計算機聯(lián)鎖掌控系統(tǒng)在城鐵中的用途

計算機聯(lián)鎖掌控系統(tǒng)在城鐵中的用途

摘要:介紹了北京城市軌道交通計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面的硬件改進,闡述了諸如扣車、緊急關(guān)閉和軌道區(qū)段故障時單獨操縱道岔等特殊聯(lián)鎖功能和與ATP系統(tǒng)結(jié)合的安全編碼邏輯功能的軟件實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞:城市軌道交通計算機聯(lián)鎖

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TYJL2Ⅱ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ATP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TYJL2Ⅱ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(yīng)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(fù)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(biāo)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(biāo)準(zhǔn),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(yīng)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(yīng)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TYJL2Ⅱ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(yīng)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(rèn)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TYJL2Ⅱ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)。

3安全編碼邏輯功能的實現(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(yīng)位置插入對應(yīng)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(yīng)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(yīng)的緩沖區(qū)記錄模塊狀態(tài)、在程序中當(dāng)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(rèn)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(dǎo)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(fù)執(zhí)行命令前的狀態(tài),并給出相應(yīng)的提示。當(dāng)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?。對于硬件故障引起的錯誤,如果硬件故障導(dǎo)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(dāng)硬件故障可能導(dǎo)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