王道寧

在EI32-JD型計算機聯鎖系統中，聯鎖機用于采集現場信息進行聯鎖運算，并將站場狀態、系統提示、設備故障等信息傳送給操作表示機；操作表示機（簡稱“操作機”），用于接收聯鎖機傳輸的設備信息，并通過串口傳送給調度集中（Central?ized Traffic Control，CTC）系統控制臺進行顯示。因此，聯鎖機、操作機及相應的通信連接設備是保障聯鎖與CTC 通信正常的關鍵設備［1?2］。雖然EI32-JD 型計算機聯鎖設備采用了雙套冗余的系統設計，但仍有CTC 通信中斷、控制臺信息異常等故障發生。因此，本文基于計算機聯鎖系統與CTC 系統通信接口工作原理，結合現場典型案例，分析因通信接口故障導致CTC 控制臺顯示異常的具體原因，并提出相應的改進措施，為鐵路現場其他類似故障的排查與處理提供借鑒。

1 計算機聯鎖系統與CTC通信原理

計算機聯鎖系統通過操作機和CTC車站自律機進行通信，采用RS-422標準串行接口、異步雙工的通信方式［3］，見圖1。調度員在調度中心根據列車運行情況辦理列車及調車作業，通過專用通信網絡，把列車運行計劃和調整計劃下發至各CTC車站自律機，各車站自律機將收到的計劃傳遞到本站計算機聯鎖系統，由聯鎖系統來保障列車安全運行［4］。

圖1 計算機聯鎖系統與CTC通信示意

既有的計算機聯鎖系統與CTC 連接方式主要有2 種［5］：①本地端操作機A、B，分別連接本地CTC 自律機A、B 系，見圖2；②計算機聯鎖系統設置遠程終端，聯鎖本地端不支持與CTC 系統進行接口通信，只支持遠端操作機與CTC 系統進行通信，本地設置1 臺操作機平時處于脫機狀態，當遠端操作機故障后，可人工啟用本地操作機，本地操作機與遠端操作機互為冷備，見圖3。

圖2 本地端操作機與CTC交叉互連通信方式

圖3 遠端操作機與CTC交叉互連通信方式

2 典型故障分析

2.1 故障一

1）故障現象。某站場布局見圖4，09：44，CTC 自動觸發X—S5進路失敗后，人工觸發成功；12：04，上行4G 接車時，CTC 顯示列車由S9JG直接跳入4G，無中間區段占用、解鎖過程，聯鎖維修機回放與CTC 顯示相同。查看聯鎖維修機拓撲圖顯示：故障時現場設備運行狀態為聯鎖Ⅱ系主用、操作A機主用。查看9時、12時操作機日志記錄：操作A 機與聯鎖機通信存在CRC 校驗失敗的情況，操作B機與兩系聯鎖機通信正常，即操作機收到兩系聯鎖信息不一致。

圖4 操作A機與聯鎖機CRC校驗信息

2）原因分析。該站計算機聯鎖系統采用圖2所示的通信方式，因EI32-JD型聯鎖操作機發生故障或雙操作機重啟后，操作機備機不會自動升為主用，需人工進行主備機切換，操作A 機將該時間段內校驗失敗的站場狀態數據丟棄，操作B機又無法自動切換成主系，從而導致聯鎖與CTC 通信中斷，控制臺自動觸發進路失敗、進路光帶顯示異常。

2.2 故障二

1）故障現象。某站CTC控制臺報警提示CTC自律機與聯鎖B 機通信中斷，控制臺CTC 終端瞬間顯示紅光帶。查看聯鎖維修機拓撲圖顯示：設備故障時聯鎖Ⅰ系主用、操作A 機主用。在05：55：55—05：56：13，聯鎖Ⅰ系故障后，沒有立即將聯鎖Ⅱ系切換為主用。聯鎖Ⅰ系LAN 通信板故障燈亮紅燈、CPU 板數碼管顯示8c（聯鎖機不能正常運行，自動觸發聯鎖機Ⅰ系復位，經多次復位系統仍不能恢復）、串口通信板顯示26（表示本套聯鎖機與操作機不能建立可靠通信連接）。

2）原因分析。該站計算機聯鎖系統本地操作機與CTC 自律機采用交叉互連的通信方式。根據聯鎖Ⅰ系停機現象，結合主機CPU 板和串口通信板停機時的LED 數碼管指示燈，分析為聯鎖Ⅰ系LAN 通信板通信異常，且無法恢復軟件控制的聯鎖復位，導致聯鎖主機與操作機通信故障，進而無法與CTC 通信［6?7］。依據2021 年前上道的EI32-JD 型計算機聯鎖系統的設計原則，聯鎖主系通信異常時聯鎖機不會立刻倒機，如果20 s內聯鎖主機與操作機的通信仍未恢復，聯鎖主機會進行軟件復位切機，備系聯鎖機升為主用［8?9］。由于操作機僅顯示主用聯鎖機的信息狀態，因此在聯鎖Ⅰ系故障，且沒有立即將聯鎖Ⅱ系切換為主用的時間內，操作機將收不到主用聯鎖機的信息，導致計算機聯鎖信息無法及時傳遞給CTC，造成CTC 控制臺出現全場紅光帶的現象。

2.3 故障三

1）故障現象。某站CTC 控制臺站內灰屏無信息，操作機信息正常。查看CTC 維護機信息發現該站控制臺站內灰屏、區間信息正常，證明CTC自律機本身運行正常，且與列控中心通信正常。檢查硬件設備發現，與聯鎖通信的本端CTC 機柜2套光電轉換器不亮燈。

2）原因分析。該站計算機聯鎖系統設置了遠程終端，聯鎖本地端不支持與CTC 系統進行接口通信，只支持遠端操作機與CTC 系統進行通信。為滿足CTC 與聯鎖接口通信需求，需要通過光電轉換器將其進行連接，通過光纖延長RS-422 串口信息傳輸距離。因本地CTC 機柜2 套光電轉換器電源故障，導致自律機與聯鎖通信中斷，造成該站CTC 全場灰屏。本地端CTC 不能和本地端聯鎖通信，只能和遠端聯鎖設備通信，該通信方式安全冗余度不高，容易造成信息異常。

3 改進措施

3.1 完善聯鎖軟件邏輯

《El32-JD 型計算機聯鎖系統電務維修手冊》［10］5.2 章節中規定：“系統運行時A、B 2 臺操作機同時工作，一臺主用、一臺熱備，當主用操作機發生故障或雙操作機重啟后，操作機備機不會自動升為主用，需人工進行主備機切換”。

針對計算機聯鎖系統操作機故障導致聯鎖和CTC 通信中斷、控制臺信息異常問題，采取優化操作機倒機參數的方式，即當操作機主系校驗兩系聯鎖機信息不一致時，將原來只做丟棄數據包的處理，升級成立刻切換操作機備系為主，而且操作機主備系可自動切換［11］，即可解決因操作機主機與聯鎖兩系信息校核不一致、主備機又無法自動切換，造成控制臺信息異常的問題。

《El32-JD 型計算機聯鎖系統電務維修手冊》4.4 章節“動態無縫切換的雙機熱備系統”中規定：“采用雙機熱備的動態冗余結構，2 套聯鎖機同時接收操作機發送來的控制命令，最終根據主用聯鎖機的控制命令控制驅動電路產生輸出，控制繼電器動作。如果主機發生故障，通過倒機電路自動切換到備機，將備機作為主機運行，故障機器重新啟動。在雙機切換和重啟動時，不影響整個系統的運行，即實現動態無縫切換”。因此，可采取優化聯鎖機倒機參數的方式，將原來的20 s主備切換時間縮短至6 s，以解決因聯鎖機單系故障造成控制臺信息異常的問題。

3.2 完善聯鎖硬件設計

依據《鐵路車站計算機聯鎖技術條件》（TB/T 3027—2015）［12］中7.1.1 章節要求：“計算機聯鎖應采用硬件冗余結構”。為滿足設備運行可靠性和安全性需求，對具有遠端操控方式的計算機聯鎖系統可采取以下2種優化方案。

方案一：將本地冷備操作機升級為熱備形式。通過更換遠端和本地端操作機、維修機、遠程系統通道及連接設備，將遠端操作機由“雙機熱備”改為“雙機并用”；取消本地機械室串口轉光設備、維修機及冷備操作機，新增本地操作機2 臺、倒機單元1 個、維修機1 臺、交換機2 臺及網絡轉光設備2 臺，將本地操作機由“冷備方式”改為“雙機熱備”。操作機由“遠端操作機和本地聯鎖機間串口通信”改為“遠端操作機和本地操作機間通信”，本地熱備操作機與遠端操作機通過交換機連接，這樣CTC 自律機可直接與本地操作機通信，同步修改聯鎖軟件和CTC 系統的通信接口信息。本地冷備操作機升級為熱備形式設備更改示意見圖5。

圖5 本地冷備操作機升級為熱備形式設備更改示意

操作機界面設置“允許轉為遠端”“遠端控制”“本地控制”“遠端操作A 機”“遠端操作B 機”5 個表示燈及“本地控制”按鈕，通過軟件實現本地端與遠端的控制權切換。

方案二：將本地CTC 與遠端操作機通信連接的2 套串口光電轉換器升級為4 套串口光電轉換器。即在本站CTC 機柜和遠端CTC 機柜分別增加2 套單獨的光電轉換器，由原來的2 套設備通信增加到4 套設備通信（CTC 自律機A 通過協議轉換器分別接操作機A、B），4 套光電轉換器設置4 個單獨電源，如此可大大降低因光電轉換器或電源質量不良造成CTC 與聯鎖通信中斷的問題［13］。CTC升級串口光電轉換器示意見圖6。

圖6 CTC升級串口光電轉換器示意

3.3 運維管理措施優化

1）改善機械室內環境，滿足計算機聯鎖系統對環境要求的技術指標。系統環境溫度0 ℃～40 ℃；系統環境濕度5%～90%（室溫為25 ℃）；機房內無腐蝕和無引起爆炸危害的有害氣體及導電塵埃；引入外電源的零地電位差不大于1.0 V；雙機切換時間小于500 ms；機械室采取防靜電措施，加裝防靜電地板；防雷地線和保護地線滿足計算機聯鎖系統加裝要求。

2）規范并加強計算機聯鎖系統日常維護要求。現場信號車間、工區嚴格落實室內信號設備日常巡檢工作，定期對室內計算機聯鎖相關通信設備進行檢查，發現有隱患報警信息或設備指示燈顯示異常、有異響等問題時，及時上報組織處理。每月對計算機聯鎖系統主要設備進行斷電重啟、主/備系切換試驗，確認操作機和聯鎖機均處于工作狀態且主/備分明。UPS 電源電池需要每3 個月進行一次充放電，確保聯鎖設備正常使用。

3）完善聯鎖系統關鍵部件備品管理。做好設備臺賬、備品備件管理及大修計劃，對使用年限到期的計算機聯鎖設備及時更換。

4 結束語

通過分析El32-JD 型計算機聯鎖系統與CTC系統通信接口設備故障的原因，采取了優化操作機、聯鎖機軟件邏輯，完善計算機聯鎖與CTC 通信設備硬件設計等技術防范措施，同步優化了設備運維管理方式。上述改進措施，已應用于濟青高鐵和濰萊高鐵，進一步減輕了現場電務人員的工作量，也為El32-JD 型計算機聯鎖系統可靠運行提供了技術支撐。