車站信號自動控制系統(tǒng)基礎第一章車站信號控制系統(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安全技術第一章車站信號控制系統(tǒng)的概述第一節(jié)引言第二節(jié)車站信號系統(tǒng)概述第三節(jié)軌道電路的應用第四節(jié)動力轉(zhuǎn)轍機第五節(jié)色燈信號機第六節(jié)聯(lián)鎖系統(tǒng)概述第一節(jié)引言

自有鐵路以來，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)目等作為向乘務人員和行車有關的人員傳達運行條件和命令的信號。從鐵路發(fā)展初期，信號的顯示意義就與安全聯(lián)系在一起。只有當安全條件確實滿足，或者說危機行車安全的因素不存在的條件下，才給予允許信號；反之給出停車信號。安全的條件開始是靠運營管理措施來保證的。

隨著鐵路運輸業(yè)的發(fā)展和科學技術的進步，保證行車安全的措施逐步從管理措施向技術措施過渡，以致發(fā)展成為今天的自動控制系統(tǒng)。由于保證行車安全的技術大部分是和信號相聯(lián)系，所以把用技術手段保證行車安全的系統(tǒng)一般稱為鐵路信號系統(tǒng)，或者稱為鐵路信號。

鐵路信號的主要功能是保證行車安全。隨鐵路信號技術的發(fā)展和應用，鐵路信號已成為提高運輸效率，實現(xiàn)運輸管理自動化和列車運行自動控制以及改善鐵道員工的勞動條件的重要技術手段，從這個意義上，稱鐵路運輸自動化與控制更妥帖。

鐵路信號系統(tǒng)按其應用場所可以分為：車站信號控制系統(tǒng)、編組站調(diào)車控制系統(tǒng)、區(qū)間間隔信號控制系統(tǒng)、鐵路行車指揮控制系統(tǒng)TMS以及列車運行自動控制系統(tǒng)等。教材以車站信號控制系統(tǒng)為內(nèi)容，著重討論了車站信號自動控制系統(tǒng)的具體功能、構(gòu)成原理以及實現(xiàn)方法。第二節(jié)車站信號系統(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)運行所經(jīng)過的徑路，稱為進路。列車或車列是依據(jù)防護進路的信號機的開放通過進路的，即進路必須由相應的信號機來防護，否則可能造成沖突等行車事故。為了保證行車安全，在道岔、進路和信號機三者之間必須建立互相制約的關系。例如：進路上的道岔轉(zhuǎn)到規(guī)定的位置上，進路空閑，敵對進路沒有建立，信號機才開放，否則信號機不能開放。信號機開放后，進路不能再變動，道岔也不能再轉(zhuǎn)換。進路、道岔和信號之間的這種相互制約的關系，稱為聯(lián)鎖關系，簡稱聯(lián)鎖。

聯(lián)鎖的基本內(nèi)容是：防止建立兩條會導致機車車輛相撞的進路—敵對進路；必須使列車或調(diào)車車列經(jīng)過的所有道岔均處于與進路開通方向相符的位置；必須使信號機的顯示與所建立的進路相符合。

控制車站范圍內(nèi)的道岔、進路和信號機，并實現(xiàn)它們之間的聯(lián)鎖的設備，稱為車站聯(lián)鎖設備。聯(lián)鎖設備可采用機械的、機電的和電氣的方法來實現(xiàn)，可以為分散控制或者集中控制。

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

由于這類進路不可能同時建立，也就避免了側(cè)面撞車的可能。如果2條進路既有共用的路段又對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建立，而必須采取另外的技術方法加以防止，我們稱這類進路中一條是另一條的敵對進路。防止建立敵對進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，對于任何一條進路，必須確切判明它有哪些敵對進路．以便采取相應措施，這是至關重要的。以上簡要地說明了在信號、道岔和進路之間必須建立一定的制約關系或條件才能保證行車安全。實際上，從排列進路到列車或車列通過了該進路是一個過程，我們稱該過程為進路控制過程。進路控制過程可分為2個大的階段。第一階段是建立進路的過程，這又可分為3個子過程：1．進路選擇。根據(jù)車站值班人員的操作，從許多進路中選取一條要辦理的進路。在選擇過程中主要是將道岔轉(zhuǎn)換到與進路相符合的位置，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．進路鎖閉。當進路選取后，在確證進路空閑狀態(tài)，道岔位置正確以及敵對進路沒有建立的條件下，把與近路有關的道岔和敵對進路進行鎖閉，使它們不能板動和建立，稱這種鎖閉為進路鎖閉。3．開放信號。在實現(xiàn)進路鎖閉后，使防護進路的信號機開放，允許列車或車列駛?cè)脒M路。進路控制過程的第二階段是進路解鎖過程。進路解鎖與進路鎖閉相對應，當列車或車列確實越過了道岔區(qū)段后，應使該區(qū)段內(nèi)的道岔以及相關的敵對進路解除鎖閉。進路解鎖又分成自動解鎖和非自動解鎖等。根據(jù)不同情況，還可進一步細分。從以上討論中可以看出：信號、道岔和進路之間必須有一定的制約關系(或條件)，而且必須按照一定的程序才能動作和建立，只有遵循這種關系和程序才能保證行車安全。我們把信號、道岔和進路必須按照一定程序并滿足一定條件才能動作和建立的這種約束稱做聯(lián)鎖。車站信號系統(tǒng)就是實現(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及相應器材：1．進路空閑的檢測技術。檢查進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現(xiàn)這一任務的。關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題。2．道岔控制技術。道岔是進路上的可動部分，如果對它控制不當，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，對于道岔的控制主要是由動力轉(zhuǎn)轍機及其控制電路實現(xiàn)的。關于動力轉(zhuǎn)轍機和其控制電路將在以后的不同章節(jié)中介紹。3．信號控制技術。在車站上設置的信號機有列車信號機和調(diào)車信號機兩類，它們是分別用以防護列車進路和調(diào)車進路的。信號機是聯(lián)鎖系統(tǒng)中極其重要的基礎設備之一。前面已經(jīng)指出，只有在安全條件確已滿足時才允許信號機開放，否則信號機必須在關閉狀態(tài)。顯然，控制信號機的開放與關閉．直接關系到行車的安全。關于信號機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。為了保證行車安全，信號、道岔和進路的動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為聯(lián)鎖，那么實現(xiàn)聯(lián)鎖的技術稱做聯(lián)鎖技術。應當明確，根據(jù)安全要求制訂周密而詳細的安全規(guī)程和措施，由行車有關人員嚴格執(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候，因此僅靠行車有關人員的遵章守紀以保證行車安全是不可靠的。從這個意義上講，聯(lián)鎖技術是防止失誤，且在失誤的情況下仍能保證行車安全的技術。聯(lián)鎖技術是車站信號自動控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容。5．故障—安全技術。任何技術設備不管它如何可靠，總有發(fā)生故障的可能，鐵路信號系統(tǒng)也不例外。對鐵路信號系統(tǒng)來說，必須考慮在發(fā)生故障后，其后果不應危及行車安全。例如信號機及其控制系統(tǒng)發(fā)生故障時，應自動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，道岔不應錯誤地轉(zhuǎn)換而必須機械地鎖在原來的位置等?？偟膩碚f，故障的后果必須導致行車安全，在鐵路信號領域里稱這一原則為故障-安全原則。實現(xiàn)這一原則的技術稱做故障-安全技術。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，在技術迅速發(fā)展的今天，有些新技術不能盡快地應用到鐵路信號領域里，其重要原因之—就是受到了故障-安全原則的限制。以上軛要地敘述車站信號控制系統(tǒng)的基本技術內(nèi)容，這些技術的有機組合就構(gòu)成了系統(tǒng)的整體，系統(tǒng)的框圖如圖1—2—2所示。圖中沒有反映出故障-安全技術，因為它隱含在各個環(huán)節(jié)中。構(gòu)成車站信號系統(tǒng)的具體器械的集合稱做車站信號設備，也稱做車站聯(lián)鎖設備。在我國鐵路上使用著多種聯(lián)鎖設備。這些設備之間在器械結(jié)構(gòu)、操縱方式、動力來源以及聯(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化程度較高的聯(lián)鎖系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理，并對目前廣為應用的6502型電氣集中聯(lián)鎖系統(tǒng)作較詳細的剖析，以便使讀者能掌握典型設備的原理。在此基礎上，本教材還將對今后發(fā)展的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)作些必要的介紹。第三節(jié)軌道電路的應用軌道電路的原型于1872年發(fā)明于美國，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車輛存在的主要手段，也是鐵路信號現(xiàn)代化的基礎設備之一。在車站信號自動控制系統(tǒng)中，凡是由信號機防護的進路以及進路的接近區(qū)段均需裝設軌道電路。關于軌道電路的具體配置方法在《鐵路信號運營基礎》教材中有所介紹，這里僅將一些配置依據(jù)羅列于下：1．進路始端和終端的兩側(cè)應屆于不同的軌道電路，以便判斷列車或車列是否進入和出清進路。2．可同時建立的平行進路不應共用同一條軌道電路。否則一條進路有車占用時，另一條也相當于被占用了。3．在咽喉區(qū)，當2個相鄰警沖標之間的無岔線路長度等于或超過50M時，可考慮設置一個無岔區(qū)段軌道電路作為機車或車輛的暫時停留線使用。4．一個道岔區(qū)段軌道電路中包括的道岔不應超過3組．以利軌道電路的調(diào)整，且一旦發(fā)生故障時影響作業(yè)范圍較少。5．在有平面溜放調(diào)車作業(yè)的區(qū)域，原則上一個軌道電路僅包括—組道岔，以便道岔能及時解鎖，提高溜放作業(yè)效率。從運用的角度闡明—些重要概念，為以后分析和設計聯(lián)鎖電路打下基礎?，F(xiàn)在以辦理接車為例說明軌道電路的應用。在圖1—3—1中給出了下行向股道ⅢG接車的列車進路。進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。當向ⅢG辦理接車進路時，在技術上必須檢查這3段軌道電路均在調(diào)整狀態(tài)，或者說這3個區(qū)段均在空閑狀態(tài)，以作為進站信號機開放的必要條件。當開放信號的其它條件，例如道岔位置正確，已實現(xiàn)丁進路鎖閉等條件滿足后，信號機x才能開放。當列車完全駛過1DG后，則可解除該段的進路鎖閉，具體說就是該段內(nèi)的道岔l#可以扳動，也可以利用該段建立另一條進路了。同理，當列車完全駛過5-9DG后，則該段的進路鎖閉也就解除了。這種每駛過一段道岔區(qū)段使之相應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路一次解鎖方式，即當列車駛過了進路中所有道岔區(qū)段之后，再解除進路鎖閉。無論是分段解鎖還是一次解鎖，都是在列車的作用下通過軌道電路的動作自動實現(xiàn)的，所以屬于自動解鎖的種類之一，習慣上稱做正常解鎖。

以上說明了軌道電路與進路鎖閉與解鎖的關系。在以上論述中指出，只要確證列車或車列通過了某一道岔區(qū)段則該區(qū)段就可解除進路鎖閉。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)，再從分路狀態(tài)恢復到空閑狀態(tài)是否就能證明車輛確已通過了該區(qū)段呢?實踐證明，這是不可靠的。因為一段軌道電路的動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欢诬壍离娐返膭幼鞑⒉荒艽_切反映車輛已通過了該區(qū)段，如果僅借一段軌道電路的動作作為該區(qū)段解鎖的充要條件，將產(chǎn)生嚴重地危及行車安全的后果。仍以圖1—3—1為例，當列車正在1DG區(qū)段運行時，若軌道電路1DG瞬時失去分路，就象列車已駛過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由于某種原因誤動了一次，這類似于車輛通過了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作是不能確證車輛通過了該區(qū)段，所以不允許僅用一段軌道電路的動作作為進路解鎖的充要條件，而至少要用兩段軌道電路的順序動作來反映車輛通過了某一道岔區(qū)段。在采用分段解鎖的方式時，應盡可能采用三段軌道電路的順序動作作為一段道岔區(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作能夠反映是車列運動造成的，而由于軌道電路誤動而出現(xiàn)這種動作過程的可能性極少。當進路在解鎖狀態(tài)而道岔區(qū)段上有車時，該區(qū)段內(nèi)的道岔也是不允許操縱的。這就是說，當?shù)啦韰^(qū)段軌道電路在分路狀態(tài)時則應將該區(qū)段的道岔鎖在原來的位置。這種僅由軌道電路控制道岔的關系稱做道岔的區(qū)段鎖閉。當?shù)啦韰^(qū)段空閑時，區(qū)段鎖閉也就解鎖了。區(qū)段鎖閉和進路鎖閉是兩個不同的概念，不應混淆。第四節(jié)動力轉(zhuǎn)轍機動力轉(zhuǎn)轍機是道岔控制系統(tǒng)中的執(zhí)行機構(gòu)，它的基本任務是轉(zhuǎn)換道岔、鎖閉道岔和反映道岔的位置和狀態(tài)。轉(zhuǎn)轍機是直接關系到行車安全的設備，對其性能和質(zhì)量必須給以極大重視。但由于轉(zhuǎn)轍機的結(jié)構(gòu)比較復雜，在有限篇幅內(nèi)不易敘述清楚，需要通過實驗和現(xiàn)場實習等實踐活動來學習它。另外還有專門的書籍介紹它的工作原理和構(gòu)成，這里僅結(jié)合運營要求作些必要的介紹，并作為觀察和學習轉(zhuǎn)轍機原理的參考。一、轉(zhuǎn)轍機應能靈活地轉(zhuǎn)換道岔轉(zhuǎn)轍機應具有足夠大的牽引力以帶動道岔的尖軌作往復運動，并能保持尖軌與基本軌密貼時有足夠的密貼力。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(風沙、冰雪等)有關。隨著鐵路運輸向重載高速的發(fā)展，道岔逐步向重型大號撤叉發(fā)展，牽引力和密貼力也隨之增加。我國目前正制訂幾種標準級別并研制相應的轉(zhuǎn)轍機以適應發(fā)展的需要。轉(zhuǎn)轍機還必須能在轉(zhuǎn)換尖軌的過程中因受阻(如有礦石落到尖軌與基本軌之間)而不能繼續(xù)轉(zhuǎn)換時，通過操縱或延遲一定時間使尖軌返回原來的位置。為了實現(xiàn)尖軌的移動，轉(zhuǎn)轍機應包括動力和傳動兩大部分。在轉(zhuǎn)撤機的發(fā)展過程中，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)轍機廣泛采用直流串激可逆電動機作為動力。另外，這種電動機具有起動轉(zhuǎn)矩大，在一定負荷范圍內(nèi)其轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩能隨著負荷的變化而自行調(diào)節(jié)的特性，這符合轉(zhuǎn)換尖軌的要求。但直流電機需用整流子對電樞電流換向，而整流子的碳刷容易磨損，需要經(jīng)常維護，這是直流電機的缺點。轉(zhuǎn)轍機的傳動機構(gòu)是將電動機的高速旋轉(zhuǎn)變換成動作桿的低速直線運動，再由動作桿帶動尖軌轉(zhuǎn)換。傳動機構(gòu)的另一作用是驅(qū)動尖軌的鎖閉機構(gòu)。轉(zhuǎn)轍機的傳動機構(gòu)有齒輪傳動和液壓傳動兩類。齒外傳動可以用來傳遞空間任意兩軸間的運動，而且傳動準確可靠，效率也高，是現(xiàn)代機器中應用最廣的一種傳動機構(gòu)。齒輪傳動的類型很多，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，在我國的轉(zhuǎn)轍機中得到廣泛采用。但其動作過程不易觀察，現(xiàn)以圖1—4—1的示意圖為例說明它的傳動原理。圖中有兩個齒輪，其中大的那個具有內(nèi)齒稱做內(nèi)齒齒輪，相對于另一齒輪來說它裝在外側(cè)，為了方便又稱它為外輪，外輪固定不轉(zhuǎn)。另一個齒輪具有外齒，稱做外齒齒輪，但為了簡便又稱它為內(nèi)輪，內(nèi)輪是可轉(zhuǎn)的。電動機的輸出軸經(jīng)過一級普通的減速齒輪驅(qū)動一個偏心軸(即該軸不在內(nèi)輪的中心O’上)轉(zhuǎn)動，該偏心軸撥動內(nèi)輪轉(zhuǎn)動。由于內(nèi)輪和外輪是內(nèi)嚙合傳動，若內(nèi)輪圍繞著中心O點按順時針轉(zhuǎn)動，則內(nèi)輪本身就以O’為中心按逆時針方向旋轉(zhuǎn)?？偟貋碚f，內(nèi)輪在圍繞外輪中心轉(zhuǎn)動(稱做公轉(zhuǎn))的同時，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為行星齒輪傳動。當內(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，實際的減速比為41：1，即公轉(zhuǎn)41周自轉(zhuǎn)才1周。在實際結(jié)構(gòu)中，利用內(nèi)輪帶動輸出軸再經(jīng)由齒輪和齒條的嚙合傳動驅(qū)動動作桿而使尖軌移位。整個行星齒輪傳動系統(tǒng)較為復雜，通過觀察實物易于了解，這里就不再細述了。行星齒輪傳動的優(yōu)點是占用空間小，缺點是轉(zhuǎn)動中有無功消耗，效率較低。采用齒輪傳動機構(gòu)時必須采用摩擦聯(lián)結(jié)器，其原因有二；一是當尖軌已轉(zhuǎn)換完畢時而電機不能立即停轉(zhuǎn)，利用摩擦聯(lián)結(jié)器克服電機的轉(zhuǎn)動沖擊。二是當尖軌在轉(zhuǎn)換過程中受阻而不能繼續(xù)動作時．摩擦聯(lián)結(jié)器進入摩擦狀態(tài)，使電機仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動而不致燒毀。聯(lián)接聯(lián)結(jié)器的摩擦力必須能根據(jù)道岔的實際情況進行調(diào)整，以便在通常情況下使電機能可靠地驅(qū)動尖軌轉(zhuǎn)換，在非正常倩況下能保護電機不致燒毀。另一類傳動機構(gòu)是液壓傳動機構(gòu)。其原理是由電動機驅(qū)動一個油壓泵，將加壓的液體注入儲能油罐中使罐內(nèi)空氣壓縮以儲存一定能量。在轉(zhuǎn)換道岔時，除了使電動機工作和同時將控制油路的閥門打開，使受壓油液注入油缸中，借助活塞與油缸的相對運動推動油缸移動，再由油缸帶動動作桿使尖軌轉(zhuǎn)換。液壓傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較簡單，可動的機械零件很少。由于液壓系統(tǒng)本身具有緩沖作用且超壓時可以自動打開超壓閥降低壓力，所以不需復雜的摩擦聯(lián)結(jié)器。這就大大減少了現(xiàn)場的維護工作。但是液壓傳動機構(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，這對于生產(chǎn)工藝提出了嚴格要求。在我國，采用齒輪傳動的轉(zhuǎn)轍機稱做電動轉(zhuǎn)轍機，采用液壓傳動的轉(zhuǎn)轍機稱做電液轉(zhuǎn)轍機。目前廣為使用的是電動轉(zhuǎn)轍機，電液轉(zhuǎn)轍機正處于試用階段、以后將會得到推廣使用。二、轉(zhuǎn)轍機應能可靠地將尖軌鎖在密貼狀態(tài)

當?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，轉(zhuǎn)轍機應能把尖軌機械地鎖在密貼狀態(tài)，以保證在列車或車列通過道岔時，尖軌不致因受震動而離開基本軌。鎖閉尖軌的機械結(jié)構(gòu)技其裝設的位置分為內(nèi)鎖閉和外鎖閉兩類。內(nèi)鎖閉是在轉(zhuǎn)轍機機箱內(nèi)部用機械的方法將帶動尖軌的功作桿卡住，使它不會因尖軌受外力震動而產(chǎn)生位移。實際上，鎖閉尖軌只是防止尖軌因震動而變位，至于尖軟是否已達到密貼標準(在維護過程中需要檢測，稱做4mm檢查)還需檢查，因此在轉(zhuǎn)轍機中裝有密貼檢查桿。該檢查桿與尖軌的尖端部位連接，當尖軌密貼良好時，檢查桿的動程才能正確，利用檢查桿的精確動程驅(qū)動下面將提到的道岔位置表示接點以反映道岔的狀態(tài)。在已投入使用的大多數(shù)轉(zhuǎn)轍機中，是采用內(nèi)鎖閉方式，其缺點是萬一動作桿斷裂就失去了對尖軌的機械鎖閉，這是不符合故障－安全原則的。改進的轉(zhuǎn)轍機是將密貼檢查桿加強，使它也具有鎖閉功能，實現(xiàn)了對尖軌的雙重鎖閉，提高了可靠和安全性。內(nèi)鎖閉方式是通過動作桿件間接地鎖閉尖軌的，總是潛在著萬一桿件發(fā)生故障而導致尖軌失去鎖閉的危險。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，就是將鎖閉機構(gòu)直接地裝在尖軌上，當尖軌密貼于基本軌后，鎖閉機構(gòu)將尖軌和基本軌牢靠地鎖在一起。在這種情況下，即使動作桿件發(fā)生故障，尖軌也不會解鎖。在我國，轉(zhuǎn)轍機是內(nèi)鎖閉方式的，而把外鎖閉機構(gòu)作為一種附屬機構(gòu)使用。只有在高速鐵路線區(qū)段，在使用內(nèi)鎖轉(zhuǎn)轍機的基礎上再加上外銷機構(gòu)以提高安全性。實現(xiàn)對尖軌的鎖閉，轉(zhuǎn)轍機的全動程必須分成3個階段：一是尖軌解鎖過程，即在轉(zhuǎn)換道岔時首先解除對尖軌的機械鎖閉．在解鎖過程尖軌是不動的：二是轉(zhuǎn)換過程，即將尖軌由一個位量轉(zhuǎn)換到另一位置；三是尖軌鎖閉過程、即在尖軌動作完畢后將它鎖在密貼的位置。三、轉(zhuǎn)轍機應具有反映道岔狀態(tài)的接點系統(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)轍機內(nèi)設合接點系統(tǒng)，稱做自動開閉器。接點的開閉由密貼檢變桿及相關的機械機構(gòu)來控制。各組接點的開閉過程說明如下；1．定位表示接點(DD)：只有當?shù)啦泶_在定位狀態(tài)時才閉合。道岔一旦開始解鎖，該接點應立即斷開以反映道岔已解鎖并準備轉(zhuǎn)換。2．反位表示接點(FB)：只有當?shù)啦泶_在反應狀態(tài)時才閉合。道岔一旦開始解鎖，該接點應立即斷開以反映道岔已解鎖并準備轉(zhuǎn)換。3．定位動作接點(DD)：該接點是接通道岔定位動作電路的接點。當?shù)啦碓诜次粻顟B(tài)以及由反位向定位轉(zhuǎn)換的過程中，該接點均在閉合狀態(tài)，當?shù)啦磙D(zhuǎn)換到定位狀態(tài)后，該接點斷開。4．反位動作接點(FD)：該接點是接通道岔反位動作電路的接點。當?shù)啦碓诙ㄎ粻顟B(tài)以及向反位轉(zhuǎn)換的過程中，該接點處于閉合狀態(tài)，當?shù)啦磙D(zhuǎn)到反位狀態(tài)后，該接點斷開。5．當尖軌個密貼或被擠時，接點DB和FB都應自動斷開，以便反映道岔處于非常狀態(tài)。四、轉(zhuǎn)轍機應具有擠岔(保護)裝置在裝有動力轉(zhuǎn)轍機的道岔區(qū)段，雖然均設有軌道電路相信號機進行防護，然而由于司機的判斷疏忽．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)轍機將遭到破壞，不易很快修復從而對運輸有較大影響。因此．轉(zhuǎn)轍機應具有擠岔裝置，當發(fā)生擠岔時，通過擠斷或擠脫的機械結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)轍機和尖軌不致遇到個可修復性的破壞，以便盡快修復。擠岔裝置既要在通常情況下有足夠的強度以保證道岔的正常動作和鎖閉，又要在擠岔情況下能夠被擠斷或擠脫。適應這兩種情況有一定矛盾，因此它是轉(zhuǎn)轍機的一個薄弱環(huán)節(jié)．處理不當將影響轉(zhuǎn)轍機的可靠件。第五節(jié)色燈信號機

信號機是向行車有關人員特別是向司機提供視覺信號的器械。車站聯(lián)鎖設備的安全功能最終體現(xiàn)在信號機的正確顯示以及司機對于信號的準確辨認廣。因此，信號機是鐵路信號系統(tǒng)中最重要的組成部分之一。鐵路運營對于信號機的基本要求是：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時判斷；顯示距離應與列車制動距離相適應，顯示距離太近．司機不易按信號顯示控制列車速度，顯示距離太遠，以致同—線路上的同一方向的幾個信號顯示可能同時被司機看到而造成談判，產(chǎn)生不良后果。信號機有臂板信號機和色燈信號機兩大類。臂板信號機受到機械結(jié)構(gòu)的限制，機械可動部件較多，不利于實現(xiàn)故障－安全原則且不易實現(xiàn)自動控制，因此只在運輸不甚繁忙且無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機。對于色燈信號機，人們從視覺反映、各種光的大氣透過率、外界光源的干擾以及節(jié)省電能等方面對其色光的選擇、色光的組合與顯示意義的對應關系、透鏡的結(jié)構(gòu)以及集光的方式等作了理論實驗研究，形成了透鏡式色燈信號機和探照式色燈信號機兩個系列。透鏡式色燈信號機的集光器如圖所示。它由兩塊凸透鏡和一個電燈座組成。內(nèi)凸透鏡是帶色玻璃，稱做濾光器，外凸透鏡是無色玻璃的，電光源是專制的鎢絲燈泡、其持點是發(fā)光鎢絲緊密集中而形成一個光點。實際上，光源設在機構(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光或機車頭燈光射入暗室被反射回來出現(xiàn)錯誤的顯示，這就體現(xiàn)了故障－安全原則。由于這個緣故，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率并克服在生產(chǎn)透鏡時因厚薄懸殊會在脫離模具冷卻時發(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著安裝并密封，以保持鏡面清潔。一個透鏡集光器只能給出一種色光，多顯示的信號機需要多個透鏡集光器來組成，例如進站色燈信號機需要5個集光器。從控制角度來看，這需要較多的電纜芯線，從維護角度來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)簡單，沒有可動的機械部件，便于生產(chǎn)．比較安全可靠．因此在我國廣為采用。探照式色燈信號機的集光器如圖1－5－2所示。它由凸透鏡、有色玻璃、電光源、反射鏡以及能帶動色玻璃動作的電磁機構(gòu)所組成。它的特點之一是將光源設在橢圓反射鏡的一個焦點處，光源的散光投向反射鏡再反射回來并集中通過到另一焦點而射向透鏡[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是用電磁機構(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)]，當電磁機構(gòu)無電時，紅色玻璃恰好處于透鏡的聚光焦點處，從而顯示紅色燈光。當電磁機構(gòu)通以正極性電流時，銜鐵便使鋁板向有側(cè)偏移，使綠色玻璃處于焦點上，信號機發(fā)出綠色顯示；當通以負極性電流時，鋁板向左側(cè)偏移，使黃色玻璃處于焦點上，給出黃色顯示。這樣一來，一個集光器在一定條件控制下能產(chǎn)生3種顯示。為了實現(xiàn)故障－安全原則，在燈泡斷絲的情況下、必須斷開電磁機構(gòu)的電路，使紅色玻璃借助重力作用停于焦點上，此時如果有外界光源射向集光器．反射的光線也只能是紅色的，相當于給出停車信號。探照式色燈信號機構(gòu)具有節(jié)省電能和節(jié)省集光器的優(yōu)點，但它的電磁機構(gòu)具有可動的機械部件，在制造工藝上必須確保在室外的環(huán)境下不致發(fā)生機械卡位的現(xiàn)象，也就是說，在斷電的情況下紅色玻璃必須能自動地回到焦點處，否則將給出錯誤的顯示。由于對制造工藝的這種要求十分嚴格，所以在我國探照式色燈信號機沒有得到推廣使用。無論聯(lián)鎖如何完善，最終表現(xiàn)為信號顯示，并由行車有關人員特別是司機去識別，去執(zhí)行，從這個角度來講，以視覺信號指示列車運行，最終是依賴于行車人員嚴格遵照信號指示才能保證行車安全。我國目前廣泛使用的機車信號和自動停車裝置，就是特地面的信號機顯示，在機車上復示出來便于司機識別，并當列車接近顯示紅燈的地面信號機，如果司機不采取制動措施，則自動停車裝置強制列車自動制動。第六節(jié)聯(lián)鎖系統(tǒng)概述

在我國鐵路上應用著多種車站聯(lián)鎖系統(tǒng)，根據(jù)控制道岔和信號機以及實現(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)換設備而實現(xiàn)的。扳道員必須在道岔區(qū)附近的扳道房值班。對于信號機的控制，若采用臂板信號機則將操縱信號機的握柄設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；若采用色燈信號機則由值班人員在值班室內(nèi)用控制臺上的按鈕進行控制。關于信號、道岔和進路之間的聯(lián)鎖則用機械鎖，電鎖器以及繼電器等器材分散地裝在道岔操縱握柄、信號操縱握柄以及值班室控制臺和繼電器室內(nèi)來完成。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，長期以來出于經(jīng)濟和能源的限制，不裝設軌道電路，而是由扳道員和車站值班員觀察線路上有無車輛的。近年來，為了提高安全程度，正逐步在到發(fā)線上增設省電的軌道電路?？偟膩碚f，非集中聯(lián)鎖系統(tǒng)在識別、消除和減弱危及行車安全的技術措施不夠完善，因此，只能用在運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)是指集中地在信號樓對信號機和道岔進行控制、且聯(lián)鎖機構(gòu)也集中于信號樓的聯(lián)鎖系統(tǒng)。在我國．目前廣為采用的集中聯(lián)鎖系統(tǒng)是由繼電器實現(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)展方向是用微型計算機作為系統(tǒng)的聯(lián)鎖機構(gòu)，故稱這類聯(lián)鎖系統(tǒng)為微機聯(lián)鎖系統(tǒng)。現(xiàn)代化的集中聯(lián)鎖系統(tǒng)是由室外的信號機、動力轉(zhuǎn)撤機、軌道電路以及室內(nèi)的聯(lián)鎖機構(gòu)、控制臺和電源所組成。對于聯(lián)鎖機構(gòu)來說，其它組成部分是它的外部設備。按信息處理觀點，所謂聯(lián)鎖就是聯(lián)鎖機構(gòu)接收來自控制臺的操作信息、來自信號機控制環(huán)節(jié)的信號狀態(tài)信息，來自動力轉(zhuǎn)撤機的道岔狀態(tài)信息以及軌道電路的狀態(tài)信息，對這些信息進行加工處理，形成道岔控制信息，信號控制信息以及表示信息，用道岔控制信息便道岔轉(zhuǎn)換，用信號控制信息使信號機改變顯示，用表示信息向行車人員及信號設備維護人員反映車站行車作業(yè)狀況及信號設備的狀況。聯(lián)鎖機構(gòu)的輸入和輸出信息具有，一是開關性，二是安全性。外部設備向聯(lián)鎖機構(gòu)提供的輸入信息具有開關性，例如關于信號機的狀態(tài)有開放和關閉，亮燈和滅燈等；關于道岔的狀態(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，關于操作的信息有按鈕按下和復原等。既然輸入信息具有開關性．就可用具有兩個狀態(tài)的器件(也稱做二值器件)，如繼電器來反映它。在處理時，可把輸入信息抽象為二值邏輯量來運算。同樣，聯(lián)鎖機構(gòu)的輸出信息也具有開關性，同樣可用繼電器來反映，用二值邏輯量來表示。輸入輸出信息的安全性是根據(jù)信息與行車安全的關系來界定的。一類是與安全無關的信息，稱做非安全信息，另一類是與安全有關的信息，稱做安全信息。聯(lián)鎖機構(gòu)與控制臺之間交換的操作信息和表示信息屬于非安全信息，因為這類信息即便有誤也不會危及行車安全。實際上、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產(chǎn)生錯誤的危及行車安全的控制信息。至于向控制臺輸出的各種表示信息，如果發(fā)生錯誤也只能使操作和維護人員感到疑惑，影響正常操作和作業(yè)效率，但不致危及行車安全。聯(lián)鎖機構(gòu)與監(jiān)控對象之間交換的信息屬于安全信息。因為狀態(tài)信息若不正確，將破壞聯(lián)鎖的正確性，而控制信息有誤時將導致信號機或道岔錯誤動作，這些都會危及行車的安全。必須強調(diào)指出，任何安全信息的兩個狀態(tài)(或開關量的兩個值)對于行車的作用是炯然不同的。其中一個狀態(tài)是允許車輛運行的，另一個狀態(tài)是禁止車輛運行的。例如控制信號機的信息，一個是關閉信號的信息、禁止車輛運行，另一個是開放信號的信息，允許車輛運行；再如軌道電路的狀態(tài)信息，軌道電路占用狀態(tài)是禁止車輛運行(駛?cè)?的，軌道電路空閑狀態(tài)是允許車輛運行(駛?cè)?的。我們強調(diào)把安全信息的兩個狀態(tài)分成禁止運行狀態(tài)和允許運行狀態(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)等硬件必然有兩個狀態(tài)，分配其中一個狀態(tài)與禁止運行狀態(tài)相對應，另一狀態(tài)與允許運行狀態(tài)相對應，我們要求這類硬件當發(fā)生故障時，處于禁止運行狀態(tài)的可能性遠遠大于處于允許運行狀態(tài)的可能性。顯然，處于禁止遠行狀態(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)故障的可能性遠遠大于發(fā)生危險側(cè)故障的可能性。實際上，有兩類具有兩個狀態(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稱性硬件，例如普通的電子開關電路就屬予對稱性硬件。另一類硬件是在發(fā)生故障后出現(xiàn)某一狀態(tài)的概率遠大于出現(xiàn)另—狀態(tài)的概率，我們稱這類硬件為非對稱性硬件，例如以后將要介紹的安全型繼電器就屬于非對稱性硬件。只有非對稱件硬件才可作為故障—安全硬件使用。在聯(lián)鎖機構(gòu)中，處理安全信息的部分必須具有故障—安全性能。從信息處理角度來看，由于信息具有開關件，可用二值邏輯量來表述，因此，所謂聯(lián)鎖就是聯(lián)鎖機構(gòu)的輸入量和輸出量之間為了滿足行車安全要求必須實現(xiàn)的邏輯關系．而聯(lián)鎖機構(gòu)本身則是實現(xiàn)這一關系的處理機。實際上，聯(lián)鎖還具有時序性質(zhì)，例如在形成信號機的開放信息之前必須檢查進路在鎖閉狀態(tài)，而進路鎖閉狀并不是聯(lián)鎖機的輸入量，而是聯(lián)鎖機在處理信息過程中形成的一個中間量，包就是聯(lián)鎖機的內(nèi)部狀念(內(nèi)部邏輯量)，因此聯(lián)鎖機的輸出量足輸入量和中間量的函數(shù)。從這個意義上講，聯(lián)鎖機是一個時序邏輯機。關于聯(lián)鎖機構(gòu)的輸入量、輸出量相中間量的開關性、安全性以及硬件的不對稱性的概念是十分重要的，在掌握這些概念的基礎上，進一步掌握輸入量與輸出量相中間量的邏輯關系就容易掌握聯(lián)鎖機構(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)延時電路

第三節(jié)自閉電路

第四節(jié)繼電電路的簡化第五節(jié)站場形網(wǎng)絡

在鐵路信號系統(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)鎖以來已經(jīng)60余年了。但隨著電子技術特別是計算機技術的迅速發(fā)展，原來由電磁繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)正逐漸被數(shù)字集成電路和計算機所取代，在鐵路信號領域里也有同樣的趨勢。鑒于上述技術發(fā)展背景，在教材中不準備就繼電器電路的原理作深入地介紹，而僅對鐵路信號控制系統(tǒng)中常遇到的一些基本繼電器電路知識作些說明，作為分析和設計繼電電路的基礎第一節(jié)

串并聯(lián)電路

根據(jù)繼電器接點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串聯(lián)連接的電路，它的功能是實現(xiàn)邏輯“與”的運算，圖3-1-1是串聯(lián)電路的一個例了，3個接點必須同時閉合才能使MJ吸起。從邏輯功能的角度來看，接點在電路中的串接順序是任意的，而且中接點端子(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，但從工程角度來看．應考慮接點的有效利用。例如在圖3-1-1中，接點AJ的后接點可用在別的電路中。二、并聯(lián)電路由幾個繼電器接點并聯(lián)連接的電路稱做并聯(lián)電路，它的邏輯功能是實現(xiàn)邏輯“或”。圖3-1-2(a)是3個接點并聯(lián)連接的例子，其中任何一個接點閉合都會使繼電器AJ吸起。從邏輯功電度來看，只要接點是并聯(lián)連接就可以了，但從工程角度來看也要考慮接點組的有效利用問題。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—個例子。第二節(jié)延時電路

在由繼電器構(gòu)成的控制系統(tǒng)中，各個繼電器必須按照一定的先后動作順序工作才能達到頂期的控制目的。我們稱這類繼電電路為時序電路。在時序電路中，為了保證繼電器可靠的工作，對于其中某些繼電器的時間特性有所要求，一般是要求某些繼電器具有一定的緩放時間。至于哪些繼電器應具有緩放性能，可通過實驗和時間分析法來確定，不過在多數(shù)情況下可根據(jù)下述情況來判斷。假設繼電器A和B具有如下時序關系：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。這是因為B的勵磁電路是經(jīng)由A的前接點閉合的，而A的勵磁電路是經(jīng)內(nèi)B的后接點閉合的。當B的勵磁電路剛剛接通而開始動作時，B的后接點立即斷開，若A不是緩放型的則它因勵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的緩放時間只要略大于B的銜鐵運動時間就可以了。緩放型繼電器的固有緩放時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間大于緩放型繼電器的固有緩放時間，則需采取延時電路，例如采用在繼電器線圈上并聯(lián)—個RC電路，如圖3—2—1所示、可以達到延時目的。其原理是在繼電器CJ的勵磁電路被切斷時，RC電路和繼電器的線圈構(gòu)成了一個閉合回路，此回路既是電容C的放電回路又是線圈感應電流的通路，由于這兩種電流方向一致且使繼電器處于勵磁狀態(tài)，所以延長了繼電器保持吸起的時間。這個緩放時間可以通過電路分析計算求得。在工程中—般是通過實驗，改變電阻和電容的數(shù)值而得到預期的緩放時間的。在要求延時較長且較準確的場合下，應采用專門的時間繼電器。在電氣集中聯(lián)鎖系統(tǒng)中采用的時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，其型號為JsBx—850，緩吸時間分為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作記錄下來為以后的過程作準備。例如圖3-3-1(a)是—個按鈕繼電器的原理電路，當按下自復式按鈕A后，繼電器AJ吸起。4J一旦吸起后就經(jīng)由自已的前接點構(gòu)成另一支路——自閉電路而保持吸起。此時按鈕接點斷開也不致使AJ落下，這就把按鈕的動作記錄下來。因此我們說繼電器AJ具有記憶功能。對于具有自閉電路的繼電器來說，不管它的電路如何復雜，總是可從各個接點在電路中發(fā)生作用的時間而將電路劃分成3部分，如圖3—3—l(b)的虛框所示，這3部分分別稱做啟動電路，自閉電路和共用電路。凡是繼電器在吸起時必須檢查而在吸起后不能再檢的條件(接點)只能包括在啟動電路中；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；凡是在繼電器整個勵磁過程中一直必須檢查的條件則應包括在共用電路中。例如對于控制進站信號的信號繼電器YJ來說，在它吸起時必須檢查進站信號機的紅燈在點燈狀態(tài)(暫不討論為什么必須檢查)，但信號一已開放后紅燈就熄滅了，因此只能將檢查紅燈的條件列入啟動電路中；當信號繼電器吸起后須檢查綠燈在點亮狀態(tài)，顯然，檢查綠燈的條件只能列入自閉電路中。在信號繼電器燈吸起的全過程中必須檢查進路在空閑狀態(tài)，因此應將進路中所有軌道繼電器的前接點串接在共用電路中。表2—3—1列出了—些在鐵路信號系統(tǒng)中常用的繼電器以供參考。表個的型號欄內(nèi)字母的意義如下：“J”為繼電器，“W”為無極，?！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”為加強接點，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。在接點欄中，“Q”代表前接點，“H”代表后接點，“D”代表極性定位接點，“F”代表極性反位接點，“J”代表加強接點，數(shù)字代表接點組數(shù)。例如4QH代表該繼電器有4組前后接點組。第四節(jié)繼電電路的簡化為了滿足邏輯功能的需要，同一個繼電器的幾個接點總是要接在不同的電路中。然而一個繼電器的接點數(shù)量是有限的，如果不注意節(jié)省接點的用量，可能因接點數(shù)量不足而增加復示繼電器，這是不經(jīng)濟的。因此，在設計繼電器電路時重要任務之一是在保證邏輯功能不變的前提下盡可能節(jié)約繼電器接點的用量，也就是說．使一個接點為多條電路共用。這種使接點復用的工作稱做電路簡化或電路合并。繼電電路既然可以用邏輯代數(shù)來表述，那么也可運用邏輯代數(shù)的基本定律和運算法則先將電路的邏輯表達式簡化，而后再根據(jù)簡化后的邏輯表達式畫成繼電電路，這是一種有效的簡化方法。但在某些情況下運用實踐經(jīng)驗所取得的技巧更為有效，因此，在實際簡化過程中，總是采取理論與經(jīng)驗相結(jié)合的方法進行的。必須強調(diào)指出，簡化后的電路必須保持邏輯功能的正確性、而不應出現(xiàn)錯誤的邏輯電路，或者說不應出現(xiàn)錯誤的迂回電路。例如在圖3—4—1中，若將圖(a)的電路簡化成圖(b)，表面看來節(jié)省了—個接點D，但產(chǎn)生了一條虛線所示的錯誤的邏輯電路，這是不允許的。若在錯誤的邏輯電路的適當部位串接一個阻止該電路導通的二極管如圖(c)所示，則該電路的邏輯功能正確了。繼電器有兩個狀態(tài)——釋放狀態(tài)(落下狀態(tài))和吸起狀態(tài)，在電路圖中只能表達這兩種狀態(tài)之一。因此應有一定規(guī)則以確定電路圖中應表現(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，在鐵路信號系統(tǒng)中必須遵循以下規(guī)則。1．繼電器的常態(tài)應與設備的常態(tài)一致。信號布置圖中所反映的設備狀態(tài)約定為設備的常態(tài)。例如信號機以關閉狀態(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中巳用過二極管阻斷法。它的特點是利用二極管單向?qū)щ娞匦允褂鼗仉娐凡恢聦āＴ谑褂眠@種方法時，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通又能阻斷迂回電路。應強調(diào)指出，當二極管發(fā)生擊穿故障時就失去了阻斷的作用。若迂回電路的出現(xiàn)會影響行車安全。則不應采用二圾管阻斷法。另外，二極管在電路中會產(chǎn)生壓降，有可能引起繼電器工作不穩(wěn)定，因此應少用這種方法。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誤電路。如果將A的兩個線圈分開使用，那A和B的電路可合并成圖(c)的形式，圖(c)中就不存在錯誤的迂回電路了。將繼電器的兩個線圈獨立地使用，固然有消除迂回電路的優(yōu)點，但其電能消耗也增加了。假設每個線圈的電阻值都是R，串聯(lián)使用時的電流為I，則繼電器的能耗功率為三、接點組隔離法第五節(jié)站場形網(wǎng)絡在繼電集中聯(lián)鎖系統(tǒng)中，有些繼電器電路中所檢查的條件是關于進路中的監(jiān)控對象的狀態(tài)的。例如在信號繼電器的電路中要檢查所防護進路中道岔位置正確和進路空閑。如果下行進以信號機所防護的列車進路如圖3-5-1(a)所示。那么控制該信號機的信號繼電器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成站場形狀，以便將檢查的條件參照信號布置圖接入電路的對應位置處。例如無論建立哪條進路都要檢查無岔區(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接在相應的位置處。站場形網(wǎng)絡本質(zhì)上是繼電器電路化簡后的特例，例如就上述的XJ電路而論，若對應3條進路分別畫出相應地3條電路．則在這3條電路中應分別接入AGJ的接點，有了站場網(wǎng)絡的概念后則僅在電路的共用部分接入一個AGJ的接點就可以了，所謂共同部分就意味著合并。有了站場形網(wǎng)絡的概念后，對于分析和設計電路就方便多了。在繼電集中聯(lián)鎖系統(tǒng)中，許多繼電器電路具有站場形網(wǎng)絡形式，而且將許多網(wǎng)絡畫在同一紙面上，表面上看去十分復雜，這對于初學者來說，往往造成不如從何入于分析的局面。實際上，各個網(wǎng)絡之間一般只有時序邏輯的聯(lián)系(即繼電器接點的相互控制)，而沒有電路的連接，如果有些連接也只是簡化電路的結(jié)果。因此，在分析電路時應將各個網(wǎng)絡區(qū)別開來一一研究。就一個具體網(wǎng)絡來說，盡管在網(wǎng)絡上連接著多個繼電器，但它畢竟是由這些繼電器的各自網(wǎng)絡合并而成的，在分析時應找出合并的技巧所在，將網(wǎng)絡再分解成各個繼電器的網(wǎng)絡，就容易分析電路的邏輯功能和電路結(jié)構(gòu).第三章鐵道信號安全技術第一節(jié)安全技術概述第二節(jié)安全性與可靠性第三節(jié)信號安全技術分類第四節(jié)常用繼電器安全電路第五節(jié)安全性理論發(fā)展簡介第一節(jié)安全技術概述自從產(chǎn)業(yè)革命以來，各種能源與動力機械相繼出現(xiàn)。推動人類社會由農(nóng)業(yè)社會進入工業(yè)社會．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)過程中，人身傷亡和設備事故也伴隨而來，安全生產(chǎn)愈來愈成為社會普遍關注的問題。保證安全生產(chǎn)總是從兩個方面采取措施，一是制訂并嚴格執(zhí)行安全操作規(guī)程：二是采取安全技術措施。隨著生產(chǎn)和科技的發(fā)展．用安全技術手段保證生產(chǎn)的安全愈來愈占有重要地依。

安全技術是在汲取血的教訓的基礎上發(fā)展進步的?；疖嚨念嵏?，飛機的失事，核反應堆的漏泄以及其它領域的事故無不引起人們對安全的極大關注，迫使入們盡可能采取技術措施及時地識別、消除或減輕系統(tǒng)中的危險因素。實踐證明，應用安全技術的費用只占整個系統(tǒng)開發(fā)費用的1％～2％，在對安全要求特別嚴格的系統(tǒng)里(包括鐵路系統(tǒng))也只占3－5％。安全技術首先是從鐵路信號開始的，而已是以鐵道歷史和當時的科學技術水平為背景不斷發(fā)展和進步的。早在1825年世界上出現(xiàn)了第一條鐵路——英國的斯托克頓一達林頓(stockon—Darlington)鐵路，當時在夜間是用車站窗口的蠟燭燭光指揮行車的，約定以燭光點亮作為停車信號、以燭光熄滅作為允許運行信號。由于燭光常被風吹滅而發(fā)生多次冒進停車地點的行車事故，從那時起人們就開始研究安全對策了。

1841年倍雷戈里發(fā)明了易于被司機辨認的臂板信號機，它模仿人們舉起手臂發(fā)出信號的動作，并約定以舉起臂板作為停車信號。但是由于牽引臂板動作的導線常發(fā)生折斷故障，在應發(fā)出停車信號時而不能發(fā)出停車信號，從而使列車冒進信號而造成傷亡事故，于是人們開始意識到應使設備在發(fā)生故障的情況下，造成的后果應導向安全方面，也稱做安全側(cè)。在這種認識的指導下，改進后的臂板信號機能夠在操縱系統(tǒng)發(fā)生故障時借助重力自動地恢復到發(fā)出停車信號的位置。從此，故障導向安全成為鐵路信號領域必須貫徹的原則，鐵路信號安全技術便以故障—安全為核心逐步發(fā)展起來。在這一章里將著重介紹現(xiàn)有鐵路信號系統(tǒng)中，特別是繼電集中聯(lián)鎖系統(tǒng)中的安全技術，順便介紹為實現(xiàn)聯(lián)鎖電子化而進行的安全技術的研究情況。至于近年來隨著計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展而研究出來的一些新的安全技術，將在計算機聯(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時不致使兩者混淆。

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產(chǎn)損失為目的的。例如在鐵路信號領域中的各種聯(lián)鎖設備，它們本身就是用技術手段保證行車安全的設備，因此稱做安全設備：而調(diào)度集中設備的功能在于使列車調(diào)度人員借助技術手段及時地了解調(diào)度區(qū)段內(nèi)列車的運行情況并指揮列車運行，所以它是以提高運輸能力為目的的設備，不能稱為安全性設備而是非安全性設備。

安全設備的安全性高低取決于采用安全技術的完備程度。例如，未配備軌道電路的電鎖器聯(lián)鎖設備。因為不能檢查進路上是否有車，所以總是存在著發(fā)生列車沖撞的危險因素。近年來，由于經(jīng)濟節(jié)電的軌道電路的誕生，裝有電鎖器聯(lián)鎖的車站上，增設到發(fā)線軌道電路，提高了電鎖器聯(lián)鎖設備的安全程度。繼電集中聯(lián)鎖設備遠比電鎖器聯(lián)鎖設備更具有安全性，就是因為前者采用了更完備的安全技術。評價鐵路信號設備的安全性，不僅要考察它的功能、安全技術的完備程度，還要考察發(fā)生故障時造成的后果是否危及行車安全，具有故障—安全性能。在鐵路信號領域里，不具有故降—安全性能的設備不能稱做安全設備?？煽啃允侵冈O備或系統(tǒng)在規(guī)定的條件下，在規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力?？煽啃允且跃S護系統(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。然而有一種觀點認為提高系統(tǒng)的可靠性就是提高了系統(tǒng)的安全性，甚而認為可用提高系統(tǒng)的可靠件來取代系統(tǒng)的安全性。對于這種觀點需作些分析。就某一具體安全設備來說，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。但由于設備具有故障—安全性能，所以設備故障本身不會造成行車的危險。然而在設備故障期間行車的安全得不到技術保障也是危險的，從這個意義上講，提高設備的可靠性是提高了行車的安全性而不是提高了技術設備的安全性。再如，電鎖器聯(lián)鎖設備的安全功能是不及繼電集中聯(lián)鎖設備的，但在某些情況下，電鎖器聯(lián)鎖設備的可靠可能高于繼電集中聯(lián)鎖設備，從這個對比中也能看出可靠性和安全性是不同的兩個概念。對于安全功能完善的設備來說，能否認為采用高可靠技術就不考慮設備的故障后果呢?或者說用高可靠技術代替故障—安全技術呢?對于鐵路的安全設備而論，這是不可取的，這是因為采用過高的可靠性技術在經(jīng)濟上是不合理的，而且再好的可靠性技術也不能保證不發(fā)生故障。因此仍應采用故障—安全技術，不致因故障而危及行車安全，而且這是能夠做到的。以上強調(diào)了安全性和可靠性的區(qū)別，但這并不是說采用某種技術只能提高系統(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。例如在電動轉(zhuǎn)轍機中采用雙重內(nèi)鎖閉技術，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產(chǎn)生尖軌解鎖的危險，從而實現(xiàn)了故躥—安全的要求。最后應當指出，以上是結(jié)合鐵路信號設備討論的。在其他領域里，可靠性和安全性的概念和界限可能并非如此明顯，以飛機來說，它的可靠性和安全性就不能按上述的概念來理解。第三節(jié)信號安全技術分類在不同的領域里、安全性已受到普遍重視，但由于各個領域里所確定的安全狀態(tài)不同，所以來用的安全技術也是不同的。又由于許多安全技術是通過實踐和經(jīng)驗積累而發(fā)展起來的，因此，安全技術并不是從發(fā)展的開始就有清晰的分類。將各種安全技術歸納整理使之體系化是從70年代開姑的、日本學者奧村幾正根據(jù)安全對策所能達到的目標，將各種安全技術作了分類。在這個分類中包括了故障檢測技術和冗余技術，實際上它們也是可靠性技術的主要內(nèi)容。下面根據(jù)奧村的分類法結(jié)合我國鐵路信號的安全技術作些說明。一、防誤辦技術在有人介入的系統(tǒng)里，減少和防止操作失誤或者在錯誤操作下仍使系統(tǒng)處于安全狀態(tài)的技術稱做防誤辦技術。(一)防止誤操作在車站信號控制系統(tǒng)中，當用體力操縱道岔轉(zhuǎn)轍設備和信號機時，防止錯誤操作的方法是在操作握柄上加上鎖閉設備。最初是在道岔握柄與信號握柄之間用機械方法實現(xiàn)聯(lián)鎖。當?shù)啦砦恢?與道岔握柄的位置相對應)不在規(guī)定的位置時，利用機械鎖簧將信號握柄鎖在定位，使其不能扳動，也就不能開放信號。當?shù)啦戆獾揭?guī)定的位置，再扳動信號握柄使信號開放后，則信號握柄又將道岔握柄鎖在規(guī)定的位置使其不能扳動。這種在握柄上用機械方法實現(xiàn)聯(lián)鎖的方法稱做握柄鎖。實踐證明，在扳動握柄時可能因用力過大而破壞了握柄鎖而造成聯(lián)鎖失效。為了克服這一缺點，對握柄結(jié)構(gòu)進行了改造，在扳動握柄之前必須先用腕力握緊“閉止把”才能扳動握柄，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，不致因腕力過大而造成聯(lián)鎖的失效，這在防誤操作的技術上前進了一大步。目前我國在非集中聯(lián)鎖系統(tǒng)中采用的道岔握柄和信號握柄仍沿用閉止把聯(lián)鎖，實現(xiàn)鎖閉的器械是電鎖器。(二)誤辦無危險在采用動力轉(zhuǎn)轍機和色燈信號機的情況下．道岔和信號機之間的聯(lián)鎖可用聯(lián)鎖電路來實現(xiàn)。在這種情況下，操作人員可用小型的按鈕控制動力轉(zhuǎn)轍機和信號機。但是對按鈕的操作僅僅反映了操作意圖，并不是道岔和信號機必然隨著動作，因為聯(lián)鎖電路保證了在錯誤的操作時也不致造成聯(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。從安全技木來看，這是向前發(fā)展的重大—步。這里必須強調(diào)指出，所謂誤辦無危險僅僅是保證誤辦時不會產(chǎn)生危及行車安全的后果，但并不是說誤辦后不產(chǎn)生任何不利的后果。例如，本來計劃辦理向1股道的接車進路而錯誤地辦理了向2股道的接車進路，如果聯(lián)鎖條件滿足，向2股接車也是安全的，但畢競違背了原來的計劃。會造成運輸效益上的損失。因此，盡管誤辦無危險也應防止誤操作。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上的布置力求醒目易辨，減少錯誤操作的可能；第二，采取雙按鈕制，即任何操作意圖原則上用按壓兩個按鈕來體現(xiàn)，這樣可以防止因誤動了一按鈕而產(chǎn)生有效的操作信息，第三，隨著技術的進步，提高建立進路自動化的程度，即減少操作人員的介入。這樣既減少了誤操作的機會，又提高操作效率。在控制系統(tǒng)中，通過技術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—安全技術就是當器件、部件和系統(tǒng)發(fā)生故障不致產(chǎn)生危險側(cè)輸出的技術。在鐵路信號系統(tǒng)中常用的故障—安全技術有以下幾種：(一)重力法物體被外力拾高而獲得位能，當外力消失時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)相對應就是以重力法實現(xiàn)故障—安全的技術。利用此法的代表性器械有安全型繼電器、電鎖器、臂板信號機以及道口欄木等.(二)閉合電路法以電路斷開對應安全側(cè)，以電路閉合對應危險側(cè)是最基本的安全技術。繼電電路發(fā)生電路斷開的故障遠多于發(fā)生電路閉合的故障，而且閉合電路法的安全對應原則是與安全型繼電器的安全對應原則一致的。只有采用閉路法和安全型繼電器相配合才能達到故障—安全的目的。(三)鎖閉法鎖閉法也就是實現(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)生危險后果：在開放信號時須檢各種聯(lián)鎖條件，任何一個條件因故障而不能滿足則不能開放信號等，都包含了故障—安全的意思。三、危險側(cè)故障率最小化技術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)生危險側(cè)的故障概率減少，這種技術稱做危險側(cè)故障率最小化技術。這種技術在電路混線防護中常常用到，具體用法將在安全電路中介紹。四、故障軟化技術(一)燈光顯示轉(zhuǎn)移當綠燈或黃燈因電路故障而滅燈時自動點亮紅燈給出停車信號，使信號機仍具有防護進路的功能。當然，上述技術也可歸納在故障—安全一類中。若能使信號燈光在故障時按顯示級別順序降級使用，更顯出故障軟化的性質(zhì)。(二)引導信號在進站信號機因故障而不能給出進行信號時，準許用引導信號引導列車降速駛?cè)胲囌尽?三)故障解鎖因軌道電路故障或停電而使進路不能正常解鎖時，允許在值班人員確認安全的情況下人工解鎖。(四)變通進路的使用在基本進路因故障而不能使用時，可使用變通進路完成作業(yè)。五、故障檢測與診斷技術故障檢測與診斷技術是能盡快地發(fā)現(xiàn)故障，以便及時修復或投入備份，使系統(tǒng)恢復功能或者給出安全側(cè)輸出的技術。故障檢測是指僅能發(fā)現(xiàn)故障而不確定故障所在部位的技術，故障診斷技術是指不僅能發(fā)現(xiàn)故障而且能指明故障所在部位的技術。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，近年來出現(xiàn)了用微型計算機對繼電聯(lián)鎖設備進行檢測和診斷的裝置。六、冗余技術利用額外的備份以提高系統(tǒng)的可靠性和安全性的技術稱做冗余技術。雙燈絲燈泡和電源雙重化(兩路電源)等都是冗余技術的例子。在微機聯(lián)鎖系統(tǒng)中采用冗余技術是提高系統(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。例如將信號燈泡的端電壓降到額定電壓的85％的以延長燈泡的壽命，減少了滅燈事故。八、應急頂替應急頂替是冗余技術的一種特例。它是用功能較低的備份在主設備發(fā)生故障時臨時代替主設備的技術。例如在歷史上曾為進站信號機單獨設置一組備用的直流電源，當主電源停電時，用備用電源為紅燈供電以保證進站信號機不滅燈。后來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工作帶來許多不便，所以目前多已陶汰廠。目前盡管采用了雙重電源，但仍有短時停電的現(xiàn)象發(fā)生。在停電期間關于道岔的位置也無法通過表示燈來確認了。但在停電期間，仍要由人力就地板動道岔而排列進路的，由于失去了道岔表示，不得不對道岔的實際位置在現(xiàn)場逐個地檢查，這就增加了工作難度，延長了排列進路的時間。因此，在經(jīng)濟條件允許的情況下，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，但就其對電路的影響來說為兩大類：一類是使電路開路的故障，一類是使電路短路故障。習慣上稱開路故障為斷線故障。稱短路故障為混線故障。斷線故障會導致處于吸起的繼電器錯誤地落下或使應當勵磁吸起的繼電器不能吸起；混線故障可能使不應吸起的繼電器錯誤的吸起或者使已吸起的繼電器不能及時正確地落下。研究繼電器電路的安全性主要是解決斷線防護和混線防護問題。

一、斷線(開路)防護電路統(tǒng)計表明，電路的斷線故障遠遠超過混線故障，根據(jù)這一特點，必須按閉合電路法設計繼電器電路，在發(fā)生斷線故障時使繼電器落下以達到故障—安全的目的。下面考察圖4-4-1所示的兩個簡單電路。它們的邏輯功能是等效的，即FJ是J的復示繼電器，但兩者的結(jié)構(gòu)是不一樣的，圖(a)符合閉合電路原理，無論電路的何處發(fā)生斷線故障都導致FJ在落下狀態(tài)，所以具有故障—安全性能。圖(b)是利用接點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，當旁路電路發(fā)生斷線故障時反而FJ錯誤吸起而導向危險側(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計的電路是斷線保護的基本方法，由于它能對任何斷線故障均有反映，所以認為這種電路對于斷線故障具有自檢能力。二、混線防護電路既然繼電器電路是按閉合電路原理設計的，那么在混線的故障情況下就有可能使繼電器吸起而導向危險側(cè)。因此，盡管混線故障遠少于斷線故障．但也必須慎重地采取防護措施。實際上，由于電路結(jié)構(gòu)的復雜性，若對電路的各點都進行混線分析并采取相應的防護對策，那是困難的，也是行不通的。長期實踐表明，室內(nèi)和繼電器箱內(nèi)的環(huán)境較好，在這些場所只要采取嚴格的施工工藝，電路是極少發(fā)生混線故障的，因此一般不采取混線防護措施。而對于室外的電路部分來說，無論是用電纜還是其它電線作為連接線時，發(fā)生混線故障的可能性較大，因此必須采取混線保護電路。(一)故障—安全混線防護法1．位置法(也稱做遠端供電法)，是針對繼電器電路的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(如虛線處)的一側(cè)，當發(fā)生混線故障時，繼電器將無條件地吸起，這是十分危險的。在固(b)中，繼電器和電源設在可能混線點的兩側(cè)，當發(fā)生混線故障時，一方面使繼電器線圈短路，另一方面在接點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，導向安全側(cè)?？傊?，位置法的關鍵在于繼電器和電源必須分設在可能混線位置的兩側(cè)。2．極性法。此法是針對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。電路中用了兩個偏極繼電器。每個繼電器的兩個線圈并聯(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作。當列車未駛?cè)氲谝唤咏鼌^(qū)段1JG時。接近軌道繼電器1JGJ和2JGJ均在吸起狀態(tài)，此時根據(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。當列車駛?cè)?JG后，1JGJ落下并以其接點改變了電路中的電流方向，于是1JBJ落下，2JBJ吸起。當列車駛?cè)?JG時，2JGJ落下。切斷了電路電源使1JBJ和2JBJ都落下。因此，1JBJ和2JBJ的動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，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Q線上的極性一致，則1JBJ和2JBJ仍保持原來的狀態(tài)。當列車駛?cè)?JG時，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作。同樣可以分析，當H線上混入電源KZ時電路也是安全的。

(二)減少危險側(cè)故障率的混線防護法1．雙斷法。它是兩個繼電器電路之間混線的防護措施。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．如圖(b)所示，則Q線之間發(fā)生混線故障時3DBJ也不致錯誤吸起。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，使它不致造成危險后果，但是不能及時發(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誤吸起。因此，雙斷法只是一種減少危險側(cè)故障率的方法。獨立電源法。獨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致繼電器錯誤吸起的原因在于多個繼電器共用一個電源造成的，如果每個繼電器有各自的電源且沒有公共回線，那么任何兩條線路混線都不會構(gòu)成錯誤的閉合電路而使繼電器吸起。但是為每個繼電器設置獨立的直流電源是不經(jīng)濟的，因此在直流電源中采用獨立電源法沒有得到推廣。然而在交流電源中利用變壓器實現(xiàn)電源隔離比較經(jīng)濟，例如軌道電路和信號機燈泡電路都采用了獨立的變壓器。當然，采用獨立交壓器也便于電壓的調(diào)整。分路法當繼電器處于落下狀態(tài)時,設法接通繼電器線圈的分路線，防因混入電源而錯誤吸起來。下面是分路法的一個例子，繼電器KJF是接點KJ的復示繼電器，當KJ落下時利用其后接點接通一條相當了KJF線圈分路線的電路。這條分路不影響電路正常工作，但當Q線混入電源正極時，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誤吸起。分路法納缺點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)展簡介1.故障—安全理論的發(fā)展從計算機時代開始，便開始了對電子系統(tǒng)的可靠性和安全性的研究。20世紀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的研究為可靠性理論的發(fā)展打下了基礎。自60年代后期，一些日本學者為了實現(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，先進行了二值故障—安全邏輯理論的研究。假設存在著只有故障—安全的“與”、“或”和“非”電子器件．統(tǒng)稱做非對稱器件，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稱器件可以構(gòu)成故障—安全系統(tǒng)的。

用二值非對稱器件構(gòu)成邏輯系統(tǒng)既復雜又不易設計，所以曾提出過三值邏輯理論。在二值邏輯理淪巾有一種6型理論，它規(guī)定3個邏輯值{1、φ、0}分別與正電平、零電平和負電平相對應，并當器件發(fā)生故障時其輸出必為φ。φ型理論的“與”、“或”和“非”的定義如下：任何一個三值邏輯器件發(fā)生故障時其輸出為φ，而以φ作為“與”門的輸入時其輸出只能是φ或0；以φ作為“或”和“非”門的輸入時將不影響其不確的輸出。因此，若將1對危險側(cè)，器件發(fā)生故障時將不會造成危險側(cè)的輸出。嚴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狀態(tài)，而且必須在故障時導向零電平，這在制作上遇到了困難，因此，三值邏輯理論沒有得到實際應用。在用對稱電子元件構(gòu)成安全電路的研究也取得了進展。但這類電路的設計是以代碼輸入和代碼輸出為前提的。例如有一種稱做故障—保險電路，它的定義是：一個電路是故障—保險的，如果對于預定的故障集合中任一故障，電路的任何代碼輸入不會產(chǎn)生不正確的代碼輸出。這就意味著，一個安全側(cè)代碼輸入不會因故障而產(chǎn)生危險側(cè)的代碼輸出。在微機技術發(fā)展迅速的今天，試圖用具有故障—安全性能的硬器件設計聯(lián)鎖系統(tǒng)在經(jīng)濟上仍看不出有什么優(yōu)越性。2.安全性的定量評價對于保證行車安全的鐵路信號系統(tǒng)來說，采用了非常完備的安全技術仍然會發(fā)生危險的事故，盡管是極少的。因此，人們總希望能找到對安全性進行定量評價的方法．這對于設計、選型、鑒定、驗收和維修都是有指導意義的。特別是在鐵路信號系統(tǒng)中越來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)律的機械和電氣器件的情況下，定雖評估安全性更有迫切件。盡管如此，然而對于評估方法的研究進展十分緩慢，其原因在于：1．重大危險事故的發(fā)生次數(shù)極少，因此用常規(guī)的統(tǒng)計方法處理這類數(shù)據(jù)時，置信度不高．而且對得到的定量結(jié)論也難以驗證。2．安全性不僅與系統(tǒng)本身有關．而且涉及到人的操作和維護因素，如何將這類因素納人評估方法中也是很難的。3．即使忽略了人的因素而單純地評估系統(tǒng)的安全性時，如何把構(gòu)成系統(tǒng)的器件故障率綜合成系統(tǒng)的故障率在計算上也是困難的。4．即使以概率形式給出定量指標，但對社會造成的影響，究竟多大的人員傷亡率和財產(chǎn)損失率能被社會所接受也是很難測度的。由此可見，安全性的定量評估是一件十分復雜的工作。雖然如此，但這項研究工作早已開始，而且有了一定進展。下面對幾種評估指標作些概念性介紹。1、危險比2、平均危險故障間隔時間3、系統(tǒng)的綜合風險指標第四章電氣集中聯(lián)鎖概述第一節(jié)電氣集中聯(lián)鎖設備概述第二節(jié)6502電氣集中電路概述第一節(jié)6502