鐵路信號微機聯(lián)鎖系統(tǒng)分析

劉凱

摘 要：伴隨鐵路運輸發(fā)展速度的不斷提升，要求必須實現(xiàn)鐵路信號控制的高效性、安全性與可靠性。近幾年來，微型計算機技術(shù)的快速發(fā)展與可靠性、安全性理論也得到了極大的進步，為產(chǎn)生與發(fā)展微機聯(lián)鎖系統(tǒng)提供了技術(shù)保障。電氣集中聯(lián)鎖系統(tǒng)正逐步被微機聯(lián)鎖系統(tǒng)所取代，且應(yīng)用的車站越來越多。為此，本文主要對鐵路信號微機聯(lián)鎖系統(tǒng)的概況、應(yīng)用進行了分析與研究。

關(guān)鍵詞：鐵路信號；微機聯(lián)鎖系統(tǒng)；概況；應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國鐵路信號技術(shù)與設(shè)備已經(jīng)從傳統(tǒng)單一向綜合化、系統(tǒng)性發(fā)展方向轉(zhuǎn)變，為達到安全行車及全面提高列車運輸效率，必須重視鐵路信號聯(lián)鎖系統(tǒng)的合理應(yīng)用。微機聯(lián)鎖系統(tǒng)作為現(xiàn)階段應(yīng)用最多的聯(lián)鎖系統(tǒng)，其車站信號自動控制系統(tǒng)主要依靠計算機技術(shù)進行，系統(tǒng)控制主要應(yīng)用于進路、道岔與信號，利用計算機技術(shù)達到三者聯(lián)鎖的作用。通過根據(jù)實際情況，如列車運營現(xiàn)狀等，對進路選擇、道岔轉(zhuǎn)換與信號開放等進行自動控制。在鐵路技術(shù)人員培訓(xùn)中，為確保其能夠?qū)ξC聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本技能進行更快更好地掌握，要求鐵路部門必須進行微機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)的研制，確保其便于操作、經(jīng)濟使用與功能完備。

1 微機聯(lián)鎖系統(tǒng)的概況

在社會經(jīng)濟快速發(fā)展的今天，如何提升鐵路運輸發(fā)展水平，如何降低鐵路運營故障，已經(jīng)成為擺在相關(guān)部門、相關(guān)人員面前的重要問題。鐵路信號聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展，對提高列車行駛安全性、運行效率與操作人員勞動減壓具有至關(guān)重要的作用，為此，必須全面分析其信號聯(lián)鎖系統(tǒng)的現(xiàn)狀。以技術(shù)方面分析，車站聯(lián)鎖系統(tǒng)已由機械聯(lián)鎖、電氣聯(lián)鎖向電子化階段轉(zhuǎn)變。在我國鐵路方面車站聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)用較多，按照控制道岔、信號機與聯(lián)鎖集中化程度實現(xiàn)等條件，可將其進行集中與非集中聯(lián)鎖系統(tǒng)劃分。現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的系統(tǒng)為集中聯(lián)鎖系統(tǒng)，其通過繼電器元件達到聯(lián)鎖邏輯的目的，隨著計算機技術(shù)速度的提升，繼電器電路被計算機所取代，也就是微機聯(lián)鎖系統(tǒng)。其主要工作內(nèi)容就是利用計算機對車站值班人員的操作命令、現(xiàn)場所有表示信息實施邏輯運算，且通過各類冗余、故障—安全措施輔助，實現(xiàn)安全控制信號機、道岔的目的。因此，微機聯(lián)鎖系統(tǒng)可理解為通過計算機技術(shù)方式達到車站聯(lián)鎖對系統(tǒng)實時控制的目的。通常情況，要求微機聯(lián)鎖系統(tǒng)具有較高功能及性能，為完成各項技術(shù)要求不能只選取單層結(jié)構(gòu)。此時需通過上下2層或多層分層結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)構(gòu)建。以上下2層作為微機聯(lián)鎖系統(tǒng)，人機會話層為上層，聯(lián)鎖監(jiān)控層為下層。該系統(tǒng)不僅具備友好、準(zhǔn)確的人機界面，還具備良好的聯(lián)鎖測控效率。

2 鐵路信號微機聯(lián)鎖系統(tǒng)的應(yīng)用

鐵路信號設(shè)備故障將存在重大事故隱患，如處理不到位，將給鐵路行車安全造成極大的影響。隨著社會主義市場經(jīng)濟的快速發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的不斷進步，作為列車運行的根本保障，將計算機技術(shù)廣泛應(yīng)用于鐵路信號聯(lián)鎖系統(tǒng)，可確保鐵路信號具備良好的安全性、穩(wěn)定性及高效性。聯(lián)鎖軟件與控制系統(tǒng)為微機聯(lián)鎖系統(tǒng)的主要構(gòu)成部分，具體如下：

1、聯(lián)鎖軟件

鐵路站場規(guī)模、作業(yè)要求存在極大的不同，因此模塊化結(jié)構(gòu)為其硬件、軟件所具備的相同特點，要求軟件程序必須與數(shù)據(jù)分開，只有這樣才能確保鐵路信號聯(lián)鎖的安全性。雙機熱備型聯(lián)鎖系統(tǒng)為現(xiàn)階段我國最為推廣的聯(lián)鎖制式，“單機確保安全，雙機提升可靠性”為其根本思想。雙機熱備單機安全型的實現(xiàn)主要利用硬軟件結(jié)合方法。硬件方面CPU為單系統(tǒng)以外，其輸入輸出系統(tǒng)與單機而言還存有一定區(qū)別，如回讀（輸出系統(tǒng)）、板內(nèi)動態(tài)（輸入系統(tǒng)）都需進行特定性設(shè)計，普通工業(yè)控制并不具有此效果。具體應(yīng)用中，一套輸出系統(tǒng)與一套輸入系統(tǒng)（回讀）可組成輸出系統(tǒng)；一套輸出系統(tǒng)（板內(nèi)動態(tài)）與一套輸入系統(tǒng)可組成輸入系統(tǒng)。利用此類硬件冗余方法與一套應(yīng)用軟件結(jié)合的管理，能夠提升輸入、出系統(tǒng)的安全性。通常選取“雙軟件和編碼技術(shù)”作為單CPU的安全性措施，但因其內(nèi)部所有部件之間都存有密切聯(lián)系，為達到安全性提升的目的，需確保系統(tǒng)軟件具備良好的自診斷功能，這就必須做好應(yīng)用軟件故障—安全設(shè)計，只有這樣才能確保系統(tǒng)的完整性、科學(xué)性。

利用雙機方法實現(xiàn)雙機熱備聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性，故障產(chǎn)生過程中可實施整機切換。此方法中雙機是否同步或進行比較為其技術(shù)難點，在比較其是否具有一致性時，故障位置的確定與切換方式選擇與自診斷息息相關(guān)。也可依托軟件達到單機系統(tǒng)故障診斷的目的。伴隨計算機技術(shù)水平的提升，大幅度降低了系統(tǒng)成本，微機聯(lián)鎖系統(tǒng)愈加成熟，這都為聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性、安全性提供了強有力的保障。但微機聯(lián)鎖系統(tǒng)與普通工業(yè)控制系統(tǒng)有所區(qū)別，其核心為“故障—安全”的高可靠性，其中對微機聯(lián)鎖系統(tǒng)特殊性起決定作用的條件為高可用性、快速技術(shù)支持等。

2、站場設(shè)備控制方式

在科技快速發(fā)展的今天，鐵路信號聯(lián)鎖系統(tǒng)愈加完善，將微機聯(lián)鎖系統(tǒng)合理應(yīng)用于鐵路信號系統(tǒng)，對提升系統(tǒng)實時性、可靠性具有至關(guān)重要的作用，為此，本文以站場設(shè)備控制方式的應(yīng)用進行了分析與探究。

（1）站場設(shè)備集中控制方式

作為一種實時控制系統(tǒng)，信號聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)具有良好可靠性、安全性，集中控制方式為現(xiàn)階段我國微機聯(lián)鎖系統(tǒng)中普遍選取的站場設(shè)備。具體如圖1所示。

（2）站場設(shè)備現(xiàn)場總線控制方式

于系統(tǒng)可靠性而言，集中式計算機控制將直接影響其可靠性，甚至產(chǎn)生風(fēng)險集中問題。作為一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，現(xiàn)場總線的功能為各個通信數(shù)據(jù)、控制設(shè)備間信息傳送問題的處理，如數(shù)字通信等。

選取現(xiàn)場總線控制的方式作為微機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，可對輸入、輸出接口卡大大降低，與集中控制方式相比，電纜長度也所有減少。調(diào)度控制系統(tǒng)接收的進程信息由列車運行進程發(fā)出。調(diào)度控制設(shè)備在分解控制信息后向相關(guān)設(shè)備，如轉(zhuǎn)轍機等發(fā)送，且對所有設(shè)備的運行進行監(jiān)控。當(dāng)所有設(shè)備在對控制信息接收后，將自身相關(guān)信息發(fā)送給和此次動作相關(guān)的其他設(shè)備，并對其他設(shè)備發(fā)出的有關(guān)信息進行接收，除此之外，對控制信息內(nèi)的動作命令加以執(zhí)行。

現(xiàn)場總線控制方式中系統(tǒng)與設(shè)備安全性普遍較高，可選取標(biāo)準(zhǔn)化信息技術(shù)得以實現(xiàn)。同時，信息流控制方式系統(tǒng)自身可實時檢測所有設(shè)備，并具備報警作用。通過現(xiàn)場總線技術(shù)車站信號微機聯(lián)鎖系統(tǒng)可對鐵路信號設(shè)備運行的可靠性全面提升。數(shù)字信號傳輸在現(xiàn)場總線內(nèi)具有較強抗干擾性與精度，進而能夠?qū)Τ杀居行Ы档汀?/p>

3 結(jié)束語

綜上所述，將計算機技術(shù)設(shè)置于鐵路信號聯(lián)鎖系統(tǒng)的目的在于對車站行車作業(yè)的安全性、效率進一步提升，為現(xiàn)代化運營提供可靠信息依據(jù)，進而對車站控制監(jiān)督功能加以改善，達到車站現(xiàn)代化管理水平提升及經(jīng)濟效益最大化的目標(biāo)。

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