基于全電子聯鎖的車站現場聯鎖試驗研究

王麗， 劉逸明， 丁新魁， 齊志華

（1. 中國鐵路廣州局集團有限公司廣州電務段，廣東廣州 510000；2. 中國鐵道科學研究院集團有限公司通信信號研究所，北京 100081；3. 中國鐵路上海局集團有限公司徐州樞紐建設指揮部，江蘇徐州 221000）

0 引言

全電子計算機聯鎖系統在執行層通過采用電子執行單元取代繼電器組合，是計算機聯鎖發展的一個主流方向［1]。在車站信號工程設計期，由于全電子計算機聯鎖系統內部已包含電子執行部分與聯鎖之間的接口，可以有效簡化設計。在工程建設期，使用不同類型電子執行單元代替繼電接口電路控制道岔轉轍機、信號機，既可避免組合架內部和架間的復雜配線，減輕施工工作量，同時能節約房屋使用面積，減少建設投資。在系統設備的運用期，電子執行單元的自檢功能可以及時指示故障狀態，現場維護人員能夠根據故障指示信息及時有效開展維修維護工作，確保列車安全有序運行［2-3]。

相較于傳統計算機聯鎖系統，全電子計算機聯鎖系統基本將繼電接口電路電子化，通過在執行層采用智能化及安全信息傳輸技術直接對軌旁設備進行控制和狀態采集［4-5]。出于系統安全性與可靠性的綜合考量，當前主流的全電子計算機聯鎖系統的電子執行單元大多采用二乘二取二的安全冗余結構［6-7]。全電子計算機聯鎖系統結構的改進為車站現場工程建設中的模擬聯鎖試驗帶來一系列方式方法的變化。在此，基于全電子計算機聯鎖系統并結合車站現場聯鎖系統模擬試驗過程，分析工程建設過程中聯鎖模擬試驗中存在的問題，研發相關輔助設備及工具，為全電子計算機聯鎖系統的正常開通及運用提供保障。

1 車站聯鎖模擬試驗一般流程

1.1 試驗環境搭建

在整個聯鎖系統調試應用過程中，為確保車站聯鎖關系正確，往往需要分階段對聯鎖系統進行試驗。在車站信號工程的建設階段，依照設計圖紙完成聯鎖系統的安裝及配線后，通常通過模擬的方式，對聯鎖系統進行聯鎖模擬試驗［8-9]。

聯鎖模擬試驗旨在驗證和確保室內聯鎖系統的聯鎖邏輯關系、聯鎖的驅動和采集以及室內線纜連接的正確性，一般不直接搭載室外信號設備進行試驗，而是在信號機械室內通過制作模擬盤的方式，將其連接至分線盤，用以模擬室外信號設備，進而達到模擬試驗的目的［10]。硬件設置連接示意見圖1。

為了能夠真實模擬站場環境，模擬盤在制作時一般依據站場圖進行繪制，并對車站的各區段、道岔及信號機燈位進行標注。在模擬室外道岔時，通過在模擬盤掛載二極管模擬道岔的定位及反位表示。以四線制道岔轉轍機為典型案例，將分線盤引出的X3 連接二極管正極，X1 連接二極管負極用以模擬道岔的定位表示；將X2連接二極管正極，X3連接二極管負極用以模擬道岔的反位表示，其原理見圖2。在模擬室外信號機時，在模擬盤掛載對應輸出功率的燈泡，每個燈泡代表信號機的1個燈位，例如，某燈泡代表進站信號機的列車信號，該燈泡點亮則代表該架進站信號機正常開放列車信號。在模擬室外軌道電路區段時，通過在模擬盤上設置開關，導通或切斷軌道變壓器向分線盤輸送電壓，模擬軌道電路區段的占用及出清。

圖1 聯鎖模擬試驗硬件連接示意圖

圖2 道岔轉轍機模擬盤原理示意圖

1.2 試驗一般流程

在模擬盤制作完成后，一般通過聯鎖設備研制單位開發的對位測試程序對室內配線的正確性進行檢查和確認［11]。對于道岔，依次觀察操作機軟件或配線，檢查軟件界面各道岔的定位、反位表示情況，要求其定位、反位表示與模擬盤的配置情況一致，隨后改變模擬盤的配置，將定位反位表示互換后再次核對；對于信號機，操作對位測試軟件依次驅動信號機的各燈位，同時觀察模擬盤各燈泡是否對應點亮；對于軌道電路區段，依次開關模擬盤上軌道電路區段開關，觀察上位機軟件界面的軌道區段占用出清情況。通過上述操作，確保相應的道岔、信號機、軌道電路區段能夠一一對應，才可開展聯鎖模擬試驗。在進行聯鎖模擬試驗時，需嚴格按照聯鎖表逐條進行排進路操作。其一般流程為通過聯鎖設備研制單位的上位機程序置命令，同時查看對應的驅采板狀態、繼電器狀態、操作機軟件狀態和模擬盤狀態，使其相一致，并需檢查對應的聯鎖關系是否正確［12-14]。

1.3 存在的問題

由聯鎖模擬試驗一般流程可知，為確保聯鎖模擬試驗能夠正常開展，除了需對環境進行必要的配置外，在模擬試驗過程中也需根據排列進路的情況及時調整試驗條件。聯鎖模擬過程中存在的主要問題如下：

（1）由于復雜的繼電器電路設計，導致車站聯鎖工程中的配線任務十分繁雜，使得在完成模擬盤配線后，對配線正確性進行核對的過程效率不高、覆蓋度不充分；

（2）聯鎖模擬試驗自動化程度較低，在聯鎖試驗過程中仍需要手動撥動模擬盤相應的道岔、軌道電路開關配置聯鎖試驗所需的各項條件。例如，對于執行部分采用繼電器組合的聯鎖系統，當核對確認道岔相關信息時，需確認定、反操作命令對應的繼電器狀態以及定、反表示狀態對應的繼電器狀態。

2 全電子聯鎖車站現場聯鎖模擬試驗

與傳統計算機聯鎖系統相比，雖然全電子計算機聯鎖系統采用電子執行單元取代繼電器組合實現控制軌旁設備，但車站現場對全電子計算機聯鎖系統仍沿用傳統聯鎖模擬試驗的策略進行試驗，因此無法避免傳統聯鎖系統模擬試驗過程中存在的問題。在此，基于全電子計算機聯鎖系統基本結構，分析傳統計算機聯鎖系統模擬試驗存在的問題，針對全電子計算機聯鎖系統現場模擬試驗，提出2種優化模擬試驗工具，用于解決相關問題并有效提升模擬試驗的覆蓋度和效率。

2.1 試驗環境搭建

對于典型全電子計算機聯鎖系統，其電子執行層根據所控制軌旁設備對象的不同可分為道岔電子執行單元、信號電子執行單元、軌道電路電子執行單元等不同類型，根據不同車站的實際需求還可以相應地配置場聯電子執行單元及電碼化電子執行單元。在車站信號工程的建設階段，對全電子計算機聯鎖系統進行室內聯鎖模擬試驗環境搭建（見圖3）。

圖3 全電子聯鎖模擬試驗硬件連接示意圖

由圖3可知，為全電子聯鎖系統搭建現場聯鎖模擬環境所制作的模擬盤等設備與繼電器組合電路驅動的計算機聯鎖系統大致相同，但在實際配線過程中由于取消了繼電器組合，很大程度上減輕了施工工作量并降低了施工配線的錯誤率，能夠更加快速地完成聯鎖模擬試驗環境的搭建［15]。

2.2 配線檢查軟件

全電子計算機聯鎖系統設計使用各種不同類型的電子執行單元，一般都設有對于室外設備驅動采集的指示燈，可以更直觀清晰地觀察聯鎖下達的驅動命令。在聯鎖模擬試驗前對配線檢查時，需要觀察電子執行單元對應位置的指示燈，使其與操作機及模擬盤上的模擬設備顯示對應無誤后，方可進行聯鎖試驗。為有效提高全電子計算機聯鎖系統的查線效率和覆蓋度，研究設計一種可供全電子計算機聯鎖系統專用的配線檢查軟件，軟件操作界面見圖4。

由圖4可知，設計開發的配線檢查軟件可以根據不同站場的電子執行單元配置表進行完整配置，配置完成后可依次對不同類型的電子執行單元發送命令進行點燈滅燈、定操反操、讀表示狀態、主控備用切換等全覆蓋檢查操作。當出現異常情況時，軟件界面可以對錯誤信息進行反饋，便于工程人員對設備進行調整修改。

圖4 全電子聯鎖對位查線軟件界面

2.3 自動化道岔模擬設備

在車站現場進行聯鎖模擬試驗排列進路模擬試驗時，若遇到排列進路需要轉動道岔轉轍機，仍需手動調整道岔二極管極性模擬道岔表示狀態，不能實現模擬道岔表示狀態的自動轉換。結合全電子計算機聯鎖系統道岔電子執行單元原理特點，研究設計一種適用于全電子計算機聯鎖系統模擬試驗的道岔仿真模塊，可以自動模擬試驗所需的道岔狀態信息條件，使聯鎖模擬試驗更加高效。道岔仿真模塊原理見圖5。

圖5 道岔仿真模塊原理示意圖

由圖5 可知，道岔仿真模塊由2 套內部存儲器、地址配置電路及對外接口組成，2套內部存儲器分別對應道岔電子執行單元的二取二CPU。道岔仿真模塊可以直接連接至道岔電子執行單元的對外仿真接口處，道岔電子執行單元通過地址配置讀取道岔仿真模塊內部的存儲器，從而獲得道岔的定位、反位狀態表示信息。

在進行全電子計算機聯鎖模擬試驗時，為所有道岔電子執行單元插接道岔仿真模塊，道岔電子執行單元讀取到接入的仿真模塊后進入仿真程序，此時通過聯鎖系統操作機就可以對道岔進行定操、反操等操作，并自動獲取相應的道岔狀態表示信息，無需在模擬盤處掛載二極管進行大量繁瑣的輔助試驗操作，該方法大大提升了聯鎖模擬試驗的效率，同時也能更加完整地進行聯鎖模擬試驗。

3 結束語

全電子計算機聯鎖系統的推廣應用為車站信號工程的開展提出了更多需要改進的思考方向。研究設計適用于全電子計算機聯鎖系統車站聯鎖模擬試驗的設備及工具，為全電子聯鎖系統全覆蓋查線對位、高效聯鎖模擬試驗仿真等工作的開展提供了有力支撐?，F場應用表明，該工具及軟件能夠更加快速高效地發現潛在的問題、及時排查錯誤，提高了聯鎖系統模擬試驗覆蓋度，便于現場工作人員進行全電子計算機聯鎖系統的安裝調試與聯鎖模擬試驗工作，進一步為車站信號系統施工的順利開展提供有力保障。