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全電子模塊化計算機聯鎖系統探討
摘要：目前，中國鐵路上千個車站已經裝備了計算機聯鎖系統，計算機聯鎖成為了以后改建、新建鐵路的主要信號聯鎖控制方式。文章主要提出一種全電子、模塊化的計算機聯鎖系統，并對計算機聯鎖以后的發展趨勢進行了分析，希望隨著計算機技術和電子制造技術的發展，全電子模塊化的計算機聯鎖系統成為信號專業聯鎖系統的發展方向。
關鍵詞：全電子；模塊化；三取二；計算機聯鎖
中國從1984年開始研制計算機聯鎖系統，目前，其作為鐵路運輸核心安全控制系統，取代了原有6502電氣集中，但是隨著計算機聯鎖系統大規模發展的同時也暴露出越來越多的問題。由于很多計算機聯鎖系統保留了近30％的繼電電路，結構復雜，占地面積大，接線多、焊點多、導致故障率高，抗干擾能力弱，同時聯鎖軟件出于對知識產權保護的考慮，是完全封閉的，對聯鎖軟件的正確性、安全性、不能深入控制。軟件測試工作也只是局限于功能測試、黑箱測試，測試功能范圍都不可能窮盡。
1 計算機聯鎖的發展要求及發展方向
1.1 計算機聯鎖的發展要求
為保證鐵路運輸的跨越式發展，充分發揮鐵路信號工廠、工程設計單位、專業施工單位、電務維修單位的作用，在保證其基本安全條件的基礎上，讓計算機聯鎖系統成為多級單位廣泛參與，共同實現的開放式聯鎖設備。計算機聯鎖系統的理想狀態就是：①完全的工廠化生產；②完全的標準化設計；③最簡化的現場施工；④最簡化的驗收模式；⑤最簡化的維護辦法；⑥最簡化的維修手段；⑦最簡單的二次開發以至于免二次開發；⑧完備的設備參數監測功能；⑨滿足鐵路行車自動化的接口功能。
1.2 計算機聯鎖的發展方向
1.2.1 二乘二取二系統
中國目前的計算機聯鎖制式主要有：雙機熱備、三取二和二乘二取二系統。雙機熱備系統存在雙機切換問題，切換失敗將產生嚴重的危險后果；采用屏蔽冗余技術的三取二系統，雖然產生危險輸出的可能性極小，但是存在不能停機檢修的問題；所以今年主要干線的技術改造和新建鐵路都優先考慮二乘二取二系統，二乘二取系統也是計算機聯鎖以后的發展趨勢。
1.2.2 全電子化
隨著制造業技術水平的不斷提高，電子單元得到的大力發展，電子單元具有體積小、功能強大等特點；便于組網、遠程管理和遠程診斷。因此，隨著科技部的不斷進步，擺脫繼電器，采用全電子化將是計算機聯鎖的一個發展趨勢。
1.2.3 模塊化
為了方便使用和維護計算機聯鎖應該朝著模塊化、功能化方向發展，實現模塊的在線更換，節省系統的維修時間。
2 全電子模塊化計算機聯鎖系統的特點及功能
2.1 全電子模塊化計算機聯鎖系統具有的特點
2.1.1 硬件構成
全電子模塊化計算機聯鎖系統采用工業控制技術，全部取消6502繼電器，以模塊為單元直接控制室外轉轍機、信號機、軌道電路，以明確、完善的故障自診斷與故障指示及全部模塊支持熱拔插能力，機柜配線采用插接式電纜直接對應分線盤，將施工量降到最低，采用直接更換模塊，先處理后分析的維修方式，實現“傻瓜式”施工與維修。
2.1.2 軟件構成
聯鎖軟件應該突破目前其他計算機聯鎖系統聯鎖閉關自守的障礙，實現源代碼級的開放，并且其“消息傳遞”與“模塊拼裝”的聯鎖思路與原有6502的15條網絡線與拼圖設計的方式類似，實行模塊化，經過培訓的技術人員就應該可以勝任任何一個新站場的聯鎖軟件的設計與調試，從而保證測試工作可以最大限度地及早發現并解決軟件中的各種潛在安全隱患，計算機輔助設計系統指用戶輸入站場平面圖及必要的參數設置，即可自動生成聯鎖程序和數據，最大限度地降低人為錯誤。
2.2 全電子計算機聯鎖系統應該具有的功能
2.2.1 實現聯鎖的基本功能及特殊聯鎖功能
實現進路上道岔、信號機和軌道電路的正確聯鎖，確保進路正確和列車運行安全，滿足6502全部的聯鎖功能，主要功能包括：①辦理全站列車進路、調車進路及迂回進路。在設備故障時還可辦理引導進路及引導總鎖閉。②采用始終端兩點辦理方式。調車進路可一次辦理由幾條基本進路構成的長進路，也可逐條分段辦理。③屬于敵對進路的信號，不能同時開放。只有檢查了進路中所有軌道區段空閑、有關道岔位置全部正確且已鎖閉在規定位置上、敵對關系照查無誤時，信號才能開放。④具有信號正常關閉功能、特殊關閉功能、防止自動重復開放信號功能及人工重復開放功能。⑤具有進路自動解鎖、中途返回解鎖、取消進路解鎖、人工解鎖進路及故障解鎖進路。⑥具有道岔單獨操作功能。
根據站場的特殊要求，實現特殊聯鎖關系，如：單鉤溜放功能、股道中間出岔功能，非進路調車、延續進路、局部控制道岔與臨站或區間的各種聯系閉塞等。
2.2.2 靈活多樣的系統組態功能
全電子模塊化計算機聯鎖系統采用3層結構，上層為上位機，也叫人機會話層；上層通過通信網絡與第二層的聯鎖機進行通信；第三層為10模塊執行單元。
根據選用不同的聯鎖機可以實現組成雙機熱備聯鎖計算機或三取二容錯聯鎖計算機或二乘二取二聯鎖計算機系統。
2.2.3 監測功能
系統無需增加任何其他設備，能實現對室內外設備的基本參數和狀態進行監測。
2.2.4 歷史記錄圖形再現功能
系統具有完善的記錄功能，能存儲一年的信息，這些信息包括了：行車作業辦理信息、站場圖形(信號、道岔、軌道區段等現場設備的狀態)信息、反映系統運行的各種數據。系統可調出記錄的任何一段時間所有數據進行回放以再現系統當時的真實情況，為分析事故原因提供方便的手段。
2.2.5 完善的自診斷功能
系統通過回讀、軟件雙編碼等技術實現自診斷故障到板級。
2.2.6 維護和遠程診斷功能
系統能夠記錄所有的操作和信號設備的狀態；監測和報告系統故障；方便地查詢內存中存儲的各種信息；存儲和打印記錄；通過網絡可以把系統的故障情況通知到遠端的維護部門，使維修部門可以根據需要派遣相應技術人員來維修實現遠程診斷功能。
2.2.7 實現與其他信息系統的結合功能
本系統具備與調度監督、調度集中等系統的通信。實現站場間的信息共享。
2.2.8 具有故障弱化功能
系統的聯鎖機無論是雙機熱備、三取二還是二乘二取二，其輸入，輸出層的IO模塊內部均采用“二取二”來保障“故障倒向安全”，即每個模塊均具有二套電路。聯鎖系統出現局部故障時，在不影響設備運行安全的情況下，系統具備故障弱化功能。
3 結束語
全電子計算機聯鎖系統是鐵路信號控制的新一代聯鎖設備，系統以計算機控制技術為核心，以電力電子開關技術為基礎，采用電子單元，利用計算機通信、自動檢測等先進技術，實現全部電子化的鐵路信號控制計算機聯鎖設備，體積小、功能強大、便于組網，可以為鐵路自動化、信息化提供基礎信息，遠程管理和遠程診斷，是鐵路信號專業的發展方向。
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