基于全電子聯(lián)鎖的車站現(xiàn)場聯(lián)鎖試驗(yàn)研究

王麗， 劉逸明， 丁新魁， 齊志華

（1. 中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司廣州電務(wù)段，廣東廣州 510000；2. 中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司通信信號研究所，北京 100081；3. 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司徐州樞紐建設(shè)指揮部，江蘇徐州 221000）

0 引言

全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在執(zhí)行層通過采用電子執(zhí)行單元取代繼電器組合，是計算機(jī)聯(lián)鎖發(fā)展的一個主流方向［1]。在車站信號工程設(shè)計期，由于全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)內(nèi)部已包含電子執(zhí)行部分與聯(lián)鎖之間的接口，可以有效簡化設(shè)計。在工程建設(shè)期，使用不同類型電子執(zhí)行單元代替繼電接口電路控制道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)、信號機(jī)，既可避免組合架內(nèi)部和架間的復(fù)雜配線，減輕施工工作量，同時能節(jié)約房屋使用面積，減少建設(shè)投資。在系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)用期，電子執(zhí)行單元的自檢功能可以及時指示故障狀態(tài)，現(xiàn)場維護(hù)人員能夠根據(jù)故障指示信息及時有效開展維修維護(hù)工作，確保列車安全有序運(yùn)行［2-3]。

相較于傳統(tǒng)計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)基本將繼電接口電路電子化，通過在執(zhí)行層采用智能化及安全信息傳輸技術(shù)直接對軌旁設(shè)備進(jìn)行控制和狀態(tài)采集［4-5]。出于系統(tǒng)安全性與可靠性的綜合考量，當(dāng)前主流的全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的電子執(zhí)行單元大多采用二乘二取二的安全冗余結(jié)構(gòu)［6-7]。全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)為車站現(xiàn)場工程建設(shè)中的模擬聯(lián)鎖試驗(yàn)帶來一系列方式方法的變化。在此，基于全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)并結(jié)合車站現(xiàn)場聯(lián)鎖系統(tǒng)模擬試驗(yàn)過程，分析工程建設(shè)過程中聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)中存在的問題，研發(fā)相關(guān)輔助設(shè)備及工具，為全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的正常開通及運(yùn)用提供保障。

1 車站聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)一般流程

1.1 試驗(yàn)環(huán)境搭建

在整個聯(lián)鎖系統(tǒng)調(diào)試應(yīng)用過程中，為確保車站聯(lián)鎖關(guān)系正確，往往需要分階段對聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)。在車站信號工程的建設(shè)階段，依照設(shè)計圖紙完成聯(lián)鎖系統(tǒng)的安裝及配線后，通常通過模擬的方式，對聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)［8-9]。

聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)旨在驗(yàn)證和確保室內(nèi)聯(lián)鎖系統(tǒng)的聯(lián)鎖邏輯關(guān)系、聯(lián)鎖的驅(qū)動和采集以及室內(nèi)線纜連接的正確性，一般不直接搭載室外信號設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，而是在信號機(jī)械室內(nèi)通過制作模擬盤的方式，將其連接至分線盤，用以模擬室外信號設(shè)備，進(jìn)而達(dá)到模擬試驗(yàn)的目的［10]。硬件設(shè)置連接示意見圖1。

為了能夠真實(shí)模擬站場環(huán)境，模擬盤在制作時一般依據(jù)站場圖進(jìn)行繪制，并對車站的各區(qū)段、道岔及信號機(jī)燈位進(jìn)行標(biāo)注。在模擬室外道岔時，通過在模擬盤掛載二極管模擬道岔的定位及反位表示。以四線制道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)為典型案例，將分線盤引出的X3 連接二極管正極，X1 連接二極管負(fù)極用以模擬道岔的定位表示；將X2連接二極管正極，X3連接二極管負(fù)極用以模擬道岔的反位表示，其原理見圖2。在模擬室外信號機(jī)時，在模擬盤掛載對應(yīng)輸出功率的燈泡，每個燈泡代表信號機(jī)的1個燈位，例如，某燈泡代表進(jìn)站信號機(jī)的列車信號，該燈泡點(diǎn)亮則代表該架進(jìn)站信號機(jī)正常開放列車信號。在模擬室外軌道電路區(qū)段時，通過在模擬盤上設(shè)置開關(guān)，導(dǎo)通或切斷軌道變壓器向分線盤輸送電壓，模擬軌道電路區(qū)段的占用及出清。

圖1 聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)硬件連接示意圖

圖2 道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)模擬盤原理示意圖

1.2 試驗(yàn)一般流程

在模擬盤制作完成后，一般通過聯(lián)鎖設(shè)備研制單位開發(fā)的對位測試程序?qū)κ覂?nèi)配線的正確性進(jìn)行檢查和確認(rèn)［11]。對于道岔，依次觀察操作機(jī)軟件或配線，檢查軟件界面各道岔的定位、反位表示情況，要求其定位、反位表示與模擬盤的配置情況一致，隨后改變模擬盤的配置，將定位反位表示互換后再次核對；對于信號機(jī)，操作對位測試軟件依次驅(qū)動信號機(jī)的各燈位，同時觀察模擬盤各燈泡是否對應(yīng)點(diǎn)亮；對于軌道電路區(qū)段，依次開關(guān)模擬盤上軌道電路區(qū)段開關(guān)，觀察上位機(jī)軟件界面的軌道區(qū)段占用出清情況。通過上述操作，確保相應(yīng)的道岔、信號機(jī)、軌道電路區(qū)段能夠一一對應(yīng)，才可開展聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)。在進(jìn)行聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)時，需嚴(yán)格按照聯(lián)鎖表逐條進(jìn)行排進(jìn)路操作。其一般流程為通過聯(lián)鎖設(shè)備研制單位的上位機(jī)程序置命令，同時查看對應(yīng)的驅(qū)采板狀態(tài)、繼電器狀態(tài)、操作機(jī)軟件狀態(tài)和模擬盤狀態(tài)，使其相一致，并需檢查對應(yīng)的聯(lián)鎖關(guān)系是否正確［12-14]。

1.3 存在的問題

由聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)一般流程可知，為確保聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)?zāi)軌蛘ｉ_展，除了需對環(huán)境進(jìn)行必要的配置外，在模擬試驗(yàn)過程中也需根據(jù)排列進(jìn)路的情況及時調(diào)整試驗(yàn)條件。聯(lián)鎖模擬過程中存在的主要問題如下：

（1）由于復(fù)雜的繼電器電路設(shè)計，導(dǎo)致車站聯(lián)鎖工程中的配線任務(wù)十分繁雜，使得在完成模擬盤配線后，對配線正確性進(jìn)行核對的過程效率不高、覆蓋度不充分；

（2）聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)自動化程度較低，在聯(lián)鎖試驗(yàn)過程中仍需要手動撥動模擬盤相應(yīng)的道岔、軌道電路開關(guān)配置聯(lián)鎖試驗(yàn)所需的各項條件。例如，對于執(zhí)行部分采用繼電器組合的聯(lián)鎖系統(tǒng)，當(dāng)核對確認(rèn)道岔相關(guān)信息時，需確認(rèn)定、反操作命令對應(yīng)的繼電器狀態(tài)以及定、反表示狀態(tài)對應(yīng)的繼電器狀態(tài)。

2 全電子聯(lián)鎖車站現(xiàn)場聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)

與傳統(tǒng)計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)相比，雖然全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)采用電子執(zhí)行單元取代繼電器組合實(shí)現(xiàn)控制軌旁設(shè)備，但車站現(xiàn)場對全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)仍沿用傳統(tǒng)聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)的策略進(jìn)行試驗(yàn)，因此無法避免傳統(tǒng)聯(lián)鎖系統(tǒng)模擬試驗(yàn)過程中存在的問題。在此，基于全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)，分析傳統(tǒng)計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)模擬試驗(yàn)存在的問題，針對全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)現(xiàn)場模擬試驗(yàn)，提出2種優(yōu)化模擬試驗(yàn)工具，用于解決相關(guān)問題并有效提升模擬試驗(yàn)的覆蓋度和效率。

2.1 試驗(yàn)環(huán)境搭建

對于典型全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，其電子執(zhí)行層根據(jù)所控制軌旁設(shè)備對象的不同可分為道岔電子執(zhí)行單元、信號電子執(zhí)行單元、軌道電路電子執(zhí)行單元等不同類型，根據(jù)不同車站的實(shí)際需求還可以相應(yīng)地配置場聯(lián)電子執(zhí)行單元及電碼化電子執(zhí)行單元。在車站信號工程的建設(shè)階段，對全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行室內(nèi)聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)環(huán)境搭建（見圖3）。

圖3 全電子聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)硬件連接示意圖

由圖3可知，為全電子聯(lián)鎖系統(tǒng)搭建現(xiàn)場聯(lián)鎖模擬環(huán)境所制作的模擬盤等設(shè)備與繼電器組合電路驅(qū)動的計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)大致相同，但在實(shí)際配線過程中由于取消了繼電器組合，很大程度上減輕了施工工作量并降低了施工配線的錯誤率，能夠更加快速地完成聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)環(huán)境的搭建［15]。

2.2 配線檢查軟件

全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計使用各種不同類型的電子執(zhí)行單元，一般都設(shè)有對于室外設(shè)備驅(qū)動采集的指示燈，可以更直觀清晰地觀察聯(lián)鎖下達(dá)的驅(qū)動命令。在聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)前對配線檢查時，需要觀察電子執(zhí)行單元對應(yīng)位置的指示燈，使其與操作機(jī)及模擬盤上的模擬設(shè)備顯示對應(yīng)無誤后，方可進(jìn)行聯(lián)鎖試驗(yàn)。為有效提高全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的查線效率和覆蓋度，研究設(shè)計一種可供全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)專用的配線檢查軟件，軟件操作界面見圖4。

由圖4可知，設(shè)計開發(fā)的配線檢查軟件可以根據(jù)不同站場的電子執(zhí)行單元配置表進(jìn)行完整配置，配置完成后可依次對不同類型的電子執(zhí)行單元發(fā)送命令進(jìn)行點(diǎn)燈滅燈、定操反操、讀表示狀態(tài)、主控備用切換等全覆蓋檢查操作。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，軟件界面可以對錯誤信息進(jìn)行反饋，便于工程人員對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整修改。

圖4 全電子聯(lián)鎖對位查線軟件界面

2.3 自動化道岔模擬設(shè)備

在車站現(xiàn)場進(jìn)行聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)排列進(jìn)路模擬試驗(yàn)時，若遇到排列進(jìn)路需要轉(zhuǎn)動道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)，仍需手動調(diào)整道岔二極管極性模擬道岔表示狀態(tài)，不能實(shí)現(xiàn)模擬道岔表示狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換。結(jié)合全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)道岔電子執(zhí)行單元原理特點(diǎn)，研究設(shè)計一種適用于全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)模擬試驗(yàn)的道岔仿真模塊，可以自動模擬試驗(yàn)所需的道岔狀態(tài)信息條件，使聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)更加高效。道岔仿真模塊原理見圖5。

圖5 道岔仿真模塊原理示意圖

由圖5 可知，道岔仿真模塊由2 套內(nèi)部存儲器、地址配置電路及對外接口組成，2套內(nèi)部存儲器分別對應(yīng)道岔電子執(zhí)行單元的二取二CPU。道岔仿真模塊可以直接連接至道岔電子執(zhí)行單元的對外仿真接口處，道岔電子執(zhí)行單元通過地址配置讀取道岔仿真模塊內(nèi)部的存儲器，從而獲得道岔的定位、反位狀態(tài)表示信息。

在進(jìn)行全電子計算機(jī)聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)時，為所有道岔電子執(zhí)行單元插接道岔仿真模塊，道岔電子執(zhí)行單元讀取到接入的仿真模塊后進(jìn)入仿真程序，此時通過聯(lián)鎖系統(tǒng)操作機(jī)就可以對道岔進(jìn)行定操、反操等操作，并自動獲取相應(yīng)的道岔狀態(tài)表示信息，無需在模擬盤處掛載二極管進(jìn)行大量繁瑣的輔助試驗(yàn)操作，該方法大大提升了聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)的效率，同時也能更加完整地進(jìn)行聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)。

3 結(jié)束語

全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的推廣應(yīng)用為車站信號工程的開展提出了更多需要改進(jìn)的思考方向。研究設(shè)計適用于全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)車站聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)的設(shè)備及工具，為全電子聯(lián)鎖系統(tǒng)全覆蓋查線對位、高效聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)仿真等工作的開展提供了有力支撐?，F(xiàn)場應(yīng)用表明，該工具及軟件能夠更加快速高效地發(fā)現(xiàn)潛在的問題、及時排查錯誤，提高了聯(lián)鎖系統(tǒng)模擬試驗(yàn)覆蓋度，便于現(xiàn)場工作人員進(jìn)行全電子計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的安裝調(diào)試與聯(lián)鎖模擬試驗(yàn)工作，進(jìn)一步為車站信號系統(tǒng)施工的順利開展提供有力保障。