城市軌道交通安全型計算機聯鎖系統應用研究

袁野

摘 要：目前較多城市軌道交通聯鎖系統使用的是英國西屋公司的聯鎖系統，它主要是由聯鎖機和目標控制器組成，文章重點介紹WESTRACE聯鎖系統的系統結構、功能、特點。

關鍵詞：計算機聯鎖；防護；安全；故障

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.124

1 概述

安全型計算機聯鎖（WESTRACE）系統是以微處理器為基礎、符合“故障-安全”設計原則的車站聯鎖信號控制系統。安全型計算機聯鎖系統的邏輯電路是由安全型邏輯組成的是把傳統的由繼電器實現的聯鎖邏輯和控制邏輯通過一系列邏輯表達式來實現，這些邏輯表達式的設計及實現是以“數字集成安全保證邏輯”為原則并滿足“故障-安全”設計要求。安全型計算機聯鎖實現了從“有接點”到“無接點”的飛躍。

ATS通常作為計算機聯鎖系統的人機界面，操作員通過鼠標（或軌跡球）辦理各種作業。彩色顯示器顯示站場圖形，給出信號機、道岔及軌道電路等設備的狀態。在操作中，系統還會給出明確的語音提示，方便車站值班員了解有關作業情況和操作命令的實施狀態，減小誤操作發生的概率。WESTRACE系統實現了軟件標準化，硬件模塊化，采用開放的系統結構，自動列車監控系統（ATS）、自動列車防護系統（ATP）、數字軌道電路等信號系統接口，并能與其它信息管理系統交換數據。

為了保證系統在各種惡劣的環境下能夠長時間穩定可靠地工作，對系統設計、生產、測試、出廠等各個環節都有嚴格的要求，并且實施全程質量控制以確保系統的質量。WESTRACE系統具有很高的可靠性，從網絡系統、電源系統到聯鎖機等設備均按冗余設計，在主機發生故障的情況下，系統能自動無縫切換到備機工作。WESTRACE的系統維護臺用戶界面友好，在線診斷直觀，故障回放便捷，查詢聯鎖運算參數方便，操作簡單易學，便于具有中等文化水平的人員經短期培訓后就能勝任WESTRACE系統的日常維護工作。

2 聯鎖系統結構

計算機聯鎖（CBI）系統由一系列相兼容的模塊組成，安裝在機架式機籠內，并通過一條公共的并行總線通信，每個WESTRACE 硬件為單處理通道，向用戶提供安全的電子聯鎖系統。WESTRACE聯鎖機安裝在各個聯鎖控制區內，配置插入相應數量的輸入輸出模塊，并裝載上聯鎖數據，就能投入聯鎖區的控制應用。每套設備同時執行輸入、輸出功能和相關的聯鎖邏輯相鄰裝置間的通信依靠安全串行鏈路來實現。通過選擇合適的插入模塊和增加適當地聯鎖數據，WESTRACE裝置可為其服務的每個城市軌道交通區域進行配置。WESTRACE主要由下列部分組成：

（1）安全邏輯控制器（VLE）模塊-包括使用圖形配置系統（GCS）設計聯鎖數據；

（2）圖形配置系統（GCS）-信號應用工程師用來配置模塊和設計聯鎖數據的軟件工具；

（3）圖形模擬器（GSIM）-信號測試工程師用來模擬和測試聯鎖數據的軟件工具；

（4）應用手冊-設備文件，定義和指導系統設計、構建、測試和投入試運行的操作。

CI 子系統由以下幾個主要模塊組成：計算機聯鎖系統（WESTRACE）、現地控制盤、維護終端（MCT）、應急控制盤、緊急關閉按鈕、室外設備及驅動接口等設備組成。CI 接受中央或車站ATS的有關命令，辦理進路，驅動道岔及進行其它聯鎖控制。安全型輸入板采集軌道電路狀態、信號機、道岔位置、車站緊急關閉按鈕、站臺安全門及其它所需的安全型輸入信息；安全型輸出板通過繼電器來控制道岔轉轍機，站臺安全門和軌旁信號機等設備。

3 聯鎖處理系統組成及功能

聯鎖處理子系統是整個CI子系統的核心部分，它是由各個設備集中站相對獨立的、從西屋公司引進的“故障-安全”專用聯鎖機組成。每個設備集中站的聯鎖機采用雙系熱備的配置，分別包括雙套WESTRACE系統及其切換電路。每個WESTRACE系統包括負責安全聯鎖運算的VLM6板、負責接口通訊的NCDM板、負責聯鎖機與輸入/輸出板接口的VLOM板、WESTRACEM板和VROM板。主系統和備用系統間的切換電路可在不中斷WESTRACE工作的情況下進行自動或手動切換。聯鎖處理子系統將根據信號機、列車進路的設置、防護進路（或區段）的建立、臨時限速、站臺緊急關閉以及區間運行方向等狀況進行ATP編碼，并把編碼信息提供給ATP子系統。

（1）系統維護子系統（MCT）。系統維護子系統（MCT）由一臺工業控制計算機，配以17寸彩色顯示器、鼠標/鍵盤、通信卡等設備組成，作為電務維修人員進行系統維護的工具。

（2）網絡子系統。WESTRACE系統采用基于高速交換機的以太網冗余網絡結構，進一步加強了網絡系統的可靠性。且WESTRACE系統網絡獨立，與ATS網絡分開，以達到安全要求， 各通過網絡通信的子系統均安裝有兩塊以太網接口卡，將其接入冗余網絡，一條網絡故障，各子系統可以自動通過另一條網絡通信，并在MCT子系統中提出故障診斷信息，便于及時維護。

（3）室內接口電路子系統。系統可與信號設備、區間閉塞設備、場間聯系電路等設備接口。聯鎖機通過驅動普通安全型繼電器和采集安全型繼電器接點與繼電電路接口，實現計算機聯鎖設備與現場設備的電路銜接和安全隔離。采集的信息為道岔位置、軌道電路狀態、信號機燈絲狀態、場間聯系條件等。由于WESTRACE系統輸出控制采用安全型繼電器，簡化了接口電路結構，確保了輸出驅動電路的安全性和可靠性。安全邏輯控制器（VLE）構成WESTRACE系統設備。依據本地或遠程輸入的狀態、內部存儲狀態和內部定時器，VLE對繼電器和信號燈進行邏輯控制能力。VLE是一個模塊化的系統，該系統模塊插入卡槽機籠內。

4 結束語

安全型計算機聯鎖（WESTRACE）系統是以微處理器為基礎、符合“故障-安全”設計原則的車站聯鎖信號控制系統，文章重點介紹WESTRACE聯鎖系統的系統結構、功能、特點。對城市軌道交通信號工作者具有一定的指導意義。

參考文獻：

[1]齊亞娜，聶影.我國高速城市軌道交通聯鎖系統安全相關標準研究[J].中國城市軌道交通，2012（12）.

[2]陳啟香.基于VC++的計算機聯鎖系統仿真軟件的研究[J].自動化與儀器儀表，2016（03）.endprint