DBJ和3DBJ的Q線之間發(fā)生混線故障，則3DBJ將錯(cuò)誤地吸起。若在電路的Q線和H線上都接入同樣的控制接點(diǎn)．如圖(b)所示，則Q線之間發(fā)生混線故障時(shí)3DBJ也不致錯(cuò)誤吸起。這種在去線和回線上接入同樣控制條件的方法也就是控制電源的兩極的方法，習(xí)慣上稱做雙斷法或雙極控制法。雙斷法只能是將單一的混線故障掩蔽起來(lái)，使它不致造成危險(xiǎn)后果，但是不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)該混線故障。若在Q線發(fā)生故障期間又發(fā)生了H線之間的混線故障，即發(fā)生了故障累積的情況，那么雙斷法也不能保證繼電器不致錯(cuò)誤吸起。因此，雙斷法只是一種減少危險(xiǎn)側(cè)故障率的方法。獨(dú)立電源法。獨(dú)立電源法也稱做電源隔離法。從雙斷法的分析中可以看出，在混線故障情況下導(dǎo)致繼電器錯(cuò)誤吸起的原因在于多個(gè)繼電器共用一個(gè)電源造成的，如果每個(gè)繼電器有各自的電源且沒(méi)有公共回線，那么任何兩條線路混線都不會(huì)構(gòu)成錯(cuò)誤的閉合電路而使繼電器吸起。但是為每個(gè)繼電器設(shè)置獨(dú)立的直流電源是不經(jīng)濟(jì)的，因此在直流電源中采用獨(dú)立電源法沒(méi)有得到推廣。然而在交流電源中利用變壓器實(shí)現(xiàn)電源隔離比較經(jīng)濟(jì)，例如軌道電路和信號(hào)機(jī)燈泡電路都采用了獨(dú)立的變壓器。當(dāng)然，采用獨(dú)立交壓器也便于電壓的調(diào)整。分路法當(dāng)繼電器處于落下?tīng)顟B(tài)時(shí),設(shè)法接通繼電器線圈的分路線，防因混入電源而錯(cuò)誤吸起來(lái)。下面是分路法的一個(gè)例子，繼電器KJF是接點(diǎn)KJ的復(fù)示繼電器，當(dāng)KJ落下時(shí)利用其后接點(diǎn)接通一條相當(dāng)了KJF線圈分路線的電路。這條分路不影響電路正常工作，但當(dāng)Q線混入電源正極時(shí)，電源因分路線的存在而短路，以致熔斷器燒毀而使繼電器不能錯(cuò)誤吸起。分路法納缺點(diǎn)在于分路線是否斷線或阻值增大得不到檢查，所以不屬于故陣—安全電路。第五節(jié)安全性理論發(fā)展簡(jiǎn)介1.故障—安全理論的發(fā)展從計(jì)算機(jī)時(shí)代開(kāi)始，便開(kāi)始了對(duì)電子系統(tǒng)的可靠性和安全性的研究。20世紀(jì)50年代，香農(nóng)、漢明、莫耳和馮諾曼等人為編碼理論與冗余技術(shù)的研究為可靠性理論的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。自60年代后期，一些日本學(xué)者為了實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖系統(tǒng)的電子化曾研究了故障—安全系統(tǒng)的一般邏輯理論，先進(jìn)行了二值故障—安全邏輯理論的研究。假設(shè)存在著只有故障—安全的“與”、“或”和“非”電子器件．統(tǒng)稱做非對(duì)稱器件，研究的目的是用這類器件構(gòu)成故障。安全系統(tǒng)的必要條件和組合方法。理論證明，在一定條件下用非對(duì)稱器件可以構(gòu)成故障—安全系統(tǒng)的。

用二值非對(duì)稱器件構(gòu)成邏輯系統(tǒng)既復(fù)雜又不易設(shè)計(jì)，所以曾提出過(guò)三值邏輯理論。在二值邏輯理淪巾有一種6型理論，它規(guī)定3個(gè)邏輯值{1、φ、0}分別與正電平、零電平和負(fù)電平相對(duì)應(yīng)，并當(dāng)器件發(fā)生故障時(shí)其輸出必為φ。φ型理論的“與”、“或”和“非”的定義如下：任何一個(gè)三值邏輯器件發(fā)生故障時(shí)其輸出為φ，而以φ作為“與”門(mén)的輸入時(shí)其輸出只能是φ或0；以φ作為“或”和“非”門(mén)的輸入時(shí)將不影響其不確的輸出。因此，若將1對(duì)危險(xiǎn)側(cè)，器件發(fā)生故障時(shí)將不會(huì)造成危險(xiǎn)側(cè)的輸出。嚴(yán)格的理論分析證明了這一結(jié)論的正確件。然而三值邏輯器件不僅亦具有三個(gè)狀態(tài)，而且必須在故障時(shí)導(dǎo)向零電平，這在制作上遇到了困難，因此，三值邏輯理論沒(méi)有得到實(shí)際應(yīng)用。在用對(duì)稱電子元件構(gòu)成安全電路的研究也取得了進(jìn)展。但這類電路的設(shè)計(jì)是以代碼輸入和代碼輸出為前提的。例如有一種稱做故障—保險(xiǎn)電路，它的定義是：一個(gè)電路是故障—保險(xiǎn)的，如果對(duì)于預(yù)定的故障集合中任一故障，電路的任何代碼輸入不會(huì)產(chǎn)生不正確的代碼輸出。這就意味著，一個(gè)安全側(cè)代碼輸入不會(huì)因故障而產(chǎn)生危險(xiǎn)側(cè)的代碼輸出。在微機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速的今天，試圖用具有故障—安全性能的硬器件設(shè)計(jì)聯(lián)鎖系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上仍看不出有什么優(yōu)越性。2.安全性的定量評(píng)價(jià)對(duì)于保證行車安全的鐵路信號(hào)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，采用了非常完備的安全技術(shù)仍然會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)的事故，盡管是極少的。因此，人們總希望能找到對(duì)安全性進(jìn)行定量評(píng)價(jià)的方法．這對(duì)于設(shè)計(jì)、選型、鑒定、驗(yàn)收和維修都是有指導(dǎo)意義的。特別是在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中越來(lái)越多的使用服從偶發(fā)性失效規(guī)律的電子器件代替服從壽命失效規(guī)律的機(jī)械和電氣器件的情況下，定雖評(píng)估安全性更有迫切件。盡管如此，然而對(duì)于評(píng)估方法的研究進(jìn)展十分緩慢，其原因在于：1．重大危險(xiǎn)事故的發(fā)生次數(shù)極少，因此用常規(guī)的統(tǒng)計(jì)方法處理這類數(shù)據(jù)時(shí)，置信度不高．而且對(duì)得到的定量結(jié)論也難以驗(yàn)證。2．安全性不僅與系統(tǒng)本身有關(guān)．而且涉及到人的操作和維護(hù)因素，如何將這類因素納人評(píng)估方法中也是很難的。3．即使忽略了人的因素而單純地評(píng)估系統(tǒng)的安全性時(shí)，如何把構(gòu)成系統(tǒng)的器件故障率綜合成系統(tǒng)的故障率在計(jì)算上也是困難的。4．即使以概率形式給出定量指標(biāo)，但對(duì)社會(huì)造成的影響，究竟多大的人員傷亡率和財(cái)產(chǎn)損失率能被社會(huì)所接受也是很難測(cè)度的。由此可見(jiàn)，安全性的定量評(píng)估是一件十分復(fù)雜的工作。雖然如此，但這項(xiàng)研究工作早已開(kāi)始，而且有了一定進(jìn)展。下面對(duì)幾種評(píng)估指標(biāo)作些概念性介紹。1、危險(xiǎn)比2、平均危險(xiǎn)故障間隔時(shí)間3、系統(tǒng)的綜合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)第四章電氣集中聯(lián)鎖概述第一節(jié)電氣集中聯(lián)鎖設(shè)備概述第二節(jié)6502電氣集中電路概述第一節(jié)6502