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全電子模塊化計算機聯(lián)鎖系統探討
摘要：目前，中國鐵路上千個(gè)車(chē)站已經(jīng)裝備了計算機聯(lián)鎖系統，計算機聯(lián)鎖成為了以后改建、新建鐵路的主要信號聯(lián)鎖控制方式。文章主要提出一種全電子、模塊化的計算機聯(lián)鎖系統，并對計算機聯(lián)鎖以后的發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析，希望隨著(zhù)計算機技術(shù)和電子制造技術(shù)的發(fā)展，全電子模塊化的計算機聯(lián)鎖系統成為信號專(zhuān)業(yè)聯(lián)鎖系統的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞：全電子；模塊化；三取二；計算機聯(lián)鎖
中國從1984年開(kāi)始研制計算機聯(lián)鎖系統，目前，其作為鐵路運輸核心安全控制系統，取代了原有6502電氣集中，但是隨著(zhù)計算機聯(lián)鎖系統大規模發(fā)展的同時(shí)也暴露出越來(lái)越多的問(wèn)題。由于很多計算機聯(lián)鎖系統保留了近30％的繼電電路，結構復雜，占地面積大，接線(xiàn)多、焊點(diǎn)多、導致故障率高，抗干擾能力弱，同時(shí)聯(lián)鎖軟件出于對知識產(chǎn)權保護的考慮，是完全封閉的，對聯(lián)鎖軟件的正確性、安全性、不能深入控制。軟件測試工作也只是局限于功能測試、黑箱測試，測試功能范圍都不可能窮盡。
1 計算機聯(lián)鎖的發(fā)展要求及發(fā)展方向
1.1 計算機聯(lián)鎖的發(fā)展要求
為保證鐵路運輸的跨越式發(fā)展，充分發(fā)揮鐵路信號工廠(chǎng)、工程設計單位、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上，讓計算機聯(lián)鎖系統成為多級單位廣泛參與，共同實(shí)現的開(kāi)放式聯(lián)鎖設備。計算機聯(lián)鎖系統的理想狀態(tài)就是：①完全的工廠(chǎng)化生產(chǎn)；②完全的標準化設計；③最簡(jiǎn)化的現場(chǎng)施工；④最簡(jiǎn)化的驗收模式；⑤最簡(jiǎn)化的維護辦法；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完備的設備參數監測功能；⑨滿(mǎn)足鐵路行車(chē)自動(dòng)化的接口功能。
1.2 計算機聯(lián)鎖的發(fā)展方向
1.2.1 二乘二取二系統
中國目前的計算機聯(lián)鎖制式主要有：雙機熱備、三取二和二乘二取二系統。雙機熱備系統存在雙機切換問(wèn)題，切換失敗將產(chǎn)生嚴重的危險后果；采用屏蔽冗余技術(shù)的三取二系統，雖然產(chǎn)生危險輸出的可能性極小，但是存在不能停機檢修的問(wèn)題；所以今年主要干線(xiàn)的技術(shù)改造和新建鐵路都優(yōu)先考慮二乘二取二系統，二乘二取系統也是計算機聯(lián)鎖以后的發(fā)展趨勢。
1.2.2 全電子化
隨著(zhù)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、功能強大等特點(diǎn)；便于組網(wǎng)、遠程管理和遠程診斷。因此，隨著(zhù)科技部的不斷進(jìn)步，擺脫繼電器，采用全電子化將是計算機聯(lián)鎖的一個(gè)發(fā)展趨勢。
1.2.3 模塊化
為了方便使用和維護計算機聯(lián)鎖應該朝著(zhù)模塊化、功能化方向發(fā)展，實(shí)現模塊的在線(xiàn)更換，節省系統的維修時(shí)間。
2 全電子模塊化計算機聯(lián)鎖系統的特點(diǎn)及功能
2.1 全電子模塊化計算機聯(lián)鎖系統具有的特點(diǎn)
2.1.1 硬件構成
全電子模塊化計算機聯(lián)鎖系統采用工業(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轍機、信號機、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，機柜配線(xiàn)采用插接式電纜直接對應分線(xiàn)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“傻瓜式”施工與維修。
2.1.2 軟件構成
聯(lián)鎖軟件應該突破目前其他計算機聯(lián)鎖系統聯(lián)鎖閉關(guān)自守的障礙，實(shí)現源代碼級的開(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(xiàn)與拼圖設計的方式類(lèi)似，實(shí)行模塊化，經(jīng)過(guò)培訓的技術(shù)人員就應該可以勝任任何一個(gè)新站場(chǎng)的聯(lián)鎖軟件的設計與調試，從而保證測試工作可以最大限度地及早發(fā)現并解決軟件中的各種潛在安全隱患，計算機輔助設計系統指用戶(hù)輸入站場(chǎng)平面圖及必要的參數設置，即可自動(dòng)生成聯(lián)鎖程序和數據，最大限度地降低人為錯誤。
2.2 全電子計算機聯(lián)鎖系統應該具有的功能
2.2.1 實(shí)現聯(lián)鎖的基本功能及特殊聯(lián)鎖功能
實(shí)現進(jìn)路上道岔、信號機和軌道電路的正確聯(lián)鎖，確保進(jìn)路正確和列車(chē)運行安全，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、調車(chē)進(jìn)路及迂回進(jìn)路。在設備故障時(shí)還可辦理引導進(jìn)路及引導總鎖閉。②采用始終端兩點(diǎn)辦理方式。調車(chē)進(jìn)路可一次辦理由幾條基本進(jìn)路構成的長(cháng)進(jìn)路，也可逐條分段辦理。③屬于敵對進(jìn)路的信號，不能同時(shí)開(kāi)放。只有檢查了進(jìn)路中所有軌道區段空閑、有關(guān)道岔位置全部正確且已鎖閉在規定位置上、敵對關(guān)系照查無(wú)誤時(shí)，信號才能開(kāi)放。④具有信號正常關(guān)閉功能、特殊關(guān)閉功能、防止自動(dòng)重復開(kāi)放信號功能及人工重復開(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具有道岔單獨操作功能。
根據站場(chǎng)的特殊要求，實(shí)現特殊聯(lián)鎖關(guān)系，如：?jiǎn)毋^溜放功能、股道中間出岔功能，非進(jìn)路調車(chē)、延續進(jìn)路、局部控制道岔與臨站或區間的各種聯(lián)系閉塞等。
2.2.2 靈活多樣的系統組態(tài)功能
全電子模塊化計算機聯(lián)鎖系統采用3層結構，上層為上位機，也叫人機會(huì )話(huà)層；上層通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò )與第二層的聯(lián)鎖機進(jìn)行通信；第三層為10模塊執行單元。
根據選用不同的聯(lián)鎖機可以實(shí)現組成雙機熱備聯(lián)鎖計算機或三取二容錯聯(lián)鎖計算機或二乘二取二聯(lián)鎖計算機系統。
2.2.3 監測功能
系統無(wú)需增加任何其他設備，能實(shí)現對室內外設備的基本參數和狀態(tài)進(jìn)行監測。
2.2.4 歷史記錄圖形再現功能
系統具有完善的記錄功能，能存儲一年的信息，這些信息包括了：行車(chē)作業(yè)辦理信息、站場(chǎng)圖形(信號、道岔、軌道區段等現場(chǎng)設備的狀態(tài))信息、反映系統運行的各種數據。系統可調出記錄的任何一段時(shí)間所有數據進(jìn)行回放以再現系統當時(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
系統通過(guò)回讀、軟件雙編碼等技術(shù)實(shí)現自診斷故障到板級。
2.2.6 維護和遠程診斷功能
系統能夠記錄所有的操作和信號設備的狀態(tài)；監測和報告系統故障；方便地查詢(xún)內存中存儲的各種信息；存儲和打印記錄；通過(guò)網(wǎng)絡(luò )可以把系統的故障情況通知到遠端的維護部門(mén)，使維修部門(mén)可以根據需要派遣相應技術(shù)人員來(lái)維修實(shí)現遠程診斷功能。
2.2.7 實(shí)現與其他信息系統的結合功能
本系統具備與調度監督、調度集中等系統的通信。實(shí)現站場(chǎng)間的信息共享。
2.2.8 具有故障弱化功能
系統的聯(lián)鎖機無(wú)論是雙機熱備、三取二還是二乘二取二，其輸入，輸出層的IO模塊內部均采用“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)鎖系統出現局部故障時(shí)，在不影響設備運行安全的情況下，系統具備故障弱化功能。
3 結束語(yǔ)
全電子計算機聯(lián)鎖系統是鐵路信號控制的新一代聯(lián)鎖設備，系統以計算機控制技術(shù)為核心，以電力電子開(kāi)關(guān)技術(shù)為基礎，采用電子單元，利用計算機通信、自動(dòng)檢測等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現全部電子化的鐵路信號控制計算機聯(lián)鎖設備，體積小、功能強大、便于組網(wǎng)，可以為鐵路自動(dòng)化、信息化提供基礎信息，遠程管理和遠程診斷，是鐵路信號專(zhuān)業(yè)的發(fā)展方向。
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