計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)在北京城鐵中的應用

考慮到信號工程的技術(shù)趨勢和經(jīng)濟上的合理性, 北京城市軌道交通13 號線信號計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng), 采用鐵科院開發(fā)研制的T YJL2Ⅱ 型系統(tǒng)。雖然此系統(tǒng)已在全路400 余個站場投入使用, 但在滿足現(xiàn)有的各項技術(shù)條件要求, 實現(xiàn)進路上的道岔、信號機和軌道電路的正確聯(lián)鎖關(guān)系, 確保列車運行安全的同時, 還必須進行一系列的改進和完善, 以滿足城市軌道交通所要求的特殊聯(lián)鎖功能, 并實現(xiàn)與A TP 系統(tǒng)結(jié)合的安全編碼邏輯功能。

1 　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改進

根據(jù)北京城市軌道交通的特點, 對T YJL2Ⅱ 型計算機聯(lián)鎖的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)做了如下的改進。

1. 各站通常不設(shè)信號維修人員, 為了確保系統(tǒng)在監(jiān)控機或控制臺故障的情況下仍能夠不間斷地可靠運行, 將監(jiān)控機和控制臺納入到了雙機熱備的覆蓋范圍之中, 使其在故障時可由相應的聯(lián)鎖機申請切換。具體地講, 對站場簡單的車站, 直接將監(jiān)控機安裝在聯(lián)鎖機柜內(nèi), 取消聯(lián)鎖總線的切換電路。A 監(jiān)控機和A 控制臺隨著A 聯(lián)鎖機的切換而切換, B 監(jiān)控機和B 控制臺也如此。而對站場復雜的車站, 除切換方式同簡單車站外, 仍采用原有TYJL2Ⅱ 型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu), 保留聯(lián)鎖總線的切換電路。

2. 由于計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的操作方式分為控制中心集中控制和車站分散控制, 且通常采用中心集中控制方式, 因此系統(tǒng)在各站的監(jiān)控機部分增加了與CTC 分機的接口, 接收中心集中控制時的命令信息, 并向中心發(fā)送本站的表示信息, 接口采用RS2422 雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)。車站分散控制時, 系統(tǒng)采用鼠標式控制臺和按鈕式單元控制臺互為備用的原則進行設(shè)計, 使操作方式更加方便靈活。

3. 為了便于維修, 計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的采集、驅(qū)動電路板均改為6U 標準, 計算機電源、采集電源、驅(qū)動電源和地線檢查器改為插接方式。同時, 為適應北京城市軌道交通機柜上出線的要求, 系統(tǒng)的聯(lián)鎖機柜結(jié)構(gòu)也相應地改為采集、驅(qū)動層在上, 計算機層、電源層在下。

4. 在保持原有T YJL2Ⅱ 型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)不變的情況下, 為提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力, 采取的措施主要包括: 提高印制板采用的芯片等級, 按5V 計算機電路與12V 采集、驅(qū)動電路分別布線, 并且分開設(shè)置接插件; 在接口架的驅(qū)動條件線上增加防雷器件; 采集、驅(qū)動32 芯電纜靠電路板一側(cè)增加抗電磁干擾磁環(huán)等等。

2 　系統(tǒng)特殊聯(lián)鎖功能的實現(xiàn)

由于北京城市軌道交通計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)增加了諸如自動進路、自動折返、扣車、緊急關(guān)閉和軌道區(qū)段故障時單獨操縱道岔等一系列特殊聯(lián)鎖功能, 因此在聯(lián)鎖軟件中又增加了相應的模塊, 具體可分為3 類。

1. 原聯(lián)鎖軟件中沒有與其類似的功能, 需要建立全新的算法, 增加新模塊。如, 扣車必須確定扣車狀態(tài)的輸入與哪些所要驅(qū)動的發(fā)車進路的信號控制輸出有關(guān); 扣車狀態(tài)的輸出與哪些扣車按鈕的輸入有關(guān)。在此基礎(chǔ)上建立實現(xiàn)扣車這種特殊聯(lián)鎖功能的算法, 并予以實現(xiàn), 完成扣車作業(yè)。

2. 原聯(lián)鎖軟件中有與其類似的功能, 可利用原有算法。如, 緊急關(guān)閉與原有的超限絕緣檢查功能非常類似, 其技術(shù)條件也基本相同。因此, 可利用原聯(lián)鎖邏輯模塊中的超限檢查的算法, 在股道的二端分別設(shè)置與超限檢查模塊類似的緊急關(guān)閉模塊來實現(xiàn)緊急關(guān)閉作業(yè)。

3. 原聯(lián)鎖軟件中雖有與其類似的功能, 但需對其算法稍加修改。如, 軌道區(qū)段故障時單獨操縱道岔與原聯(lián)鎖邏輯模塊中的單獨操縱道岔稍有不同, 二者的區(qū)別在于是否進行區(qū)段占用檢查。只要在原聯(lián)鎖邏輯模塊中的單獨操縱道岔模塊的算法中, 去掉區(qū)段占用檢查條件, 就可以得到軌道區(qū)段故障時單獨操縱道岔模塊的算法。在道岔區(qū)段軌道電路故障的情況下, 且人工確認該道岔區(qū)段無車時, 可以采用非常手段實現(xiàn)單獨操縱道岔作業(yè)。

雖然實現(xiàn)各項特殊聯(lián)鎖功能的模塊所采用的算法是不同的, 算法的確定也是不同的, 但由于原有的TYJL2 Ⅱ 型計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖軟件是按照故障2安全的原則設(shè)計的, 新增加或修改的模塊也均按此原則設(shè)計, 不會影響原有計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)軟件故障2安全性的實現(xiàn)。

北京城市軌道交通計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng), 增加了與ATP 系統(tǒng)結(jié)合的安全編碼邏輯功能, 并通過軟件加以實現(xiàn)。其軟件的數(shù)據(jù)仍采用按站場圖形基本模塊鏈表進行連接的方式, 遇有站場改變時只需在相應位置插入對應的模塊。程序采用模塊化的設(shè)計方法, 如需增加或改動某個環(huán)節(jié), 也只需增加或改動相應的模塊。

與ATP 系統(tǒng)結(jié)合的安全編碼邏輯軟件的數(shù)據(jù)分為靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)2 部分。其中, 靜態(tài)數(shù)據(jù)包括: 與站場結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)的編碼模塊的代碼、在鏈表中的位置、其控制特征以及其他必須的信息, 如軟件運行所需的索引表、控制表等相關(guān)內(nèi)容。就編碼模塊而言, 對于非道岔區(qū)段, 每1 個軌道區(qū)段均設(shè)有1 套速度碼繼電器和1 個編碼模塊, 并入鏈; 對于道岔區(qū)段, 考慮到道岔區(qū)段設(shè)有定位發(fā)碼和反位發(fā)碼2 套獨立的速度碼繼電器, 因此也分設(shè)2 個編碼模塊。動態(tài)數(shù)據(jù)則是在模塊靜態(tài)數(shù)據(jù)對應的緩沖區(qū)記錄模塊狀態(tài)、在程序中當前所處的層, 以及程序運行所必須使用的變量等信息。定義了編碼模塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之后, 在聯(lián)鎖邏輯運算模塊中增加編碼邏輯處理模塊, 可以實現(xiàn)與ATP 系統(tǒng)結(jié)合的安全編碼邏輯軟件的技術(shù)要求。模塊中包含2 類程序, 一類是不受進路控制的編碼模塊, 另一類是受進路控制的編碼模塊處理程序, 二者的區(qū)別在于模塊掃描方式的不同, 不受進路控制的編碼模塊處理時按索引表掃描, 受進路控制的編碼模塊處理時按進路管理緩沖區(qū)掃描。

與ATP 系統(tǒng)結(jié)合的安全邏輯編碼軟件的實現(xiàn), 無論是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還是程序結(jié)構(gòu), 都借鑒了聯(lián)鎖邏輯運算模塊在提高軟件可靠性和安全性方面的經(jīng)驗。為減少形成危險側(cè)錯誤輸出的可能性, 軟件采用冗余編碼方式, 將有關(guān)安全的編碼信息按不同規(guī)則分別存儲于不同的緩沖區(qū), 使用時需比較一致才認為其有效。同時, 軟件采用分層遞進的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 上一層的錯誤會被下一層發(fā)現(xiàn), 不會由于錯誤擴展導致系統(tǒng)級錯誤。此外, 軟件對可能發(fā)生的錯誤視情況不同, 采取不同的方式進行處理。對于數(shù)據(jù)錯誤, 程序從發(fā)現(xiàn)錯誤層開始終止執(zhí)行, 對已進行的處理采取程序卷回的方法恢復執(zhí)行命令前的狀態(tài), 并給出相應的提示。當影響安全的關(guān)鍵緩沖區(qū)發(fā)現(xiàn)錯誤后, 程序?qū)⒉扇∏袛噍敵龅拇胧τ谟布收弦鸬腻e誤, 如果硬件故障導致發(fā)生的錯誤是不影響安全的, 那么程序?qū)⒔o出報警提示, 并將故障可能影響的信息置為安全側(cè)。如果當硬件故障可能導致發(fā)生影響安全的錯誤時, 程序?qū)⒉扇⊥Ｖ构ぷ鞯拇胧?/p>

4 　結(jié)束語

北京市城市軌道交通計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)是國內(nèi)城軌領(lǐng)域首次采用國產(chǎn)計算機聯(lián)鎖設(shè)備。由于聯(lián)鎖控制系統(tǒng)在性能等方面具有強大的優(yōu)勢, 改進后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為合理, 特殊聯(lián)鎖功能的實現(xiàn)方式安全可靠, 并成功地增加了與A TP 系統(tǒng)結(jié)合的安全編碼邏輯功能, 完全滿足了現(xiàn)場運營的實際要求, 因此, 在運營期間, 信號系統(tǒng)以運營狀況穩(wěn)定、性能安全可靠、維護便利, 獲得了用戶的認可, 并在提高作業(yè)效率, 改善勞動條件等方面收到了良好的使用效果。

參考文獻

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