鐵路信號微機(jī)聯(lián)鎖在鐵路運(yùn)輸自動化中的作用分析

韓文君

（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 南京210031）

當(dāng)前鐵路信號聯(lián)鎖設(shè)備難以符合鐵路信號的安全性、可靠性需求。同時國內(nèi)干線企業(yè)或者鐵路的自備鐵路當(dāng)中依然在沿用傳統(tǒng)的電氣聯(lián)鎖裝置，在計算機(jī)信息化技術(shù)水平持續(xù)提升的大環(huán)境下，計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)正在此領(lǐng)域內(nèi)得到越來越多的普及和應(yīng)用，可為鐵路運(yùn)輸自動化的全面實現(xiàn)夯實基礎(chǔ)。

1 當(dāng)前鐵路信號微機(jī)聯(lián)鎖的安全設(shè)計和系統(tǒng)組成

1.1 安全設(shè)計

鐵路信號微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)為了能夠確保自身的安全性，某企業(yè)為此系統(tǒng)采用了以下幾項安全設(shè)計：

（1）選擇核心設(shè)備：本文涉及系統(tǒng)選擇核心設(shè)備為西門子PLC，其擁有較長的應(yīng)用壽命，以及較高的可靠性，自身安全運(yùn)行的總時長能夠達(dá)到約106h，與傳統(tǒng)連鎖微機(jī)的壽命相比較，是其的10 倍[1]。

（2）設(shè)計硬件結(jié)構(gòu)：主要使用的是2×2 取2 冗余機(jī)構(gòu)，其上下位機(jī)屬于雙套式，且互為熱備，進(jìn)而使此系統(tǒng)的工作可靠性、安全性獲得更良好的保障。

（3）雙網(wǎng)絡(luò)均為工業(yè)級別：與普通網(wǎng)絡(luò)不同的地方在于，屬于工業(yè)級別雙網(wǎng)絡(luò)擁有自定義式的雙網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)包并發(fā)方式的功能，進(jìn)而保證其共享的數(shù)據(jù)將更為可靠。

（4）選擇語言以及系統(tǒng)：系統(tǒng)當(dāng)中的上位機(jī)選擇的是可視化語言編程以及Windows 操作系統(tǒng)；而下位機(jī)所選擇的主要是step7 語言編程，這種雙程序校驗不僅可以最大限度地確保執(zhí)行命令獲得相應(yīng)保障，也將有效降低危險側(cè)的輸出概率。

1.2 系統(tǒng)組成

前文提及的聯(lián)鎖系統(tǒng)，主要是一種二級“集散式”的控制系統(tǒng)，內(nèi)部主要包括了監(jiān)控對象層、人機(jī)對話層、接口電路層、連鎖運(yùn)算層以及復(fù)合驅(qū)動層等幾大部分：

（1）監(jiān)控對象層：此部分的組成成分主要為電動轉(zhuǎn)轍機(jī)、信號燈以及軌道電路等。

（2）人機(jī)對話層：借助鍵盤、鼠標(biāo)等輸入式設(shè)備，能夠有效控制鐵路信號的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，并且可以借助顯示器將站場的信息主要信息顯示出來；與此同時，經(jīng)由對采樣機(jī)的操作指令進(jìn)行設(shè)置，能夠確保有效傳輸以及判別輸入命令，進(jìn)而積極應(yīng)對日益擴(kuò)大的站場規(guī)模所產(chǎn)生的多重影響。

（3）接口電路層：此部分將重點(diǎn)負(fù)責(zé)PLC 的輸出驅(qū)動信號安全轉(zhuǎn)換邏輯以及監(jiān)控裝置的表示信息，并且負(fù)責(zé)對監(jiān)控裝置的測控流程加以規(guī)范。

（4）連鎖運(yùn)算層：此部分屬于該系統(tǒng)最為核心的部分，重點(diǎn)負(fù)責(zé)對故障診斷、操作輸入內(nèi)容、邏輯運(yùn)算以及聯(lián)鎖信號的調(diào)理等重要任務(wù)，同時結(jié)合具體需求對超過復(fù)數(shù)的聯(lián)鎖微機(jī)進(jìn)行設(shè)置，并且配置了故障自動、手動按鈕以及軟件等3 類切換模式，可以為聯(lián)鎖運(yùn)算層可靠性、安全性提供充足的保障。

（5）復(fù)核驅(qū)動層：在此部分中，PLC 屬于其重點(diǎn)構(gòu)成，其主要任務(wù)為收集相關(guān)信息數(shù)據(jù)、將操作命令轉(zhuǎn)化成安全控制信號，另外復(fù)合驅(qū)動層將承擔(dān)此系統(tǒng)的復(fù)核檢查以及操作命令。

2 鐵路運(yùn)輸自動化中鐵路信號微機(jī)聯(lián)鎖的關(guān)鍵作用

從本質(zhì)上來看，鐵路信號微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)并非集中聯(lián)鎖電氣的更高級替代系統(tǒng)，這主要是因為該系統(tǒng)擁有良好的擴(kuò)展功能，其能夠為實現(xiàn)國內(nèi)鐵路運(yùn)輸自動化夯實基礎(chǔ)。從多次實踐過程可知，該系統(tǒng)可以在具體應(yīng)用過程中和鐵路運(yùn)輸信息系統(tǒng)以及機(jī)動車的安全防控系統(tǒng)等充分結(jié)合，進(jìn)一步體現(xiàn)了此系統(tǒng)的重要作用[2]。

2.1 最基本的作用

根據(jù)前文鐵路信號微機(jī)聯(lián)鎖的主要系統(tǒng)構(gòu)成狀況，能夠明確該系統(tǒng)最基本的作用包括了：

（1）計算機(jī)輔助設(shè)計：能夠以圖形的方式對站場的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行直觀輸入，這樣便可以有效縮短聯(lián)鎖的設(shè)計周期，并且有效避免過去由于大量人工參與致使的錯誤輸入問題。

（2）基礎(chǔ)聯(lián)鎖功能：在鐵路信號微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中，其最基本的作用包含了人工解鎖、進(jìn)路選排、總?cè)∠⑦M(jìn)路閉鎖、信號開放、進(jìn)路解鎖以及道岔動作等，其均能為早日實現(xiàn)鐵路運(yùn)輸?shù)淖詣踊粚嵒A(chǔ)。

（3）人機(jī)對話：借助相應(yīng)輸入設(shè)施，站場、區(qū)段以及道岔等的圖形、信息動態(tài)地顯示到操作工作站的顯示器當(dāng)中，并且可以有效提升各種操作語音，對各類故障進(jìn)行自動播報。

2.2 在鐵路運(yùn)輸自動化當(dāng)中發(fā)揮的作用

在鐵路運(yùn)輸自動化當(dāng)中應(yīng)用此系統(tǒng)的主要作用包含了調(diào)度監(jiān)督、防溜預(yù)警、擴(kuò)展性優(yōu)勢以及方便改造等。

（1）調(diào)度監(jiān)督。在實現(xiàn)鐵路運(yùn)輸自動化的過程中，調(diào)度監(jiān)督是亟需有關(guān)部門早日突破的重點(diǎn)、難點(diǎn)，而鐵路信號微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)則可以在此過程中將自身作用充分發(fā)揮出來。本文涉及企業(yè)借助光纖布置了鐵路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)環(huán)網(wǎng)，此環(huán)網(wǎng)能夠連接企業(yè)運(yùn)輸部所有站內(nèi)交換機(jī)，這樣一來，微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、行調(diào)以及貨調(diào)等的信息數(shù)據(jù)便能夠經(jīng)由網(wǎng)線被上傳到環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)當(dāng)中，進(jìn)而在總服務(wù)器當(dāng)中進(jìn)行集中交換，有助于全面提高傳輸信息數(shù)據(jù)的迅速性、安全性以及可靠性。在此基礎(chǔ)上，該企業(yè)運(yùn)輸部建立了分布式的調(diào)度監(jiān)督體系，其能夠向調(diào)度監(jiān)督相關(guān)工作人員實時提供更為精準(zhǔn)的列車運(yùn)行狀況、設(shè)備狀況以及現(xiàn)場信號等。在微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的作用下，該企業(yè)可在確認(rèn)聯(lián)鎖機(jī)制的前提下，對有效信號的采集點(diǎn)加以明確，這些采集點(diǎn)通常都源自大規(guī)模繼電器組合，而電動轉(zhuǎn)轍機(jī)、信號燈以及軌道電路等都屬于相應(yīng)組成部分。在運(yùn)行分布式的調(diào)度監(jiān)督體系時，相應(yīng)管控結(jié)構(gòu)可以把信息數(shù)據(jù)經(jīng)由總線上傳到對應(yīng)的調(diào)度中心中，并且在企業(yè)鐵路信號微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的作用下，系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息的收集模塊能夠把在現(xiàn)場所收集的信息數(shù)據(jù)上傳到以太網(wǎng)當(dāng)中，最終確保運(yùn)輸部能夠在第一時間對現(xiàn)場的實際狀況進(jìn)行查看，以便為實現(xiàn)企業(yè)鐵路運(yùn)輸?shù)淖詣踊蛳聢詫嵉幕A(chǔ)。

（2）防溜預(yù)警。當(dāng)前我國許多企業(yè)鐵路最明顯的特征便是會通過較多的公鐵道口以及擁有極為復(fù)雜的線路，而因為公鐵道口周邊的鐵路站場通常會設(shè)置多條股道線，會導(dǎo)致停留于股道線上的車輛極易受到站場坡度的影響而存在自溜風(fēng)險，而這對于實現(xiàn)鐵路運(yùn)輸?shù)淖詣踊箻O為不利的。然而在微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的作用下，系統(tǒng)能夠?qū)α镘囶A(yù)警裝置進(jìn)行較為靈活的聯(lián)動，最終有效解決車輛的自溜問題。需要有關(guān)部門注意的是，為了能夠更有效地解決自溜問題，微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)也需要對應(yīng)急安全措施進(jìn)行全面聯(lián)動。除此之外，系統(tǒng)還能夠自動把公路通過信號及時轉(zhuǎn)換為禁止信號，并且提供聲光報警，最終使車輛自溜所造成的損失被有效降低[3]。

（3）擴(kuò)展性優(yōu)勢。在我國鐵路行業(yè)的全面發(fā)展進(jìn)程中，先進(jìn)的鐵路信號微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)正在發(fā)揮關(guān)鍵作用，特別是在實現(xiàn)鐵路運(yùn)輸?shù)淖詣踊^程中，將會涉及到諸多工作環(huán)節(jié)，很多傳統(tǒng)內(nèi)容都會被更新。與此同時，這使得鐵路信號微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的應(yīng)用也將面臨全新的挑戰(zhàn)。此微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)能夠和列車運(yùn)行的可靠性以及安全性產(chǎn)生極大關(guān)聯(lián)。對于鐵路運(yùn)輸安全防控系統(tǒng)與相應(yīng)信息數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)而言，聯(lián)鎖系統(tǒng)還能夠?qū)⑵涑浞纸Y(jié)合，根據(jù)實際需求還應(yīng)該更為靈活地展開擴(kuò)展設(shè)計，進(jìn)而持續(xù)提高鐵路運(yùn)輸自動化當(dāng)中所應(yīng)用微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的重要作用。

（4）方便改造。某企業(yè)經(jīng)過多年實際調(diào)查實踐得知，當(dāng)前我國許多企業(yè)仍然對于鐵路運(yùn)輸擁有較大的依賴性，因此這些企業(yè)的場內(nèi)改造現(xiàn)象十分頻繁，而這便要求鐵路信號微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)同時得到相應(yīng)改造。其中一部分企業(yè)不再運(yùn)用安全性繼電器，并且引進(jìn)更為先進(jìn)的計算機(jī)系統(tǒng)展開動態(tài)控制，同時也設(shè)置了許多電子開關(guān)，如此便會充分減少鐵路信號微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的所需配線，最終使改造更方便。

總體而言，在我國鐵路事業(yè)持續(xù)發(fā)展的新時期，鐵路相關(guān)部門、機(jī)構(gòu)為了能夠確保鐵路運(yùn)輸可靠性以及安全性，應(yīng)該及時、全面應(yīng)用先進(jìn)的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，以便提升鐵路運(yùn)輸自動化水平，最終確保各系統(tǒng)監(jiān)督功能可靠、安全，進(jìn)而提高系統(tǒng)的整體工作效率，保證鐵路運(yùn)輸實現(xiàn)自動化以及信息化。因此，在鐵路運(yùn)輸自動化當(dāng)中，鐵路信號微機(jī)聯(lián)鎖具備良好的促進(jìn)作用。