礦區鐵路車站信號聯鎖系統核心設備換型升級關鍵技術研究

孫繼康

（兗州煤業股份有限公司鐵路運輸處，山東 鄒城 273500）

0 引 言

礦區鐵路13 個車站的信號聯鎖設備現已采用計算機聯鎖系統全部改造完成，隨著使用年限的增加，技術改造較早的計算機聯鎖設備逐漸超出大修期，系統運行極不穩定。計算機聯鎖系統軟、硬件配置更新升級速度較快，礦區鐵路部分車站既有計算機聯鎖的軟件及硬件設備均已升級換型，既有設備現已停產，無備品備件來源，技術支持難度大。

以上問題的存在，可能產生以下后果：一是給設備使用、維護部門帶來極大困擾，車務段需做好設備故障停用后手搖道岔、人工接發車作業的各項準備；電務段且需要配備技術優良的多名專業技術人員輪流值守，增加設備巡視、檢修頻次，以確保設備正常運行，維護工作量大；二是行車組織效率降低，計算機聯鎖設備的故障頻發，嚴重影響了行車組織作業效率，特別是當國鐵接口站有發車計劃時，必須立即接車，即使采取技術手段能夠將故障修復，可能也會極大的影響接車效率；三是計算機聯鎖設備一旦發生故障，存在危及行車安全的重大隱患，可能導致機車脫軌掉道、側面沖突等重大事故的發生，造成極大的經濟損失。雖然通過加大設備設施日常維護治理力度，強化電務段、車務段等各專業協同防控管理措施，勉強維持鐵路信號設備設施運用狀態控制在技術規范要求的臨界點，但系統仍故障頻發，安全隱患呈現不斷惡化和擴大之勢。

鑒于以上實際情況，項目組對現場室內設備進行了充分調研、論證。室內設備除聯鎖核心設備以外，繼電器、組合柜接口電路、防雷分線柜、接口柜、電源屏等配套設備技術指標正常，運行狀態良好。同時，對新型計算機聯鎖設備與既有室內配套設備的兼容性、匹配性進行了深入的研討、論證，均滿足技術要求。經分析、研判，項目組研究采用一種新的技術方法，僅對信號聯鎖系統核心設備-計算機聯鎖進行換型升級，以滿足經濟合理、技術先進、安全可靠的技術要求。

1 總體技術方案

為保證既有信號聯鎖系統運行狀態及相關配套設備的匹配、兼容性，在滿足技術指標和安全可靠性的前提下，方案采用TYJL-III 型計算機聯鎖設備對躍進河車站既有的TYJL-II 型計算機聯鎖設備進行換型升級。目前使用的TYJL-II 型聯鎖系統與TYJL-III 型聯鎖系統的外部繼電結合電路完全一致，可以實現在不更換室內繼電器接口電路及室外設備的前提下進行換型升級，僅需更換接口架和接口架上相關配線即可。TYJL-III 型計算機聯鎖設備換型改造示意圖如圖1 所示。本次換型升級為圖1中的綠框標注部分，室內組合柜、防雷分線柜及室外設備均不作修改，改動范圍小，影響面窄。

圖1 TYJL-III 型計算機聯鎖設備換型改造示意圖

2 研究主要內容

2.1 車站信號聯鎖系統核心設備換型升級可行性分析

躍進河車站使用的TYJL-II 型聯鎖系統與TYJL-III 型聯鎖系統的外部繼電結合電路完全一致，可以實現在不更換繼電設備的前提下進行換型升級。換型升級工作只需更換接口架和接口架上相關配線即可完成設備的更替，工作量較小，風險較低。同時，在計算機聯鎖軟件中增加計軸復零按鈕及WBS 光傳輸通道狀態表示燈，將既有單元控制臺換型升級為鼠標+顯示器的控顯操作模式，對微機監測、計軸、電碼化、調度DIMS 等其他相關系統設備的接口電路進行相應修改。綜合以上技術分析，方案具有可行性。

2.2 車站信號聯鎖系統核心設備換型升級選型技術研究

既有躍進河車站計算機聯鎖設備為TYJL-II 雙機熱備型，經技術迭代換型，該型號的計算機聯鎖設備現已停產。經調研國內先進技術發展情況，結合礦區鐵路實際，項目組在經過設備必選、技術方案優化的基礎上，本次換型升級選用國內主流、技術成熟、系統性能穩定、安全可靠性高的TYJL-III型計算機聯鎖設備。

TYJL-III 型為二取二乘二容錯型計算機聯鎖系統，系統由兩套獨立的聯鎖設備組成，單系工作，另一系備用。系統主要由聯鎖機、操表（監控）機、控制臺、維修機組成。操表（監控）機為系統實現人機界面的計算機，也稱為監控機、上位機，或與控顯終端一起簡稱MMI，雙套配置，分別為操表（監控）機A 和操表（監控）機B。聯鎖機是用于完成聯鎖運算的計算機，也稱為下位機，雙套配置，分別為聯鎖機A 和聯鎖機B。TYJL-III 型計算機聯鎖系統結構如圖2 所示。

圖2 TYJL-III 型計算機聯鎖系統結構圖

2.3 車站信號聯鎖系統核心設備換型升級施工技術研究

2.3.1 總體施工技術方案

本次換型升級施工涉及面較小，僅為室內計算機聯鎖設備的安裝及相關配線更改，組合柜、防雷分線柜、接口柜等室內既有設備保持不變，僅對既有計軸、DIMS、WBS 站間安全信息傳輸系統進行位置的移設，和新設的計算機聯鎖機柜在同一直線上并排安裝。同時，將行車室既有的單元控制臺拆除，新設控顯終端及控顯桌。計算機聯鎖設備至既有的接口柜之間的采集、驅動電纜新設。室外信號機、電動轉轍機、軌道電路等設備設施保持維持既有不變，不做任何修改。

2.3.2 計算機聯鎖機柜安裝施工技術研究

本次換型升級計算機聯鎖機柜共3 架，如果在既有聯鎖位置安裝，距離墻、組合柜的安全距離均不滿足規范要求。項目組經現場定測，研究將既有的DMIS 機柜、計軸機柜、WBS 機柜全部挪位，與新的聯鎖機柜統一安裝至第1 排組合架前，并將維修終端安裝在機柜前部。機柜安裝位置確定后，對各類機柜的底座尺寸進行現場測量，加工定制底座。各種機柜底座及其緊固件統一采用國標鍍鋅件制作，結構強度及尺寸滿足設備固定及安裝要求。機柜底座四周增設靜電地板支架，WBS 機柜、DMIS 機柜、計軸機柜底座前端做開口設計以便于走線，底座底部安裝膨脹螺絲固定在地面上。

2.3.3 計算機聯鎖配線技術研究

由于換型升級的新設備和老設備的采集驅動電路和方式完全一致，采集和驅動的信息也完全一致，因此所有組合架和繼電器架內部電路不需要改變，只需新設部分繼電器（如照查繼電器）的后接點采集線、聯鎖機柜至行車室終端控制線、聯鎖機柜電源線等，其余所有接口電路配線均保持不動。計算機聯鎖配線示意圖如圖3 所示。

圖3 計算機聯鎖配線示意圖

2.3.4 計算機聯鎖接口電路配線技術研究

1）增加64D 半自動閉塞采集配線。增加64D 半自動閉塞中的XZCJ、SZCJ 的后接點進行采集配線將XZCJ 的后接點采集到第5 塊采集板第18 位，SZCJ 的后接點采集到第5 塊采集板第19 位，該配線根據既有圖紙核對后進行放線和預配。64D 半自動閉塞采集配線電路圖如圖4 所示。

圖4 64D 半自動閉塞采集配線電路圖

2）增加股道復零按鈕采集配線。既有計軸復零按鈕設置在單元控制臺上，因單元控制臺要拆除，需要將復零按鈕在聯鎖軟件中設計，在車務控顯終端上顯示并具備操作功能。計軸復零按鈕采集、驅動配線電路圖如圖5 所示。

圖5 計軸復零按鈕采集、驅動配線電路圖

3 信號聯鎖系統核心設備換型升級實現功能

計算機聯鎖設備換型升級后，不僅具備聯鎖控制功能，而且利用計算機的快速信息處理能力、存儲能力和聯網能力，消除了系統非正常運行中斷，行車組織效率低等原有計算機聯鎖系統問題，消除了微機行車安全的重大隱患，確保了行車組織安全、高效，并實現以下功能：

1）高可靠的聯鎖控制功能。二乘二取二硬件安全冗余型計算機聯鎖系統能根據車站行車安全的需要在規定聯鎖條件和規定的時序下自動對進路、信號、道岔、軌道電路實行監控，確保信號聯鎖系統本質安全。

2）界面友好的人機顯示功能。人機界面子系統（MMI）采用彩色液晶顯示器作為計算機聯鎖系統的人機交互界面，將操作員通過鼠標給出的控制命令傳送到聯鎖機，并將站場設備工作狀態和行車作業情況的表示信息顯示出來。

3）高智能化的記錄存儲和故障檢測診斷功能。利用計算機的信息存儲能力和存儲容量大的優點，計算機聯鎖系統為實現系統維護、行車管理自動化奠定了基礎。

4）強大的綜合管理功能。利用標準化的通訊接口板，網絡接口板以及通訊規程，可直接與TDCS、微機監測等現代化信息處理系統相連接進行數據交換。

4 結 論

項目研究在躍進河車站首次應用，自信號聯鎖系統核心設備換型升級投入應用以來，未發生任何一起設備故障，運行安全、穩定、可靠，有效消除了危及行車安全的重大安全隱患，提高了行車組織效率，降低了檢維修勞動強度，提升了技術裝備水平。信號聯鎖系統核心設備經入廠仿真試驗、現場模擬試驗、計算機聯鎖關系試驗、機車壓道校核試驗等多個環節試驗、檢驗，系統運行穩定，達到本質安全要求。同時，該項技術研究取得以下主要成果：

1）項目研究在保持既有室內信號聯鎖配套設備不做更改的條件下，對信號聯鎖系統核心設備進行換型升級，取得了車站信號聯鎖系統核心設備換型升級關鍵技術。

2）以建立新的技術方法為基礎，研究應用新型聯鎖核心設備，首創了核心設備換型升級施工技術，并在礦區鐵路首次應用，在同行業尚屬首次，具有極高的推廣應用價值。

3）研究應用鼠標+顯示器的控顯方式，顯示直觀、清晰，操作簡便，并對既有計軸復零、移頻報警等操作按鈕整合設計，集中在計算機聯鎖設備的控顯終端，優化了界面顯示。

4）車站信號聯鎖系統核心設備換型升級應用，有效消除了危及行車安全的重大安全隱患，提高了行車組織效率，降低了設備維護工作量和檢維修各項費用支出。