全电子模块化计算机联锁系统探讨

　　摘要：目前，中国铁路上千个车站已经装备了计算机联锁系统，计算机联锁成为了以后改建、新建铁路的主要信号联锁控制方式。文章主要提出一种全电子、模块化的计算机联锁系统，并对计算机联锁以后的发展趋势进行了分析，希望随着计算机技术和电子制造技术的发展，全电子模块化的计算机联锁系统成为信号专业联锁系统的发展方向。
　　关键词：全电子；模块化；三取二；计算机联锁
　　
　　中国从1984年开始研制计算机联锁系统，目前，其作为铁路运输核心安全控制系统，取代了原有6502电气集中，但是随着计算机联锁系统大规模发展的同时也暴露出越来越多的问题。由于很多计算机联锁系统保留了近30％的继电电路，结构复杂，占地面积大，接线多、焊点多、导致故障率高，抗干扰能力弱，同时联锁软件出于对知识产权保护的考虑，是完全封闭的，对联锁软件的正确性、安全性、不能深入控制。软件测试工作也只是局限于功能测试、黑箱测试，测试功能范围都不可能穷尽。
　　
　　1　计算机联锁的发展要求及发展方向
　　
　　1.1　计算机联锁的发展要求
　　为保证铁路运输的跨越式发展，充分发挥铁路信号工厂、工程设计单位、专业施工单位、电务维修单位的作用，在保证其基本安全条件的基础上，让计算机联锁系统成为多级单位广泛参与，共同实现的开放式联锁设备。计算机联锁系统的理想状态就是：①完全的工厂化生产；②完全的标准化设计；③最简化的现场施工；④最简化的验收模式；⑤最简化的维护办法；⑥最简化的维修手段；⑦最简单的二次开发以至于免二次开发；⑧完备的设备参数监测功能；⑨满足铁路行车自动化的接口功能。
　　
　　1.2　计算机联锁的发展方向
　　1.2.1　二乘二取二系统
　　中国目前的计算机联锁制式主要有：双机热备、三取二和二乘二取二系统。双机热备系统存在双机切换问题，切换失败将产生严重的危险后果；采用屏蔽冗余技术的三取二系统，虽然产生危险输出的可能性极小，但是存在不能停机检修的问题；所以今年主要干线的技术改造和新建铁路都优先考虑二乘二取二系统，二乘二取系统也是计算机联锁以后的发展趋势。
　　1.2.2　全电子化
　　随着制造业技术水平的不断提高，电子单元得到的大力发展，电子单元具有体积小、功能强大等特点；便于组网、远程管理和远程诊断。因此，随着科技部的不断进步，摆脱继电器，采用全电子化将是计算机联锁的一个发展趋势。
　　1.2.3　模块化
　　为了方便使用和维护计算机联锁应该朝着模块化、功能化方向发展，实现模块的在线更换，节省系统的维修时间。
　　
　　2　全电子模块化计算机联锁系统的特点及功能
　　2.1　全电子模块化计算机联锁系统具有的特点
　　2.1.1　硬件构成
　　全电子模块化计算机联锁系统采用工业控制技术，全部取消6502继电器，以模块为单元直接控制室外转辙机、信号机、轨道电路，以明确、完善的故障自诊断与故障指示及全部模块支持热拔插能力，机柜配线采用插接式电缆直接对应分线盘，将施工量降到最低，采用直接更换模块，先处理后分析的维修方式，实现“傻瓜式”施工与维修。
　　2.1.2　软件构成
　　联锁软件应该突破目前其他计算机联锁系统联锁闭关自守的障碍，实现源代码级的开放，并且其“消息传递”与“模块拼装”的联锁思路与原有6502的15条网络线与拼图设计的方式类似，实行模块化，经过培训的技术人员就应该可以胜任任何一个新站场的联锁软件的设计与调试，从而保证测试工作可以最大限度地及早发现并解决软件中的各种潜在安全隐患，计算机辅助设计系统指用户输入站场平面图及必要的参数设置，即可自动生成联锁程序和数据，最大限度地降低人为错误。

　　2.2　全电子计算机联锁系统应该具有的功能
　　2.2.1　实现联锁的基本功能及特殊联锁功能
　　实现进路上道岔、信号机和轨道电路的正确联锁，确保进路正确和列车运行安全，满足6502全部的联锁功能，主要功能包括：①办理全站列车进路、调车进路及迂回进路。在设备故障时还可办理引导进路及引导总锁闭。②采用始终端两点办理方式。调车进路可一次办理由几条基本进路构成的长进路，也可逐条分段办理。③属于敌对进路的信号，不能同时开放。只有检查了进路中所有轨道区段空闲、有关道岔位置全部正确且已锁闭在规定位置上、敌对关系照查无误时，信号才能开放。④具有信号正常关闭功能、特殊关闭功能、防止自动重复开放信号功能及人工重复开放功能。⑤具有进路自动解锁、中途返回解锁、取消进路解锁、人工解锁进路及故障解锁进路。⑥具有道岔单独操作功能。
　　根据站场的特殊要求，实现特殊联锁关系，如：单钩溜放功能、股道中间出岔功能，非进路调车、延续进路、局部控制道岔与临站或区间的各种联系闭塞等。
　　
　　2.2.2　灵活多样的系统组态功能
　　全电子模块化计算机联锁系统采用3层结构，上层为上位机，也叫人机会话层；上层通过通信网络与第二层的联锁机进行通信；第三层为10模块执行单元。
　　根据选用不同的联锁机可以实现组成双机热备联锁计算机或三取二容错联锁计算机或二乘二取二联锁计算机系统。
　　2.2.3　监测功能
　　系统无需增加任何其他设备，能实现对室内外设备的基本参数和状态进行监测。
　　2.2.4　历史记录图形再现功能
　　系统具有完善的记录功能，能存储一年的信息，这些信息包括了：行车作业办理信息、站场图形(信号、道岔、轨道区段等现场设备的状态)信息、反映系统运行的各种数据。系统可调出记录的任何一段时间所有数据进行回放以再现系统当时的真实情况，为分析事故原因提供方便的手段。
　　2.2.5　完善的自诊断功能
　　系统通过回读、软件双编码等技术实现自诊断故障到板级。
　　2.2.6　维护和远程诊断功能
　　系统能够记录所有的操作和信号设备的状态；监测和报告系统故障；方便地查询内存中存储的各种信息；存储和打印记录；通过网络可以把系统的故障情况通知到远端的维护部门，使维修部门可以根据需要派遣相应技术人员来维修实现远程诊断功能。
　　2.2.7　实现与其他信息系统的结合功能
　　本系统具备与调度监督、调度集中等系统的通信。实现站场间的信息共享。
　　2.2.8　具有故障弱化功能
　　系统的联锁机无论是双机热备、三取二还是二乘二取二，其输入，输出层的io模块内部均采用“二取二”来保障“故障倒向安全”，即每个模块均具有二套电路。联锁系统出现局部故障时，在不影响设备运行安全的情况下，系统具备故障弱化功能。
　　
　　3　结束语
　　
　　全电子计算机联锁系统是铁路信号控制的新一代联锁设备，系统以计算机控制技术为核心，以电力电子开关技术为基础，采用电子单元，利用计算机通信、自动检测等先进技术，实现全部电子化的铁路信号控制计算机联锁设备，体积小、功能强大、便于组网，可以为铁路自动化、信息化提供基础信息，远程管理和远程诊断，是铁路信号专业的发展方向。