计算机联锁系统工程设计的分析

摘要：本文首先就计算机联锁与电气集中联锁二者在软件设计与硬件设计方面的区别分别进行了分析，随后主要针对计算机联锁软件的特殊设计进行了探讨。

关键词：计算机联锁系统；设计分析

中图分类号：S611文献标识码： A

引言：近年来,随着计算机技术的发展,世界各国纷纷开始了对计算机联锁系统的研制。计算机联锁系统大有取代继电联锁之势。存在的问题及解决措施并对计算机联锁系统的发展作了展望。目前，电气联锁系统和机械联锁系统也逐步被计算机联锁系统取代，在其工程设计过程中的内容也相应的做了改变。其中主要的设计任务有联锁逻辑、车站操作方式、信号机显示联系、进路选排和特殊电路的处理等, 已逐步纳入计算机联锁设备研制中。为此,对于计算机联锁整体设计质量的提高, 主要取决于联锁设备生产厂家与设计单位的互相配合、共同努力。文章中主要就设计内容的转变, 从硬件与软件两方面进行分析和比较, 旨在不断提高计算机联锁的设计质量与设计效率。

一、计算机联锁与电气集中联锁在软件设计方面的不同

分析现有的电气集中联锁设计, 一般模式为设计单位编制设计图纸和设计说明书, 其中软件设计的主要内容如表 1所示。

表 1 设计单位电路设计内容比较表

设计任务 6502 电气集中设 计 计算机联锁设计

运输作业配置 设计定义 软件设计

故障-安全设计 电路设计 软件设计

电路原理图设计 电路设计 软件设计

电路配线图设计 承担 /

在传统的工程设计中, 表 1 中的运输作业配置、故障-安全设计、电路原理图设计基本出于大站 6502、6504 电路的设计思想, 特殊部分需要设计工程师进行现场调查单独设计电路, 并在设计说明书中指出。但是, 计算机联锁的设计则有所不同。目前, 国铁车站的计算机联锁系统核心设备是由四大研制厂家提供, 原来由设计单位单独承担的工程设计, 逐渐分解为设计单位更多地关注接口电路、场间联系、电码化电路以及室外部分等硬件电路和配线设计工作。

二、计算机联锁与电气集中联锁在硬件设计方面的不同

（一）设计单位的工程师通常对于 6502的设计已经非常熟悉, 若是初次接触计算机联锁系统,在和联锁厂家的设计配合中, 往往可能漏做图纸或是漏提条件。

在进行计算机联锁工程设计的过程中, 设计工程师首先应该阅读设备投标单位编制的《技术建议书》, 并对该联锁系统制式主要的功能、技术条件、设备数量、技术参数、限制条件等内容进行详细了解。其主要功能包括设备所能实现的功能, 每一个设备间的相互关系,比如双机热备还是三取二, 有无连续溜放或单钩溜放功能等; 主要设备数量包含数据信道配置、设备配置等；其主要的技术条件有防雷设备工作原理，采集驱动电路原理,采集、驱动的实现方式, 接口电路设计等；主要的约束条件包含空调、房间、故障-安全保证措施的处理以及电源线径的选用等。

表 2 设计单位硬件设计内容比较表

设计任务 6502 电气集中设计 计算机联锁设计

特殊显示方式 承担 分析校核显示联系

信号平面布置图 承担 分析具体作业需求

信号设备配置 接口电路设计 编制码位分配表

电源屏型号 承担 配置电源引入方式

电气化区段 承担 /

轨道电路制式 承担 /

区间闭塞方式 承担 分析继电器的工作顺序

熔丝报警方式 承担 选择报警方式和语音提示

防雷方式 承担 地线配置及阻值配置/ 系统地线设计

特殊电路 控制方式: 如坡道、中岔、驼峰、站联、场联、道口、轨道衡、机务段、工务段, 局控等 承担 详细分析和编制系统功能

特殊继电电路 承担 完成逻辑转移设计

室内布置/ 组合架/分线盘数量/ 排架方式/ 空位数量/ 架间距离 承担 详细配置接口数据电缆的

同时， 设计单位的工程师依然承担主导工作,进行重要设备与功能的分配。有关具体的信号设计图纸依然需要做如表 2所示的设计工作。

（二）计算机联锁研制单位一般的工程设计范畴有下列方面。如表3所示。

1、掌握设备在使用中常见的问题以及改进需求等。在确保安全的基础上, 寻求电务维护单位、设计单位以及工作人员的共识, 尽量给出合理的控制模式。

2、收集技术数据、控制面板盘面图、信号站场平面图、信号显示联系图、分线盘配线图、防雷配线图、特殊零散电路图、组合侧面配线图、轨道测试配线图、联锁表等。

3、校对并审核控制面板盘面图、信号站场平面图和现场是否有出入, 操作方式是否一致。

表 3 计算机联锁研制单位硬件设计任务表

设计任务 6502 电气集中设计 计算机联锁设计

控制台 / 承担

标准接口电路 承担 /

进路表 承担 承担全部进路设计

室外部分 承担 /

网络电路 / 承担

模拟联锁实现 / 承担

室外电缆径路 承担 /

显示联系实现 / 承担

室内电缆 / 承担

各种配线图 承担 /

三、计算机联锁软件特殊设计

（一）控制接口的处理

在电气集中联锁系统设计当中, 由设计单位设计并完成控制面板, 其中包括零层配线、盘面布置等。而在计算机联锁系统之中, 这些工作都纳入到计算机联锁研制单位来完成。如表 6所示。

表 6控制接口内容变化表

设计内容 6502 电气集

中联锁设计 计算机联锁设计

站场布置 省略 车站站型布置

报警方式 省略 语音提示和故障报警

特殊道岔定制 省略 承担

控制灯位 省略 常规灯位配置

零层配线 省略 省略

变更按钮配置 省略 与设计协商定制

（二）进路表的处理

设计单位编制的进路表通常只列出基本进路与第 1 变更进路, 却无法给出所有变更进路,在实际的运行中不需要这些变更进路，在电气集中联锁系统的设计之中能够实现路路通, 在计算机联锁设计中也应同样如此。因此, 就要求设计单位必须对进路表和设计说明书做好详细编制。比如, 设计单位可在进路表中或者设计说明书特别指出控制台应该增加的终端按钮、变更按钮的设置。至于不能走行列车的小八字进路, 长调车进路中的变更进路等限制性处理, 也都要在设计单位编制的设计说明书中明确的提出要求, 以此做为依据对计算机联锁研制单位的软件进行编制, 同时也是车站编制站细与联锁验收单位验收的依据。按照实际运用的情况来看, 因设计档中未进行特殊说明, 常常出现验收的电务段、软件编制单位、车站技术管理者之间因理解的不一致导致分歧, 最终返回到设计单位。另外, 应注意计算机联锁除了和电气集中联锁的设计有所不同以外, 还需有所改进, 如在计算机联锁中的通过按钮就可以取消,依次按下两端的进站按钮, 就可选出通过进路, 在优化了设计的同时也简化了操作。

（三）显示与显示联系

计算机联锁依靠随意组合的表现形式与丰富的信息, 提供了丰富的显示条件。因此, 对于大型复杂车站, 要求设计单位按照线路时速提供详细的显示联系图, 特别是前后有显示联系的信号机之间的接近区段延长与否, 延长后的控制点等, 都应该在设计说明书或显示联系图中明确的提出要求。在电气集中联锁的设计之中, 这些都体现在设计图纸的网络电路中。同样, 特殊信号机接近锁闭后, 人工解锁时间需要注明 30s 或 180s。

涉及到机务段出入口与机走线的信号机, 车列跨压前后区段时, 哪些调车信号显示需要关闭, 在设计说明书中也需明确要求。

（四）站内道口通知时间和距离

按照铁道部的技术政策, 将逐步取消站内铁路道口。在实际的设计中, 目前的道口通知大部分维持使用。一般的处理方法是, 设计单位继续使用原有电路独自进行硬件电气设计, 或者可以根据站场变化或提速等特殊要求, 对既有道口进行维持性的改造。这样对设计单位而言是简单的, 只要设计道口通知继电器 DT J 的采集和驱动电路即可, 其余的软件实现由计算机联锁研制单位负责。但是需要设计单位在设计说明书中, 提供详细的道口通知的定制参数, 如通知时间、踩点距离、道口恢复机制等限制条件, 同时应该详细区分上下行正线停车、侧线停车、正线通过、正线发车、侧线发车等通知时间和通知距离。例如, 距离股道较近的站内道口, 应注明列车进路锁闭后延时驱动列车信号继电器 LXJ 的时间要求。当使用进站和出站信号机代替遮断信号机时, 应该详细说明。当然, 也可以由设计单位提供道口通知电路原理图, 交由计算机联锁研制单位负责完成软件驱动, 设计说明书中仅注明依图行事即可。

对于特殊要求的调车通知, 亦应详细说明通知机制和恢复机制。一般是调车进路接近锁闭后, 软件停止驱动道口通知继电器 DTJ, 当车列出清道口所属区段, 进路解锁后, 软件恢复驱动 DTJ。

在设计中需要遵循的原则中凡是涉及到安全的控制对象, 必须采用始终励磁机制; 凡是涉及到安全的电路, 必须采用平时热检查机制, 以实现故障-安全原则。

（五）电码化的编码及报警处理

目前电码化设计很难实现标准设计, 微电子、移频制式、正线电码化、侧线电码化、死循环电码化等等, 根据不同的站场、不同的线路、不同的设计单位处理方式都不尽相同。二次设计一般采用的方式是, 根据设计单位提供的技术条件, 由联锁软件完成 FMJ、JMJ 的驱动, 这些技术条件可以是技术说明书或电路原理框图。

结语：总之，以计算机联锁研制单位的角度来看待设计过程,对于分析联锁二次设计中所存在的普遍问题, 探讨与研究诸如控制界面、显示联系、联锁逻辑、操作方式以及进路选排等软件设计问题, 总结出相应处理方式,旨在不断提高计算机联锁的设计水平。

参考文献

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