廠礦企業(yè)內(nèi)部鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)改造方案的研究分析

尹航

摘 要：由于許多廠礦企業(yè)在建設(shè)之初因建設(shè)成本及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)車作業(yè)等原因沒有采用自動(dòng)化方式進(jìn)行鐵路道岔作業(yè)，使得該類廠礦企業(yè)內(nèi)部鐵路存在一定的不足。隨著企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和企業(yè)資本的不斷增多，企業(yè)也在不斷對(duì)自身的生產(chǎn)效率及能耗等方面進(jìn)行著改善提高。由于改善內(nèi)部專用鐵路線能夠有效提升運(yùn)輸速度及中轉(zhuǎn)效率，并進(jìn)一步促進(jìn)調(diào)度作業(yè)精細(xì)化，企業(yè)往往會(huì)對(duì)鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)。本文首先對(duì)國內(nèi)目前較完善的鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行了分析，而后將其優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)進(jìn)行了歸納總結(jié)，最后結(jié)合現(xiàn)實(shí)中存在的問題，依據(jù)科學(xué)原則對(duì)該系統(tǒng)提出了相應(yīng)的改造措施，希望能夠?qū)S礦企業(yè)改進(jìn)內(nèi)部微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)提供幫助。

關(guān)鍵詞：廠礦企業(yè);內(nèi)部專用鐵路;微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng);生產(chǎn)效率;改造

中圖分類號(hào)：U284.362 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)主要由兩部分組成，分別是鐵路系統(tǒng)和調(diào)車系統(tǒng)。就目前而言，鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)展方向?qū)⑹巧鲜鰞深愖酉到y(tǒng)的電氣化、自動(dòng)化和智能化。將廠礦企業(yè)內(nèi)部專用鐵路與國家鐵路相比可以發(fā)現(xiàn)，前者的調(diào)度作業(yè)強(qiáng)度和精細(xì)化需求低于后者。同時(shí)，由于人工排進(jìn)路和手動(dòng)扳道岔是前者的主要作業(yè)方式，使得廠礦企業(yè)內(nèi)部專用鐵路存在調(diào)車作業(yè)效率不高、相關(guān)人員勞動(dòng)強(qiáng)度過大以及較易發(fā)生操作失誤等三大主要缺陷。并且上述三項(xiàng)缺陷也成為了阻礙廠礦企業(yè)內(nèi)部專用鐵路電氣化、自動(dòng)化和智能化發(fā)展的重要因素。目前，我國出現(xiàn)了許多種類的鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，因此在對(duì)內(nèi)部專用鐵路進(jìn)行改造升級(jí)時(shí)，企業(yè)應(yīng)當(dāng)將自身實(shí)際情況與各種鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)合，制定科學(xué)合理的改造方案。

1 鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的架構(gòu)

1.1 系統(tǒng)框架

就目前而言，我國存在較多種類的鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。但通過分析可以發(fā)現(xiàn)，所有鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)都可以被劃分為三層，其一是人機(jī)交互層;其二是聯(lián)鎖運(yùn)算層;其三是執(zhí)行表示層。具體如下：

（1）人機(jī)交互層。該層的主要作用在于通過可視化的人機(jī)操作界面使相關(guān)人員的操作流程更加簡便。同時(shí)，該層不但能使鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)可以執(zhí)行相關(guān)人員輸入的指令，還使得鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)反映站場(chǎng)中三類設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，其一是道岔;其二是軌道;其三是信號(hào)機(jī)。（2）聯(lián)鎖運(yùn)算層。相較于其它兩層，該層在整個(gè)鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中的重要性最強(qiáng)。聯(lián)鎖運(yùn)算層能夠根據(jù)相關(guān)人員在人機(jī)交互層輸入的指令進(jìn)行計(jì)算，幫助相關(guān)人員核準(zhǔn)道岔、軌道及信號(hào)機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。該層具備連接上下兩層的作用，首先通過人機(jī)交互層接收指令并進(jìn)行計(jì)算，而后將結(jié)果反映給人機(jī)交互層，同時(shí)再將操作指令傳輸至執(zhí)行表示層，實(shí)現(xiàn)相關(guān)人員對(duì)設(shè)備的操作控制。（3）執(zhí)行表示層。該層主要包含有四項(xiàng)執(zhí)行單元，其一是道岔;其二是軌道;其三是信號(hào);其四是零散。該層的主要作用有兩個(gè)，其一是采集室外設(shè)備的狀態(tài)信息;其二是判斷室外設(shè)備的狀態(tài)。

1.2 聯(lián)鎖運(yùn)算層的類型

類型一為三取二模式。在該模式下，聯(lián)鎖運(yùn)算層需要通過三個(gè)聯(lián)鎖機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，如果有兩個(gè)聯(lián)鎖機(jī)的運(yùn)算結(jié)果存在差異，則不能輸出。該模式的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在具備一臺(tái)備用機(jī)，并且只有在兩臺(tái)聯(lián)鎖機(jī)運(yùn)算結(jié)果相同時(shí)才能輸出，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。該模式的缺陷主要體現(xiàn)在過于復(fù)雜，并同時(shí)缺少較高的安全性和可靠性。

類型二為雙機(jī)熱備模式或?qū)Ｓ寐?lián)鎖機(jī)主機(jī)模式。在該模式下，聯(lián)鎖運(yùn)算層主要通過一臺(tái)聯(lián)鎖機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，同時(shí)另一臺(tái)聯(lián)鎖機(jī)熱備用。由于兩臺(tái)聯(lián)鎖機(jī)分工明確，并且其中一臺(tái)專門留作備用，使得該模式具備較強(qiáng)的可靠性。該模式的缺點(diǎn)主要有兩個(gè)，其一是決策輸出安全性低;其二是備件通用性不強(qiáng)。第一個(gè)缺點(diǎn)主要源于聯(lián)鎖機(jī)在該模式下不能對(duì)運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比表決，第二個(gè)缺點(diǎn)主要源于聯(lián)鎖主機(jī)軟硬件生產(chǎn)廠家缺乏統(tǒng)一的規(guī)格，導(dǎo)致零部件的型號(hào)大小各不相同。

類型三為雙機(jī)熱備模式或PLC模式。該模式的工作原理同類型二大致相同，需要注意的是，該模式不采用聯(lián)鎖機(jī)，而是采用通用PLC。除具備類型二的優(yōu)勢(shì)之外，該模式還具備兩項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，其一是零部件通用性強(qiáng);其二是成本最低。該模式主要具備兩項(xiàng)缺點(diǎn)，其一是類型二的第一個(gè)缺點(diǎn);其二是沒有國鐵準(zhǔn)入許可資質(zhì)。

類型四為二乘二取二模式。在該模式下，聯(lián)鎖運(yùn)算層主要通過兩臺(tái)聯(lián)鎖機(jī)進(jìn)行運(yùn)算，并且兩臺(tái)聯(lián)鎖機(jī)的運(yùn)算過程同步進(jìn)行。同時(shí)，在運(yùn)算完成后，兩臺(tái)聯(lián)鎖機(jī)還會(huì)互相檢驗(yàn)對(duì)方的運(yùn)算結(jié)果。每臺(tái)聯(lián)鎖機(jī)都有雙重CPU，如果兩個(gè)CPU的運(yùn)算結(jié)果不一致，則不輸出。該模式的突出優(yōu)勢(shì)在于可靠性高，同時(shí)由于聯(lián)鎖機(jī)能夠?qū)\(yùn)算結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)表決，使得該模式也具備較高的安全性。該模式的缺點(diǎn)主要有兩個(gè)，其一是類型二的第二個(gè)缺點(diǎn);其二是成本高。

1.3 執(zhí)行表示層類型

類型一為安全繼電器模式。在該模式下，執(zhí)行表示層在控制或收集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)時(shí)往往以組合安全繼電器的方式進(jìn)行。由于應(yīng)用范圍較廣并且應(yīng)用時(shí)間較長，使得該模式的應(yīng)用較成熟。該模式的主要缺點(diǎn)有四個(gè)，其一是占地面積較大;其二是維護(hù)工作較困難;其三是成本高;其四是故障排查工作效率較低。

類型二為全電子模塊式模式或單系模式。在該模式下，執(zhí)行表示層主要通過全電子模塊式執(zhí)行單元對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制或?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)信號(hào)實(shí)現(xiàn)采集。在此當(dāng)中，由于全電子模塊式執(zhí)行單元主要由各道岔聯(lián)鎖系統(tǒng)生產(chǎn)廠家自行研制，使得執(zhí)行單元的各部分零部件具備差異性。該模式具有五大優(yōu)勢(shì)，其一是占地面積小;其二是維護(hù)工作簡便;其三是成本低;其四是可自動(dòng)檢測(cè)故障;其五是定位精準(zhǔn)。由于該模式只能應(yīng)用于廠礦企業(yè)內(nèi)部鐵路，使得人們難以對(duì)該模式作出全面的評(píng)價(jià)。

類型三為全電子模塊式或雙系模式。該模式與類型二大致相同，主要區(qū)別有三個(gè)，其一是雙套硬件執(zhí)行單元;其二是雙CPU硬件設(shè)計(jì);其三是雙電路設(shè)計(jì)。該模式不但具備類型二的全部優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具備較高的可靠性和安全性。該模式主要有兩大缺點(diǎn)，其一是技術(shù)不成熟;其二是成本高。第一個(gè)缺點(diǎn)主要源于該模式形成時(shí)間較短，相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)品并未進(jìn)行充足的試驗(yàn)。第二個(gè)缺點(diǎn)源于雙套配置，使得企業(yè)需要投入更多的資金完善設(shè)備。

2 鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的類型和優(yōu)缺點(diǎn)

2.1 鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的類型

根據(jù)上文兩層類型的不同，可以將現(xiàn)有鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)細(xì)分為八種類型，具體如下表。

2.2 各類型鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的對(duì)比

（1）現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用業(yè)績的對(duì)比。類型一現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用較少，并且逐漸不再被人們使用。由于應(yīng)用歷史最久及應(yīng)用范圍極廣，使得類型二的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用業(yè)績最多。類型三和類型七主要應(yīng)用于三處，其一是國鐵支線;其二是地方鐵路線;其三是企業(yè)內(nèi)部鐵路線。類型四和類型五的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用范圍較小，僅僅局限于廠礦企業(yè)的內(nèi)部鐵路。類型六作為類型一的替代品被應(yīng)用于國鐵的部分鐵路，由于應(yīng)用時(shí)間有限及應(yīng)用范圍有限，其現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用業(yè)績一般。由于僅應(yīng)用于部分廠礦企業(yè)的內(nèi)部鐵路，類型八的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用業(yè)績與類型四和類型五大致相同。（2）成套系統(tǒng)價(jià)格的對(duì)比。在上述八種類型當(dāng)中，類型六與類型八不但價(jià)格相近，兩種系統(tǒng)的價(jià)格也最高。在此當(dāng)中，類型五的系統(tǒng)價(jià)格最低。（3）廠商資源的對(duì)比。在八種類型當(dāng)中，類型二的廠家資源最多，類型四和類型五的廠家資源最少。值得一提的是，由于類型八代表著未來鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，使得該類型的廠家資源也相對(duì)較多。

3 鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的改造方案

3.1 從性價(jià)比、后續(xù)備件通用性方面考慮

供貨渠道多的系統(tǒng)主要有兩類，其一是通用PLC;其二是安全繼電器。由于供貨渠道較多，使得上述兩類系統(tǒng)的成套系統(tǒng)價(jià)格較穩(wěn)定，并且備用部件的采購相對(duì)較容易，能夠讓企業(yè)對(duì)采購成本進(jìn)行有效的控制。因此，若從價(jià)格方面考慮，則不應(yīng)選類型五之外的系統(tǒng)。若從通用性考慮，則不應(yīng)選擇類型四之外的系統(tǒng)。

3.2 從安全性、可靠性方面考慮

具備較高安全性及可靠性的系統(tǒng)有兩類，其一是二乘二取二;其二是全電子模塊式執(zhí)行單元。若從此方面考慮，則不應(yīng)選擇類型八之外的系統(tǒng)。

3.3 從國鐵準(zhǔn)入資質(zhì)方面考慮

在八種類型當(dāng)中有許多類型的系統(tǒng)缺乏國鐵準(zhǔn)入資質(zhì)。因此，若要選擇具備國鐵準(zhǔn)入資質(zhì)的系統(tǒng)，可以從四種類型中挑選，其一是類型二;其二是類型三;其三是類型六;其四是類型七。

3.4 其他

在對(duì)內(nèi)部鐵路沿線附近綜合條件過于復(fù)雜、許多地段難以有效排水，并且沿線附近存在大量金屬粉塵的軌道電路進(jìn)行改造時(shí)，廠礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)應(yīng)用繼軸軌道電路來防止出現(xiàn)“紅光帶”的現(xiàn)象。同時(shí)，如果不在鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的改造過程中預(yù)留鐵路調(diào)度信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)軟硬件接口，將會(huì)對(duì)廠礦企業(yè)內(nèi)部鐵路系統(tǒng)后續(xù)項(xiàng)目的實(shí)施產(chǎn)生眾多的困難。

4 結(jié)語

綜上所述，廠礦企業(yè)內(nèi)部鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的改造關(guān)系到鐵路運(yùn)行的效率及企業(yè)的生產(chǎn)效益。為進(jìn)一步促進(jìn)廠礦企業(yè)的發(fā)展并減少該類企業(yè)的生產(chǎn)能耗，企業(yè)應(yīng)當(dāng)安排專人對(duì)各類型鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行充分的研究，詳細(xì)分析自身的綜合情況，科學(xué)合理的挑選合適的系統(tǒng)對(duì)自身內(nèi)部的鐵路微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行改造。同時(shí)，企業(yè)還需要廣泛參考各方意見和建議，將各系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)所能帶來的后果進(jìn)行全面的分析，從而使改造方案更加有效。

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