列控與聯(lián)鎖一體化可行性探討

張鵬偉

摘 要：隨著我國(guó)客運(yùn)能力的快速發(fā)展，目前采用的鐵路獨(dú)立設(shè)置的聯(lián)鎖、列控系統(tǒng)已不適應(yīng)當(dāng)前的客運(yùn)需求，鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)迫切需要?jiǎng)?chuàng)新的系統(tǒng)以配合整個(gè)運(yùn)輸系統(tǒng)，列控與聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)成為應(yīng)用首選，因此，我國(guó)開(kāi)始逐步探索采用列控聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)，并在國(guó)內(nèi)開(kāi)始逐步使用，已引進(jìn)了法國(guó)、德國(guó)、美國(guó)等國(guó)家的列控聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)，應(yīng)用于多條省際客運(yùn)專線和城際軌道當(dāng)中。該文通過(guò)分析采用列控聯(lián)鎖一體化的系統(tǒng)概況、以及應(yīng)用的必要性和可行性，來(lái)展現(xiàn)其在我國(guó)的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：列控 聯(lián)鎖 一體化 鐵路 客運(yùn)

中圖分類號(hào)：U284 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）11（b）-0083-02

伴隨著我國(guó)高速鐵路的快速發(fā)展，人員流動(dòng)日益加大，給客運(yùn)系統(tǒng)帶來(lái)巨大的壓力，如何能更好地保障運(yùn)輸?shù)恼＿\(yùn)行成為關(guān)鍵問(wèn)題所在。國(guó)內(nèi)的科研團(tuán)隊(duì)也正在自主研發(fā)我國(guó)本土的列控聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)，這為我國(guó)發(fā)展列控聯(lián)鎖一體化提供了技術(shù)支持，并充分說(shuō)明其在我國(guó)擁有良好的發(fā)展前景。

1 列控與聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)概述

1.1 基本概念

列控聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)是指將聯(lián)鎖邏輯控制和列車運(yùn)行控制兩方面的技術(shù)統(tǒng)一于一套計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，通過(guò)操作這套計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以達(dá)到兩方面的運(yùn)行控制，二者通過(guò)計(jì)算機(jī)特定設(shè)計(jì)內(nèi)部信息轉(zhuǎn)換模式，交換雙方的內(nèi)部信息， 使信息的重復(fù)采集率大大降低，以達(dá)到更好的配合效果，具有信息輸出能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)的信號(hào)安全控制系統(tǒng)。

1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外現(xiàn)狀：列控聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)已在國(guó)外的客運(yùn)專線、高速鐵路中得到廣泛地應(yīng)用，其中以法國(guó)、德國(guó)為代表，比較著名的有Sm artLock300系統(tǒng)、S MI IS W聯(lián)鎖系統(tǒng)、 DS-ATC系統(tǒng)和SEI列控聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)等，這些技術(shù)的應(yīng)用大大提高了這些國(guó)家的運(yùn)輸效率，節(jié)約了運(yùn)行控制時(shí)間，并且在高速鐵路運(yùn)用方面更加得心應(yīng)手，也為其他國(guó)家的研發(fā)提供了經(jīng)驗(yàn)。

國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀：我國(guó)已擁有自主研發(fā)的列控系統(tǒng)，并且在全國(guó)鐵路大提速中得到使用。但目前我國(guó)沒(méi)有完整的獨(dú)立設(shè)計(jì)的列控聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)。而目前在建的多條鐵路中也沒(méi)有應(yīng)用列控和聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)。但值得關(guān)注的是國(guó)內(nèi)科研單位正在努力鉆研我國(guó)國(guó)產(chǎn)品牌的列控聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)，以期在未來(lái)的鐵路建設(shè)中得到應(yīng)用。

2 列控與聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

列控和聯(lián)鎖一體化硬件系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)主機(jī)、信息輸入輸出的接口、應(yīng)答器控制模塊和移頻軌道電路等。我國(guó)的計(jì)算機(jī)主機(jī)的結(jié)構(gòu)與國(guó)外不同，通常是硬件安全冗余結(jié)構(gòu)， 主控計(jì)算機(jī)目前普遍采用二乘二取二結(jié)構(gòu)，輸入輸出接口一般是雙驅(qū)雙采的方式，移頻軌道電路和應(yīng)答器控制模塊采用1+1備用的方式。

其中聯(lián)鎖列控一體化系統(tǒng)劃分為兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，第一級(jí)為現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，采用雙重冗余現(xiàn)場(chǎng)總線CAN構(gòu)建安全數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)交換信道，將相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的車站聯(lián)鎖采集驅(qū)動(dòng)（I/0）模塊和區(qū)間軌道電路發(fā)送、接收模塊、以及與鄰站控制中心接口的光纖通信模塊連接起來(lái)；第二級(jí)為綜合信號(hào)系統(tǒng)局域網(wǎng)，掛在此網(wǎng)絡(luò)上的路由器接入廣域網(wǎng)與遠(yuǎn)端的行車指揮調(diào)度中心、設(shè)備維修中心、相鄰車站綜合數(shù)據(jù)局域網(wǎng)建立通信聯(lián)系，從而構(gòu)建基于專用網(wǎng)絡(luò)通信的鐵路行車指揮控制系統(tǒng)。

安全冗余結(jié)構(gòu)雖然可以大大增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性和可靠性，但系統(tǒng)本身存在的生產(chǎn)制造工藝上的缺陷問(wèn)題并沒(méi)有得到根本解決，所以我們還是應(yīng)該立足實(shí)際采取切實(shí)有效的措施。首先，應(yīng)該按照要求使單套設(shè)備的各項(xiàng)功能達(dá)到規(guī)定要求，各項(xiàng)制造工藝在技術(shù)上與國(guó)際接軌；其次，隨著硬件的冗余，多余的系統(tǒng)切換隨之而來(lái)，這就導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的故障點(diǎn)增多，故障多發(fā)，不利于系統(tǒng)使用的可靠性和高效性，并且會(huì)大大提高運(yùn)行維護(hù)成本；最后，多級(jí)冗余會(huì)造成資源的不合理利用，提高系統(tǒng)工程的建設(shè)成本，不利于列控和聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。

3 發(fā)展列控與聯(lián)鎖一體化的必要性

在現(xiàn)已開(kāi)通的客運(yùn)專線中，大部分專線設(shè)計(jì)的是列控系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)單獨(dú)分離設(shè)置，并沒(méi)有采用一體化設(shè)置，而通過(guò)大量的實(shí)際驗(yàn)證，系統(tǒng)的獨(dú)立設(shè)置，會(huì)帶來(lái)許多問(wèn)題。

3.1 分離設(shè)置不能使信號(hào)得到統(tǒng)一控制

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)車輛進(jìn)路、道岔和站內(nèi)信號(hào)指揮，而列控系統(tǒng)則負(fù)責(zé)軌道電路排列組合和控制、軌道的自動(dòng)閉塞以及對(duì)方向的把握、并且輔以區(qū)間信號(hào)變換以及臨時(shí)限速、停車等作用。列控系統(tǒng)主要是作為地面設(shè)備在車站列控中心發(fā)揮作用。

列車的正常行駛離不開(kāi)列控系統(tǒng)與聯(lián)鎖系統(tǒng)的積極配合以及數(shù)據(jù)交換，車輛行駛中大量的車輛行駛信息實(shí)時(shí)更新產(chǎn)生大量的信息在聯(lián)鎖系統(tǒng)與列控系統(tǒng)間切換。車站列控中心向計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖發(fā)送車輛行駛信息，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)向列控系統(tǒng)發(fā)送監(jiān)測(cè)信息，大量的重復(fù)的信息在列控系統(tǒng)與聯(lián)鎖系統(tǒng)之間來(lái)回切換，增加了系統(tǒng)的工作量，降低了運(yùn)行效率，影響客運(yùn)能力的提高。

3.2 信息傳送受到媒介限制

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)與車站列控系統(tǒng)之間的信息傳遞會(huì)受到中間傳輸媒介、通信協(xié)議的達(dá)成、系統(tǒng)處理能力高低的限制。如果聯(lián)鎖系統(tǒng)與列控系統(tǒng)間出現(xiàn)意外的通信故障或信息傳遞延遲，將大大影響列車的正常行駛，系統(tǒng)性能的可靠性也將大大降低。而聯(lián)鎖與列控一體化系統(tǒng)將會(huì)很大程度上提高通信實(shí)時(shí)性、信息的可靠性、同時(shí)會(huì)大大提高系統(tǒng)處理問(wèn)題的能力。

3.3 系統(tǒng)維護(hù)工作量大、成本高

當(dāng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)或者車站列控系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生變化或者升級(jí)檢修時(shí)，需要同時(shí)維護(hù)、更新、檢修兩套系統(tǒng)的硬件軟件，加之各大生產(chǎn)廠商生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一，進(jìn)一步限制了相互之間的匹配度和通用性，不利于資源的合理配置，這無(wú)疑增加了系統(tǒng)的維護(hù)工作量以及維護(hù)成本。

3.4 設(shè)備故障點(diǎn)增多

由于操作鏈條的延長(zhǎng)，兩套系統(tǒng)中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生故障或出現(xiàn)系統(tǒng)問(wèn)題時(shí)，都會(huì)對(duì)列車的正常行駛產(chǎn)生極大地影響，還會(huì)出現(xiàn)列車事故，造成嚴(yán)重后果，而分設(shè)系統(tǒng)無(wú)疑加大了這種可能性。

4 聯(lián)鎖與列控一體化的可行性

聯(lián)鎖列控一體化系統(tǒng)可同時(shí)完成車站聯(lián)鎖功能和區(qū)間閉塞功能，代表了當(dāng)今世界鐵路信號(hào)安全控制技術(shù)的發(fā)展方向，而基于一體化、網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、綜合化的信號(hào)安全綜合控制系統(tǒng)將成為我國(guó)鐵路信號(hào)基礎(chǔ)設(shè)備發(fā)展的必由之路。

4.1 配合程度得到提高

車站內(nèi)進(jìn)路的選擇和信號(hào)點(diǎn)燈的控制主要由計(jì)算機(jī)的聯(lián)鎖系統(tǒng)完成，而臨時(shí)限速和停車以及區(qū)間關(guān)于信號(hào)設(shè)備的控制是由列控系統(tǒng)承擔(dān)。兩個(gè)系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)部間交流溝通信息，及時(shí)掌握行車動(dòng)態(tài)，積極配合地面信號(hào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)操作的一致性，使列車運(yùn)行得到很好地控制，減少意外的發(fā)生。然而一旦兩個(gè)系統(tǒng)中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，系統(tǒng)設(shè)備的配合受到影響，不能及時(shí)交換信息，信息延遲都會(huì)使列車行駛受到極大地影響。因此，列控和聯(lián)鎖系統(tǒng)一體化可以更好地實(shí)現(xiàn)全國(guó)大提速，給予列車更高的安全保障，信號(hào)設(shè)備的高效使用可以使列車的行駛更加順暢。

4.2 系統(tǒng)結(jié)合的可操作性

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的構(gòu)成通常為聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱下位機(jī)）、人機(jī)界面子系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱控顯機(jī)）和診斷維護(hù)子系統(tǒng)3部分。其中，聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)即下位機(jī)為硬件冗余結(jié)構(gòu)，它的設(shè)計(jì)理念是遵守故障-安全原則。車站的列控系統(tǒng)由列控處理子系統(tǒng)（下位機(jī)）和診斷維護(hù)子系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。列控系統(tǒng)采用二乘二取二硬件冗余結(jié)構(gòu)，設(shè)備自身的設(shè)計(jì)、有關(guān)的信息通道接口同樣符合故障-安全原則的要求。通過(guò)以上分析可知，計(jì)算機(jī)的聯(lián)鎖系統(tǒng)和車站的列控系統(tǒng)所遵循的設(shè)計(jì)理念以及安全要求是相同的，因此，從系統(tǒng)結(jié)合的可操作性來(lái)看，列控和聯(lián)鎖一體化是可以實(shí)現(xiàn)的。

4.3 設(shè)備接口的相同性

通過(guò)研究設(shè)備接口通信協(xié)議的說(shuō)明可以知道，雖然車站列控系統(tǒng)比計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的外部接口要多，但我們也應(yīng)看到車站列控系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的外部設(shè)備的接口擁有相同的連接方式，相同的傳輸介質(zhì)，在安全通信協(xié)議方面的具體要求大體相同，僅是相互傳遞的應(yīng)用數(shù)據(jù)方面存在微小不同。可見(jiàn)在設(shè)備接口方面，相同的硬件設(shè)施為列控聯(lián)鎖一體化提供可能。

5 結(jié)語(yǔ)

列控聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)雖然在我國(guó)還未廣泛使用，但在我國(guó)具有廣闊的發(fā)展和應(yīng)用前景，我國(guó)的鐵路列車發(fā)展之快對(duì)于這方面有更高的要求，我國(guó)應(yīng)加大技術(shù)研發(fā)腳步，投入人力資本，借鑒國(guó)內(nèi)外的研究經(jīng)驗(yàn)，取得我國(guó)自主研發(fā)成果，在技術(shù)上與國(guó)際接軌，這不但是我國(guó)鐵路大提速的要求，更是我國(guó)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的要求，同時(shí)我們要規(guī)范其發(fā)展，使其在起步階段就步入正軌，促進(jìn)我國(guó)鐵路建設(shè)的大發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 程劍鋒，田青，趙顯瓊，等.下一代列控系統(tǒng)技術(shù)方案探討[J].中國(guó)鐵路，2014（12）：32-35.

[2] 趙顯瓊，程劍鋒，汪洋，等.智能一體化電務(wù)檢測(cè)維護(hù)方案研究[J].中國(guó)鐵路，2015（1）：46-50.

[3] 程劍鋒，肖興，趙顯瓊，等.ATP車載設(shè)備管理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用技術(shù)[J].鐵道通信信號(hào)，2015（2）：1-4.

[4] 康仁偉，田青，程劍鋒，等.RBAC在ATP車載設(shè)備管理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2015（4）：19-22.

[5] 程劍鋒.一次機(jī)五段后冷器失效分析及處理措施[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2015（6）：47-49，7.

[6] 律起海，賀廣宇，程劍鋒.基于信息化的ATP車載設(shè)備運(yùn)用檢修管理研究[J].鐵道通信信號(hào)，2014（1）：4-7.