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      建立局級計算機聯(lián)鎖仿真試驗中心的重要性探討

      2019-10-12 03:05:10張銳
      鐵道運營技術(shù) 2019年4期
      關(guān)鍵詞:局級站場計算機

      張 燕,方 峰,張銳

      (1、2 中國鐵路蘭州局集團有限公司工電檢測所,工程師;3、蘭州安信鐵路科技有限公司,甘肅省工業(yè)交通自動化工程技術(shù)研究中心,工程師;1、2、3 甘肅 蘭州,730070)

      目前,國內(nèi)絕大部分鐵路車站都安裝和使用了計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)[1-2]。計算機聯(lián)鎖是鐵路系統(tǒng)中非常重要的信號機電設備,直接關(guān)系著鐵路的運營效率和運輸安全。其邏輯關(guān)系在該系統(tǒng)中處于重要地位,起著控制軌旁設備、保持行車間隔的作用,是保證列車運行安全的最后一道屏障[1]。所以,計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是一個安全苛求系統(tǒng),對可靠性、安全性以及穩(wěn)定性要求極高,安全完整性等級必須為SIL4級[2]。對于新建線或涉及聯(lián)鎖軟件變動的站改,該車站的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)都必須進行聯(lián)鎖試驗。所以,對計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的任一改動,都必須嚴格做好車站聯(lián)鎖試驗。

      如該聯(lián)鎖試驗涉及到鐵路日常運營,必將大大降低運輸效率,顯然很不實際。因此,對立的仿真試驗是不可或缺的[2]。同時,只有加強對聯(lián)鎖試驗的管理才能夠確保聯(lián)鎖系統(tǒng)的準確性、嚴謹性。本文提出建立局級計算機聯(lián)鎖仿真試驗中心,旨在解決目前聯(lián)鎖仿真試驗所存在的試驗不便捷、周期長、效率低、時效性差等問題。

      1 基本概念

      1.1 計算機聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)用于鐵路運輸安全管理的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是運用“二乘二取二”技術(shù)實現(xiàn)對信號系統(tǒng)的控制,根據(jù)操作信息以及站場設備狀態(tài)進行邏輯運算,并配合集中聯(lián)鎖硬件設備,控制車站信號機、道岔、區(qū)段等信號設備,向操作人員提供現(xiàn)場設備實時狀態(tài)。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可劃分為人機對話層、聯(lián)鎖層、執(zhí)行層、現(xiàn)場設備層[1],如圖1所示。

      人機對話層主要包括操表機、維修機等人機交互設備。操表機的作用:一方面是通過接收操作人員的控制指令并將其轉(zhuǎn)化為控制命令發(fā)給聯(lián)鎖機,從而完成對軌旁相關(guān)設備的控制;另一方面可以實時接收聯(lián)鎖機采集的軌旁信號設備狀態(tài)信息并將其通過顯示界面反映給調(diào)度人員。維修機是聯(lián)鎖系統(tǒng)的診斷子系統(tǒng),其作用是實時記錄操作人員的操作指令、現(xiàn)場設備狀態(tài)以及報警信息,并提供站場狀態(tài)回放功能,為維護人員維護系統(tǒng)、診斷故障提供依據(jù)。

      聯(lián)鎖運算層是系統(tǒng)的核心。該層的主要功能是接收人機對話層的操作命令和監(jiān)控層的設備信息,通過進行聯(lián)鎖運算產(chǎn)生輸出信息,交付給監(jiān)控層執(zhí)行、反饋給人機對話層進行顯示,最終實現(xiàn)具有“故障—安全”特性的聯(lián)鎖功能。

      執(zhí)行層主要由驅(qū)動采集組匣和各種執(zhí)行電路組成,用于執(zhí)行聯(lián)鎖運算層下達的操作命令,將操作命令轉(zhuǎn)換為電信號實現(xiàn)對軌旁聯(lián)鎖設備的控制,如根據(jù)安全運輸需要實時開放信號機、轉(zhuǎn)換道岔和開關(guān)屏蔽門等;同時,還具有采集外部設備狀態(tài)并將其傳給聯(lián)鎖運算層的功能。

      現(xiàn)場設備層包括用于聯(lián)鎖控制的信號機、道岔和計軸區(qū)段等各類軌旁設備,是聯(lián)鎖系統(tǒng)的控制和監(jiān)測對象,根據(jù)執(zhí)行層傳輸?shù)男盘栠M行動作。

      圖1 計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

      1.2 聯(lián)鎖仿真試驗內(nèi)容聯(lián)鎖仿真試驗主要是對計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的核心聯(lián)鎖軟件的可靠性和安全性進行測試,聯(lián)鎖軟件往往由不同廠家編制,目前普遍做法是由鐵路企業(yè)中的電務部門、生產(chǎn)單位及人員赴不同聯(lián)鎖廠家公司進行室內(nèi)試驗[3]。聯(lián)鎖仿真試驗的目的在于檢查聯(lián)鎖關(guān)系是否正確,其方法大致分為兩種,一種是進路式聯(lián)鎖仿真試驗,另一種是功能式聯(lián)鎖仿真試驗[3-4],聯(lián)鎖仿真試驗功能見表1。進路式聯(lián)鎖仿真試驗,是先按聯(lián)鎖表排列進路,再按要求依次檢查信號機、道岔、敵對信號、軌道電路、敵對進路等聯(lián)鎖關(guān)系是否正確。功能式聯(lián)鎖仿真試驗,是依據(jù)聯(lián)鎖關(guān)系驗證包括定、反位,列車進路、調(diào)車進路和引導鎖閉進路等功能是否正確。

      表1 聯(lián)鎖仿真試驗功能表

      2 局級仿真試驗中心建設

      2.1 建設內(nèi)容局級計算機聯(lián)鎖仿真試驗中心采用分布式計算機控制系統(tǒng),實現(xiàn)分散控制,集中管理,主要包括聯(lián)鎖計算機、電務維修機、設備狀態(tài)模擬機、服務器和網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng),聯(lián)鎖仿真試驗中心拓撲結(jié)構(gòu)圖2所示。其中聯(lián)鎖計算機負責采集站場狀態(tài)進行聯(lián)鎖運算并根據(jù)運算結(jié)果控制繼電器動作并將站場的相關(guān)信息傳給操作表示機;電務維修機負責接收站場狀態(tài)信息、提示信息、操作信息、檢修信息等;設備狀態(tài)模擬機為聯(lián)鎖計算機提供模擬軌道電路、道岔、信號機等設備狀態(tài),本設備可以根據(jù)站場大小進行靈活配置;服務器用于存儲聯(lián)鎖試驗內(nèi)容及數(shù)據(jù),實現(xiàn)自動化的管理功能;網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng),用于構(gòu)建局域網(wǎng),連結(jié)外設與核心系統(tǒng)聯(lián)鎖計算機。

      圖2 聯(lián)鎖仿真試驗中心拓撲結(jié)構(gòu)圖

      通過以上分析可知,無論采用那種類型的試驗方式,計算機聯(lián)鎖仿真試驗的重點內(nèi)容都是一樣的,具體要點如下所述[4]:

      1)聯(lián)鎖試驗準備工作以及試驗方案的制定。

      2)校準核對控制臺站場顯示以及信號平面布置圖與真實站場的一致性,重點檢查侵限絕緣節(jié)位置、信號機禁止燈光顯示、道岔定反位開向等內(nèi)容。

      3)校核I/O 口,首先要校核聯(lián)鎖軟件研發(fā)公司提供的信息表與施工設計圖紙的I/O 信息位的一致性。對于不同接口模式的I/O 口的采用不同的校核方式,如對采用PLC接口模式的仿真試驗,采取直接校核的方式,而對于采用數(shù)據(jù)接口模式的仿真試驗則必須單獨對I/O口進行校核。

      4)對于聯(lián)鎖進路表中未列出的部分聯(lián)鎖關(guān)系,在進行常規(guī)聯(lián)鎖試驗前應先對未列出的聯(lián)鎖關(guān)系進行校核。

      5)常規(guī)聯(lián)鎖試驗前,對各種結(jié)合電路,例如與方向電路的結(jié)合,要先進行仿真試驗,這項工作對試驗人員的素質(zhì)要求非常高,也是聯(lián)鎖試驗最容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)。

      6)針對非正常情況的聯(lián)鎖試驗,窮舉要求很難做到,可視具體站場情況,對概率最大的非正常情況進行仿真試驗。

      2.2 中心功能中心應具備操作、顯示及信息轉(zhuǎn)發(fā)功能。中心的操作界面應與既有系統(tǒng)的界面和操作方法完全相同,如此有利于相關(guān)人員快速上手,操作功能,例如辦理進路等,接收到的操作按鈕信息通過網(wǎng)絡系統(tǒng)傳給聯(lián)鎖計算機。顯示功能主要顯現(xiàn)聯(lián)鎖機的站場狀態(tài)、系統(tǒng)運行狀況、警示信息等,對主要故障及差錯應進行語音播報[5]。信息轉(zhuǎn)發(fā)就是將站場狀態(tài)信息、報警信息等轉(zhuǎn)發(fā)給電務維修機,它將記錄保存這些信息。

      2.3 具體實現(xiàn)方式局級計算機聯(lián)鎖仿真試驗中心應具備如圖3所示功能:

      圖3 計算機聯(lián)鎖仿真試驗中心功能

      1)應兼容不同版本的聯(lián)鎖仿真軟件,包括目前國內(nèi)在用的主流廠家聯(lián)鎖功能軟件,可以做到自由切換,同時具備語音識別,語音交流的功能,實現(xiàn)流暢的人機交流,方便聯(lián)鎖試驗;

      2)可以向聯(lián)鎖試驗提供必備的基本信息,例如道岔定反位表示、軌道電路占用和出清狀態(tài)以及信號機開放與關(guān)閉和燈絲斷絲等。

      3)當聯(lián)鎖系統(tǒng)的聯(lián)鎖關(guān)系存在問題時,在本地可直接進行再現(xiàn)試驗,便于故障診斷分析和聯(lián)鎖的日常管理。

      4)具備培訓教學功能,提高相關(guān)人員(聯(lián)鎖工程師)的理論和實踐素質(zhì)。

      3 中心建設重要性

      計算機聯(lián)鎖方法和設備已被廣泛運用安全生產(chǎn),聯(lián)鎖軟件是計算機聯(lián)鎖的中樞,現(xiàn)在鐵路企業(yè)普遍的方法是電務人員赴不同聯(lián)鎖廠家在廠家的試驗平臺上進行試驗,試驗合格后上道使用,并且計算機聯(lián)鎖軟件一旦上道完成建設并使用后,受維修條件、周邊環(huán)境的限制,不能進行全面聯(lián)鎖關(guān)系試驗,也不能進行故障復現(xiàn),并且相關(guān)人員不能及時知道故障原因,對鐵路運輸安全構(gòu)成較大隱患。因此,建設局級計算機聯(lián)鎖仿真試驗中心具有關(guān)鍵意義。

      在試驗中心內(nèi)可對聯(lián)鎖關(guān)系進行全面試驗,節(jié)約天窗時間;

      1)當聯(lián)鎖出現(xiàn)故障時,可在試驗中心進行故障回放測試,及時發(fā)現(xiàn)問題,提高時效性;

      2)相關(guān)電務人員可在試驗中心接受培訓,有助于其快速熟悉聯(lián)鎖知識及操作方法以及故障處理措施,提高試驗人員的綜合試驗能力;

      3)中心設備融合不同廠家的計算機聯(lián)鎖軟件,可以自由切換,解決了版本兼容問題。

      4)有利于提高聯(lián)鎖仿真試驗的質(zhì)量和效率,有利于解決聯(lián)鎖關(guān)系問題的及時試驗分析,有利于提高聯(lián)鎖管理、維護、試驗人員的理論、實踐素質(zhì),有利于提高鐵路運營單位聯(lián)鎖工程師管理水平。

      4 結(jié)語

      建立計算機聯(lián)鎖仿真試驗室,包含整套的信號設備,分別納入主流廠家的計算機聯(lián)鎖功能。本文主要介紹了計算機聯(lián)鎖的結(jié)構(gòu)以及聯(lián)鎖仿真試驗的內(nèi)容,總結(jié)出目前聯(lián)鎖試驗存在試驗效率低、試驗不徹底等問題,提出建立局級計算機聯(lián)鎖仿真試驗中心,以方便試驗人員在發(fā)現(xiàn)問題時,可直接在本地再現(xiàn)試驗問題,及時與局級電務部、電務段技術(shù)人員交流,提高運營效率和安全。

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