城市軌道交通安全型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)用研究

袁野

摘 要：目前較多城市軌道交通聯(lián)鎖系統(tǒng)使用的是英國西屋公司的聯(lián)鎖系統(tǒng)，它主要是由聯(lián)鎖機(jī)和目標(biāo)控制器組成，文章重點(diǎn)介紹WESTRACE聯(lián)鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖；防護(hù)；安全；故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.124

1 概述

安全型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖（WESTRACE）系統(tǒng)是以微處理器為基礎(chǔ)、符合“故障-安全”設(shè)計(jì)原則的車站聯(lián)鎖信號控制系統(tǒng)。安全型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的邏輯電路是由安全型邏輯組成的是把傳統(tǒng)的由繼電器實(shí)現(xiàn)的聯(lián)鎖邏輯和控制邏輯通過一系列邏輯表達(dá)式來實(shí)現(xiàn)，這些邏輯表達(dá)式的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)是以“數(shù)字集成安全保證邏輯”為原則并滿足“故障-安全”設(shè)計(jì)要求。安全型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)了從“有接點(diǎn)”到“無接點(diǎn)”的飛躍。

ATS通常作為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的人機(jī)界面，操作員通過鼠標(biāo)（或軌跡球）辦理各種作業(yè)。彩色顯示器顯示站場圖形，給出信號機(jī)、道岔及軌道電路等設(shè)備的狀態(tài)。在操作中，系統(tǒng)還會給出明確的語音提示，方便車站值班員了解有關(guān)作業(yè)情況和操作命令的實(shí)施狀態(tài)，減小誤操作發(fā)生的概率。WESTRACE系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軟件標(biāo)準(zhǔn)化，硬件模塊化，采用開放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，自動列車監(jiān)控系統(tǒng)（ATS）、自動列車防護(hù)系統(tǒng)（ATP）、數(shù)字軌道電路等信號系統(tǒng)接口，并能與其它信息管理系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。

為了保證系統(tǒng)在各種惡劣的環(huán)境下能夠長時間穩(wěn)定可靠地工作，對系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、測試、出廠等各個環(huán)節(jié)都有嚴(yán)格的要求，并且實(shí)施全程質(zhì)量控制以確保系統(tǒng)的質(zhì)量。WESTRACE系統(tǒng)具有很高的可靠性，從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)到聯(lián)鎖機(jī)等設(shè)備均按冗余設(shè)計(jì)，在主機(jī)發(fā)生故障的情況下，系統(tǒng)能自動無縫切換到備機(jī)工作。WESTRACE的系統(tǒng)維護(hù)臺用戶界面友好，在線診斷直觀，故障回放便捷，查詢聯(lián)鎖運(yùn)算參數(shù)方便，操作簡單易學(xué)，便于具有中等文化水平的人員經(jīng)短期培訓(xùn)后就能勝任WESTRACE系統(tǒng)的日常維護(hù)工作。

2 聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖（CBI）系統(tǒng)由一系列相兼容的模塊組成，安裝在機(jī)架式機(jī)籠內(nèi)，并通過一條公共的并行總線通信，每個WESTRACE 硬件為單處理通道，向用戶提供安全的電子聯(lián)鎖系統(tǒng)。WESTRACE聯(lián)鎖機(jī)安裝在各個聯(lián)鎖控制區(qū)內(nèi)，配置插入相應(yīng)數(shù)量的輸入輸出模塊，并裝載上聯(lián)鎖數(shù)據(jù)，就能投入聯(lián)鎖區(qū)的控制應(yīng)用。每套設(shè)備同時執(zhí)行輸入、輸出功能和相關(guān)的聯(lián)鎖邏輯相鄰裝置間的通信依靠安全串行鏈路來實(shí)現(xiàn)。通過選擇合適的插入模塊和增加適當(dāng)?shù)芈?lián)鎖數(shù)據(jù)，WESTRACE裝置可為其服務(wù)的每個城市軌道交通區(qū)域進(jìn)行配置。WESTRACE主要由下列部分組成：

（1）安全邏輯控制器（VLE）模塊-包括使用圖形配置系統(tǒng)（GCS）設(shè)計(jì)聯(lián)鎖數(shù)據(jù)；

（2）圖形配置系統(tǒng)（GCS）-信號應(yīng)用工程師用來配置模塊和設(shè)計(jì)聯(lián)鎖數(shù)據(jù)的軟件工具；

（3）圖形模擬器（GSIM）-信號測試工程師用來模擬和測試聯(lián)鎖數(shù)據(jù)的軟件工具；

（4）應(yīng)用手冊-設(shè)備文件，定義和指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、構(gòu)建、測試和投入試運(yùn)行的操作。

CI 子系統(tǒng)由以下幾個主要模塊組成：計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)（WESTRACE）、現(xiàn)地控制盤、維護(hù)終端（MCT）、應(yīng)急控制盤、緊急關(guān)閉按鈕、室外設(shè)備及驅(qū)動接口等設(shè)備組成。CI 接受中央或車站ATS的有關(guān)命令，辦理進(jìn)路，驅(qū)動道岔及進(jìn)行其它聯(lián)鎖控制。安全型輸入板采集軌道電路狀態(tài)、信號機(jī)、道岔位置、車站緊急關(guān)閉按鈕、站臺安全門及其它所需的安全型輸入信息；安全型輸出板通過繼電器來控制道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)，站臺安全門和軌旁信號機(jī)等設(shè)備。

3 聯(lián)鎖處理系統(tǒng)組成及功能

聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)是整個CI子系統(tǒng)的核心部分，它是由各個設(shè)備集中站相對獨(dú)立的、從西屋公司引進(jìn)的“故障-安全”專用聯(lián)鎖機(jī)組成。每個設(shè)備集中站的聯(lián)鎖機(jī)采用雙系熱備的配置，分別包括雙套WESTRACE系統(tǒng)及其切換電路。每個WESTRACE系統(tǒng)包括負(fù)責(zé)安全聯(lián)鎖運(yùn)算的VLM6板、負(fù)責(zé)接口通訊的NCDM板、負(fù)責(zé)聯(lián)鎖機(jī)與輸入/輸出板接口的VLOM板、WESTRACEM板和VROM板。主系統(tǒng)和備用系統(tǒng)間的切換電路可在不中斷WESTRACE工作的情況下進(jìn)行自動或手動切換。聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)將根據(jù)信號機(jī)、列車進(jìn)路的設(shè)置、防護(hù)進(jìn)路（或區(qū)段）的建立、臨時限速、站臺緊急關(guān)閉以及區(qū)間運(yùn)行方向等狀況進(jìn)行ATP編碼，并把編碼信息提供給ATP子系統(tǒng)。

（1）系統(tǒng)維護(hù)子系統(tǒng)（MCT）。系統(tǒng)維護(hù)子系統(tǒng)（MCT）由一臺工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，配以17寸彩色顯示器、鼠標(biāo)/鍵盤、通信卡等設(shè)備組成，作為電務(wù)維修人員進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)的工具。

（2）網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)。WESTRACE系統(tǒng)采用基于高速交換機(jī)的以太網(wǎng)冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性。且WESTRACE系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立，與ATS網(wǎng)絡(luò)分開，以達(dá)到安全要求， 各通過網(wǎng)絡(luò)通信的子系統(tǒng)均安裝有兩塊以太網(wǎng)接口卡，將其接入冗余網(wǎng)絡(luò)，一條網(wǎng)絡(luò)故障，各子系統(tǒng)可以自動通過另一條網(wǎng)絡(luò)通信，并在MCT子系統(tǒng)中提出故障診斷信息，便于及時維護(hù)。

（3）室內(nèi)接口電路子系統(tǒng)。系統(tǒng)可與信號設(shè)備、區(qū)間閉塞設(shè)備、場間聯(lián)系電路等設(shè)備接口。聯(lián)鎖機(jī)通過驅(qū)動普通安全型繼電器和采集安全型繼電器接點(diǎn)與繼電電路接口，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備與現(xiàn)場設(shè)備的電路銜接和安全隔離。采集的信息為道岔位置、軌道電路狀態(tài)、信號機(jī)燈絲狀態(tài)、場間聯(lián)系條件等。由于WESTRACE系統(tǒng)輸出控制采用安全型繼電器，簡化了接口電路結(jié)構(gòu)，確保了輸出驅(qū)動電路的安全性和可靠性。安全邏輯控制器（VLE）構(gòu)成WESTRACE系統(tǒng)設(shè)備。依據(jù)本地或遠(yuǎn)程輸入的狀態(tài)、內(nèi)部存儲狀態(tài)和內(nèi)部定時器，VLE對繼電器和信號燈進(jìn)行邏輯控制能力。VLE是一個模塊化的系統(tǒng)，該系統(tǒng)模塊插入卡槽機(jī)籠內(nèi)。

4 結(jié)束語

安全型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖（WESTRACE）系統(tǒng)是以微處理器為基礎(chǔ)、符合“故障-安全”設(shè)計(jì)原則的車站聯(lián)鎖信號控制系統(tǒng)，文章重點(diǎn)介紹WESTRACE聯(lián)鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、特點(diǎn)。對城市軌道交通信號工作者具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

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