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全電子模塊化計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)探討
摘要：目前，中國(guó)鐵路上千個(gè)車(chē)站已經(jīng)裝備了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖成為了以后改建、新建鐵路的主要信號(hào)聯(lián)鎖控制方式。文章主要提出一種全電子、模塊化的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，并對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖以后的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析，希望隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子制造技術(shù)的發(fā)展，全電子模塊化的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)成為信號(hào)專(zhuān)業(yè)聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：全電子；模塊化；三取二；計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖
中國(guó)從1984年開(kāi)始研制計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，目前，其作為鐵路運(yùn)輸核心安全控制系統(tǒng)，取代了原有6502電氣集中，但是隨著計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)大規(guī)模發(fā)展的同時(shí)也暴露出越來(lái)越多的問(wèn)題。由于很多計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)保留了近30％的繼電電路，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，占地面積大，接線多、焊點(diǎn)多、導(dǎo)致故障率高，抗干擾能力弱，同時(shí)聯(lián)鎖軟件出于對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)的考慮，是完全封閉的，對(duì)聯(lián)鎖軟件的正確性、安全性、不能深入控制。軟件測(cè)試工作也只是局限于功能測(cè)試、黑箱測(cè)試，測(cè)試功能范圍都不可能窮盡。
1 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)展要求及發(fā)展方向
1.1 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)展要求
為保證鐵路運(yùn)輸?shù)目缭绞桨l(fā)展，充分發(fā)揮鐵路信號(hào)工廠、工程設(shè)計(jì)單位、專(zhuān)業(yè)施工單位、電務(wù)維修單位的作用，在保證其基本安全條件的基礎(chǔ)上，讓計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)成為多級(jí)單位廣泛參與，共同實(shí)現(xiàn)的開(kāi)放式聯(lián)鎖設(shè)備。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的理想狀態(tài)就是：①完全的工廠化生產(chǎn)；②完全的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)；③最簡(jiǎn)化的現(xiàn)場(chǎng)施工；④最簡(jiǎn)化的驗(yàn)收模式；⑤最簡(jiǎn)化的維護(hù)辦法；⑥最簡(jiǎn)化的維修手段；⑦最簡(jiǎn)單的二次開(kāi)發(fā)以至于免二次開(kāi)發(fā)；⑧完備的設(shè)備參數(shù)監(jiān)測(cè)功能；⑨滿(mǎn)足鐵路行車(chē)自動(dòng)化的接口功能。
1.2 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)展方向
1.2.1 二乘二取二系統(tǒng)
中國(guó)目前的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖制式主要有：雙機(jī)熱備、三取二和二乘二取二系統(tǒng)。雙機(jī)熱備系統(tǒng)存在雙機(jī)切換問(wèn)題，切換失敗將產(chǎn)生嚴(yán)重的危險(xiǎn)后果；采用屏蔽冗余技術(shù)的三取二系統(tǒng)，雖然產(chǎn)生危險(xiǎn)輸出的可能性極小，但是存在不能停機(jī)檢修的問(wèn)題；所以今年主要干線的技術(shù)改造和新建鐵路都優(yōu)先考慮二乘二取二系統(tǒng)，二乘二取系統(tǒng)也是計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖以后的發(fā)展趨勢(shì)。
1.2.2 全電子化
隨著制造業(yè)技術(shù)水平的不斷提高，電子單元得到的大力發(fā)展，電子單元具有體積小、功能強(qiáng)大等特點(diǎn)；便于組網(wǎng)、遠(yuǎn)程管理和遠(yuǎn)程診斷。因此，隨著科技部的不斷進(jìn)步，擺脫繼電器，采用全電子化將是計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。
1.2.3 模塊化
為了方便使用和維護(hù)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖應(yīng)該朝著模塊化、功能化方向發(fā)展，實(shí)現(xiàn)模塊的在線更換，節(jié)省系統(tǒng)的維修時(shí)間。
2 全電子模塊化計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的特點(diǎn)及功能
2.1 全電子模塊化計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)具有的特點(diǎn)
2.1.1 硬件構(gòu)成
全電子模塊化計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)采用工業(yè)控制技術(shù)，全部取消6502繼電器，以模塊為單元直接控制室外轉(zhuǎn)轍機(jī)、信號(hào)機(jī)、軌道電路，以明確、完善的故障自診斷與故障指示及全部模塊支持熱拔插能力，機(jī)柜配線采用插接式電纜直接對(duì)應(yīng)分線盤(pán)，將施工量降到最低，采用直接更換模塊，先處理后分析的維修方式，實(shí)現(xiàn)“傻瓜式”施工與維修。
2.1.2 軟件構(gòu)成
聯(lián)鎖軟件應(yīng)該突破目前其他計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)聯(lián)鎖閉關(guān)自守的障礙，實(shí)現(xiàn)源代碼級(jí)的開(kāi)放，并且其“消息傳遞”與“模塊拼裝”的聯(lián)鎖思路與原有6502的15條網(wǎng)絡(luò)線與拼圖設(shè)計(jì)的方式類(lèi)似，實(shí)行模塊化，經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的技術(shù)人員就應(yīng)該可以勝任任何一個(gè)新站場(chǎng)的聯(lián)鎖軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試，從而保證測(cè)試工作可以最大限度地及早發(fā)現(xiàn)并解決軟件中的各種潛在安全隱患，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)指用戶(hù)輸入站場(chǎng)平面圖及必要的參數(shù)設(shè)置，即可自動(dòng)生成聯(lián)鎖程序和數(shù)據(jù)，最大限度地降低人為錯(cuò)誤。
2.2 全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)該具有的功能
2.2.1 實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖的基本功能及特殊聯(lián)鎖功能
實(shí)現(xiàn)進(jìn)路上道岔、信號(hào)機(jī)和軌道電路的正確聯(lián)鎖，確保進(jìn)路正確和列車(chē)運(yùn)行安全，滿(mǎn)足6502全部的聯(lián)鎖功能，主要功能包括：①辦理全站列車(chē)進(jìn)路、調(diào)車(chē)進(jìn)路及迂回進(jìn)路。在設(shè)備故障時(shí)還可辦理引導(dǎo)進(jìn)路及引導(dǎo)總鎖閉。②采用始終端兩點(diǎn)辦理方式。調(diào)車(chē)進(jìn)路可一次辦理由幾條基本進(jìn)路構(gòu)成的長(zhǎng)進(jìn)路，也可逐條分段辦理。③屬于敵對(duì)進(jìn)路的信號(hào)，不能同時(shí)開(kāi)放。只有檢查了進(jìn)路中所有軌道區(qū)段空閑、有關(guān)道岔位置全部正確且已鎖閉在規(guī)定位置上、敵對(duì)關(guān)系照查無(wú)誤時(shí)，信號(hào)才能開(kāi)放。④具有信號(hào)正常關(guān)閉功能、特殊關(guān)閉功能、防止自動(dòng)重復(fù)開(kāi)放信號(hào)功能及人工重復(fù)開(kāi)放功能。⑤具有進(jìn)路自動(dòng)解鎖、中途返回解鎖、取消進(jìn)路解鎖、人工解鎖進(jìn)路及故障解鎖進(jìn)路。⑥具有道岔單獨(dú)操作功能。
根據(jù)站場(chǎng)的特殊要求，實(shí)現(xiàn)特殊聯(lián)鎖關(guān)系，如：?jiǎn)毋^溜放功能、股道中間出岔功能，非進(jìn)路調(diào)車(chē)、延續(xù)進(jìn)路、局部控制道岔與臨站或區(qū)間的各種聯(lián)系閉塞等。
2.2.2 靈活多樣的系統(tǒng)組態(tài)功能
全電子模塊化計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)采用3層結(jié)構(gòu)，上層為上位機(jī)，也叫人機(jī)會(huì)話(huà)層；上層通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)與第二層的聯(lián)鎖機(jī)進(jìn)行通信；第三層為10模塊執(zhí)行單元。
根據(jù)選用不同的聯(lián)鎖機(jī)可以實(shí)現(xiàn)組成雙機(jī)熱備聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)或三取二容錯(cuò)聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)或二乘二取二聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
2.2.3 監(jiān)測(cè)功能
系統(tǒng)無(wú)需增加任何其他設(shè)備，能實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)外設(shè)備的基本參數(shù)和狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2.2.4 歷史記錄圖形再現(xiàn)功能
系統(tǒng)具有完善的記錄功能，能存儲(chǔ)一年的信息，這些信息包括了：行車(chē)作業(yè)辦理信息、站場(chǎng)圖形(信號(hào)、道岔、軌道區(qū)段等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài))信息、反映系統(tǒng)運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)。系統(tǒng)可調(diào)出記錄的任何一段時(shí)間所有數(shù)據(jù)進(jìn)行回放以再現(xiàn)系統(tǒng)當(dāng)時(shí)的真實(shí)情況，為分析事故原因提供方便的手段。
2.2.5 完善的自診斷功能
系統(tǒng)通過(guò)回讀、軟件雙編碼等技術(shù)實(shí)現(xiàn)自診斷故障到板級(jí)。
2.2.6 維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷功能
系統(tǒng)能夠記錄所有的操作和信號(hào)設(shè)備的狀態(tài)；監(jiān)測(cè)和報(bào)告系統(tǒng)故障；方便地查詢(xún)內(nèi)存中存儲(chǔ)的各種信息；存儲(chǔ)和打印記錄；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可以把系統(tǒng)的故障情況通知到遠(yuǎn)端的維護(hù)部門(mén)，使維修部門(mén)可以根據(jù)需要派遣相應(yīng)技術(shù)人員來(lái)維修實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷功能。
2.2.7 實(shí)現(xiàn)與其他信息系統(tǒng)的結(jié)合功能
本系統(tǒng)具備與調(diào)度監(jiān)督、調(diào)度集中等系統(tǒng)的通信。實(shí)現(xiàn)站場(chǎng)間的信息共享。
2.2.8 具有故障弱化功能
系統(tǒng)的聯(lián)鎖機(jī)無(wú)論是雙機(jī)熱備、三取二還是二乘二取二，其輸入，輸出層的IO模塊內(nèi)部均采用“二取二”來(lái)保障“故障倒向安全”，即每個(gè)模塊均具有二套電路。聯(lián)鎖系統(tǒng)出現(xiàn)局部故障時(shí)，在不影響設(shè)備運(yùn)行安全的情況下，系統(tǒng)具備故障弱化功能。
3 結(jié)束語(yǔ)
全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是鐵路信號(hào)控制的新一代聯(lián)鎖設(shè)備，系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)控制技術(shù)為核心，以電力電子開(kāi)關(guān)技術(shù)為基礎(chǔ)，采用電子單元，利用計(jì)算機(jī)通信、自動(dòng)檢測(cè)等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全部電子化的鐵路信號(hào)控制計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備，體積小、功能強(qiáng)大、便于組網(wǎng)，可以為鐵路自動(dòng)化、信息化提供基礎(chǔ)信息，遠(yuǎn)程管理和遠(yuǎn)程診斷，是鐵路信號(hào)專(zhuān)業(yè)的發(fā)展方向。
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