鐵路信號(hào)區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖車(chē)站改造方案

王海祥

鐵路信號(hào)區(qū)域聯(lián)鎖是指由設(shè)于中心車(chē)站（又稱(chēng)“集中車(chē)站”）的聯(lián)鎖機(jī) （聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)、接口、控制臺(tái)等），控制多于一個(gè)車(chē)站或車(chē)場(chǎng)的信號(hào)設(shè)備或系統(tǒng)的總稱(chēng)［1］。區(qū)域聯(lián)鎖是在車(chē)站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖基礎(chǔ)上，結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)安全傳輸技術(shù)發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化的信號(hào)控制系統(tǒng)，它將整個(gè)控制區(qū)域視為一個(gè)車(chē)站，使用一套聯(lián)鎖設(shè)備，完成多個(gè)車(chē)站的聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算和集中控制，能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)站聯(lián)鎖和區(qū)間閉塞控制功能。在區(qū)域包括的若干車(chē)站或車(chē)場(chǎng)中，中心站一般選擇站型相對(duì)復(fù)雜和作業(yè)量較大的車(chē)站，聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)通過(guò)遠(yuǎn)距離安全信息通道，將控制命令發(fā)送至區(qū)域內(nèi)車(chē)站的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備，并采集設(shè)備狀態(tài)信息。

遠(yuǎn)距離安全信息傳輸?shù)目煽啃院桶踩允菂^(qū)域聯(lián)鎖控制的關(guān)鍵技術(shù)之一［2］。區(qū)域聯(lián)鎖在早期部分干線(xiàn)鐵路中仍然是由中心車(chē)站控制一些站型小、作業(yè)量不大和作業(yè)種類(lèi)較單一（無(wú)或極少調(diào)車(chē)作業(yè)）的幾個(gè)相鄰車(chē)站［3-4］，特別是車(chē)站環(huán)境不具備生產(chǎn)生活條件的線(xiàn)路區(qū)域。

由于區(qū)域聯(lián)鎖無(wú)相應(yīng)的技術(shù)條件和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，加之目前全路在用的區(qū)域聯(lián)鎖車(chē)站大部分已超大修期，所以，對(duì)于區(qū)域聯(lián)鎖車(chē)站的改造勢(shì)在必行。但考慮區(qū)域聯(lián)鎖控制車(chē)站較多，更新改造成本過(guò)高，一次性改造拆分為單站的可能性較小。因此，可通過(guò)站改工程，逐步將區(qū)域聯(lián)鎖拆分為獨(dú)立的車(chē)站進(jìn)行控制。本文以通號(hào)設(shè)計(jì)院DS6-K5B型區(qū)域聯(lián)鎖為例，對(duì)其中一個(gè)被控站拆分為獨(dú)立車(chē)站，剩余車(chē)站仍然維持區(qū)域聯(lián)鎖控制方式的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施方案，進(jìn)行探討和分析。

1 區(qū)域聯(lián)鎖改造內(nèi)容

舉例車(chē)站為DS6-K5B型區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，于2005 年開(kāi)通使用。A 站為區(qū)域聯(lián)鎖中心控制站，B 站、C 站、D 站為被控車(chē)站，控制臺(tái)子系統(tǒng)設(shè)在A 站，它由2 套雙機(jī)備用的控顯分機(jī)組成，其中一套連接有4 臺(tái)顯示器，用于A 站、B 站全部站場(chǎng)圖形顯示（各2 臺(tái)顯示器）和信號(hào)聯(lián)鎖作業(yè)控制，配置雙鼠標(biāo)進(jìn)行站場(chǎng)控制［5］；另一套控顯分機(jī)連接有2 臺(tái)顯示器，用于C 站、D 站全部站場(chǎng)圖形顯示和信號(hào)聯(lián)鎖作業(yè)控制。區(qū)域聯(lián)鎖在A 站實(shí)現(xiàn)A 站、B站、C站和D站的集中控制。

本次改造是由于C站站場(chǎng)的變更引起，為節(jié)省投資、方便后期維護(hù)并符合現(xiàn)行的技術(shù)規(guī)范，將C 站從既有區(qū)域聯(lián)鎖中拆分出來(lái)，增加一套聯(lián)鎖邏輯部進(jìn)行獨(dú)立控制；同時(shí)對(duì)區(qū)域聯(lián)鎖管轄車(chē)站的控制關(guān)系進(jìn)行重新劃分，即區(qū)域聯(lián)鎖內(nèi)剩余車(chē)站A 站、B 站和D 站繼續(xù)維持區(qū)域聯(lián)鎖控制方式，區(qū)域聯(lián)鎖中心控制車(chē)站仍為A站。

2 區(qū)域聯(lián)鎖改造方案

2.1 組網(wǎng)

DS6-K5B 型區(qū)域聯(lián)鎖主站和被控站之間通過(guò)站間光纜連接，組成安全局域網(wǎng)［6］。安全局域網(wǎng)是區(qū)域聯(lián)鎖中心站聯(lián)鎖邏輯部與遠(yuǎn)程被控車(chē)站電子終端之間安全控制信息傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)［7］。在各被控車(chē)站設(shè)置輸入/輸出系統(tǒng)，完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)和狀態(tài)采集，簡(jiǎn)稱(chēng)智能電子終端（ET-PIO）。ETPIO采用故障-安全型CPU（FSCPU）構(gòu)成的智能控制器，設(shè)置為二重系結(jié)構(gòu)。電子終端的每一系構(gòu)成安全局域網(wǎng)，都接收聯(lián)鎖機(jī)二重系的輸出，而輸入都發(fā)送給聯(lián)鎖機(jī)的二重系。這種冗余的連接方式保證任何被控站單系發(fā)生故障后，系統(tǒng)均能正常運(yùn)行，保證了系統(tǒng)的故障-安全和高可靠性。

本次改造后C 站設(shè)置獨(dú)立的一套聯(lián)鎖邏輯單元，與C 站ET-PIO 直接連接，控制C 站聯(lián)鎖設(shè)備［8-9］。因此本次改造后，需斷開(kāi)C 站ET-PIO 的光纖連接，在C 站通信機(jī)房ODF 架通過(guò)尾纖分別將 C 站與 D 站、C 站與 B 站光纖通道短接，使 D 站直接與B站通信，并形成環(huán)路。改造后組網(wǎng)方案如圖1中紅線(xiàn)所示。

圖1 改造后組網(wǎng)方案

2.2 控制臺(tái)子系統(tǒng)

本次改造雖C站站場(chǎng)發(fā)生變化，但既有行車(chē)方式和操作方式不變，因此，改造后C站需在中心控制站A 站具備操控功能，A 站、B 站和D 站操控方式維持不變。

由于現(xiàn)場(chǎng)既有控制臺(tái)子系統(tǒng)設(shè)置在區(qū)域聯(lián)鎖中心控制站A 站，控顯軟件為DOS 版本且控顯機(jī)已超期，所以本次改造方案將DOS 控顯升級(jí)為Windows 控顯。拆除現(xiàn)場(chǎng)既有 4 臺(tái) DOS 控顯機(jī)和 2 套控顯轉(zhuǎn)換箱，在A 站新設(shè)2臺(tái)控顯機(jī)互為熱備，每臺(tái)控顯機(jī)連接4 臺(tái)顯示器用于A 站（1 臺(tái)顯示器）、B 站（2 臺(tái)顯示器）、D 站（1 臺(tái)顯示器）全部站場(chǎng)圖形顯示和信號(hào)聯(lián)鎖作業(yè)控制。每臺(tái)控顯機(jī)配置4個(gè)鼠標(biāo)，1～3號(hào)鼠標(biāo)控制A站、B站、D站，4號(hào)鼠標(biāo)備用（可控制A 站、B 站和D 站）。改造前、后A站運(yùn)轉(zhuǎn)室控制臺(tái)連接示意見(jiàn)圖2。

圖2 改造前、后A站控制臺(tái)連接示意

2.3 遠(yuǎn)程控顯

由于既有C站在A站操控，為保持既有控制方式不變，本次改造需在C站新設(shè)一套遠(yuǎn)程控顯設(shè)備，使C站在區(qū)域聯(lián)鎖中心控制站A站具備遠(yuǎn)程操控功能。遠(yuǎn)程控顯方案采用光交換機(jī)方式進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，需重新鋪設(shè)A站-C站站間光纜通道（分部鋪設(shè)左右網(wǎng)光纜于線(xiàn)路兩側(cè)，每側(cè)光纜用1備1），同時(shí)在C 站本地端預(yù)留本地應(yīng)急控制臺(tái)。在C站本地端將控顯A/B機(jī)視頻、音頻和鼠標(biāo)信號(hào)分別連接至本地端光交換機(jī)（接收端），通過(guò)站間光纜與遠(yuǎn)程端光交換機(jī)（發(fā)送端）連接，在遠(yuǎn)程端光交換機(jī)輸出端口分別連接顯示器、音箱和鼠標(biāo)，即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控功能。正常情況下，C 站在A 站進(jìn)行操控，當(dāng)站間光纜故障后，可切換至本地端進(jìn)行操控，保證設(shè)備高可靠性和冗余性。C站遠(yuǎn)程控顯連接見(jiàn)圖3。

圖3 C站遠(yuǎn)程控顯連接

2.4 站間信息傳遞

由于區(qū)域聯(lián)鎖采用一套聯(lián)鎖邏輯單元，各站驅(qū)動(dòng)采集信息均由一套聯(lián)鎖邏輯單元運(yùn)算和控制，而本次改造后C 站獨(dú)立控制，增加一套聯(lián)鎖邏輯單元，因此，需考慮C 站與鄰站（B 站和D 站）站間信息傳遞問(wèn)題。C 站與鄰站（B 站和D 站）通過(guò)站間自動(dòng)閉塞方向電路控制，各站的方向電路繼電器均為本站ET-PIO 獨(dú)立采集，C 站與鄰站（B 站和D站）不存在站聯(lián)、場(chǎng)聯(lián)等其他站間聯(lián)系電路，因此，本次改造無(wú)需修改。

2.5 電源子系統(tǒng)

1） 電源容量問(wèn)題。C 站現(xiàn)場(chǎng)既有 UPS 為2 000 VA，空開(kāi)容量為10 A。本次改造C 站增加聯(lián)鎖邏輯單元和ET-PIO，需考慮UPS 容量和空開(kāi)容量問(wèn)題，經(jīng)測(cè)算，將現(xiàn)場(chǎng)既有UPS 升級(jí)為3 000 VA，空開(kāi)容量升級(jí)為15 A。

2）單路供電問(wèn)題。早期開(kāi)通的車(chē)站均為單路供電，依據(jù)2015年國(guó)家鐵路局發(fā)布的《鐵路車(chē)站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)條件》（TB/T 3027—2015），文件要求“計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖應(yīng)由信號(hào)專(zhuān)用電源通過(guò)至少2 個(gè)獨(dú)立電源通道為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)提供220 V 交流供電”。因此本次C站改造后，聯(lián)鎖設(shè)備供電同步修改為雙路供電，拆除既有冗余轉(zhuǎn)換器。

2.6 新舊軟件繼電電路驅(qū)采

早期開(kāi)通的車(chē)站繼電器采集均為單接點(diǎn)采集，依據(jù)TB/T 3027-2015號(hào)文件要求“對(duì)于涉及安全的非由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵繼電器（軌道繼電器、道岔表示繼電器等），計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的每一系均應(yīng)采用同時(shí)采集這些繼電器的前后接點(diǎn)或雙接點(diǎn)采集的方式并予以校核”［10］。因此，站場(chǎng)改造時(shí)需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)既有采集電路進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，保證新版軟件驅(qū)采方式和現(xiàn)場(chǎng)既有驅(qū)采電路一致［11］。

3 需要注意的問(wèn)題

3.1 站間光纜通道

區(qū)域聯(lián)鎖主站與被控站之間均是通過(guò)站間光纜進(jìn)行信息傳遞，對(duì)于既有線(xiàn)區(qū)域聯(lián)鎖改造，需考慮站間光纜通道是否滿(mǎn)足改造后的需求，同時(shí)需考慮改造后各站之間通信距離［12］，現(xiàn)場(chǎng)既有通信光模塊是否滿(mǎn)足距離要求；如需增加遠(yuǎn)程控顯，需同步考慮現(xiàn)場(chǎng)是否預(yù)留有不同物理路徑的的站間光纜通道。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)操控方式

區(qū)域聯(lián)鎖拆分后，會(huì)由一個(gè)站變?yōu)? 個(gè)站或更多站，因此需考慮現(xiàn)場(chǎng)操控方式，維持既有中心操控方式不變，或是在各站本地端進(jìn)行獨(dú)立控制。如保持既有控制方式不變，需對(duì)拆分后車(chē)站增加遠(yuǎn)程控顯設(shè)備，使其具備中心控制的功能。

3.3 聯(lián)鎖設(shè)備內(nèi)部電源容量

區(qū)域聯(lián)鎖拆分后，被拆分車(chē)站需增加獨(dú)立的聯(lián)鎖邏輯部進(jìn)行本站設(shè)備控制，對(duì)于站場(chǎng)變更的情況，需同步增加輸入輸出接口單元，因此需考慮既有聯(lián)鎖系統(tǒng)UPS 容量，空開(kāi)容量以及電源屏的容量是否滿(mǎn)足要求。

3.4 站間信息傳遞

區(qū)域聯(lián)鎖車(chē)站的優(yōu)點(diǎn)是共用一套聯(lián)鎖邏輯單元，各站驅(qū)采信息均由這套聯(lián)鎖邏輯單元進(jìn)行運(yùn)算處理。如將既有區(qū)域聯(lián)鎖內(nèi)車(chē)站拆分為獨(dú)立車(chē)站，由各自獨(dú)立的聯(lián)鎖邏輯單元進(jìn)行運(yùn)算處理，那么就需考慮站聯(lián)電路、場(chǎng)聯(lián)電路、自閉結(jié)合電路、信號(hào)點(diǎn)燈電路、接近鎖閉延長(zhǎng)等站間電路信息采集和邏輯運(yùn)算［13］，必要情況下需增加站間電纜或站間光纜，進(jìn)行站間信息的傳遞和交互［14］。

3.5 新舊軟件驅(qū)采電路

由于新舊軟件執(zhí)行的技術(shù)規(guī)范或者標(biāo)準(zhǔn)不同，因此，對(duì)于既有線(xiàn)車(chē)站改造，可能存在新舊軟件驅(qū)采電路處理邏輯不同的問(wèn)題，在既有線(xiàn)車(chē)站改造過(guò)程中需特別注意，逐項(xiàng)梳理不同類(lèi)型驅(qū)采電路之間的差異，避免此類(lèi)問(wèn)題的發(fā)生。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，既有線(xiàn)區(qū)域聯(lián)鎖車(chē)站改造涉及新舊設(shè)備交替使用、網(wǎng)絡(luò)通道調(diào)整、聯(lián)鎖技術(shù)條件等規(guī)范升級(jí)、新舊軟件驅(qū)采電路變化等因素，技術(shù)條件較為復(fù)雜。本文主要介紹了將既有車(chē)站從區(qū)域聯(lián)鎖中拆分出來(lái)應(yīng)考慮的問(wèn)題和注意事項(xiàng)，為后續(xù)類(lèi)似改造提供參考和借鑒。