铁路信号微机联锁系统现应用与发展
发布日期:
2021-03-26

引言 

在列车实际调度运行时,最为重要的就是车站之间设备信号的制约关系的严密性,提高信号制约的可靠性对保障列车的安全运行具有重要的意义。联锁设备通过控制车站的岔口、进路和信号来保证信号的严密制约。微机联锁系统较原有继电电气集中系统而言,具有占地面积小、投资低、故障率低的优点,不仅提高了技术的可靠性,还有效增加了其经济效益,对我国铁路建设的前景展望具有重要的现实意义。 

一、铁路信号微机联锁系统的概述 

1.微机联锁系统的定义 

联锁指的是在火车行车中,保证安全行车信号的技术措施,制约了信号设备和相关因素。从广义来看,指的是各种信号设备间的相互限制,狭义指的是各车站信号之间的约束关系。在实际的行车中,主要关注的是狭义方面的定义,注重的是车站间信号设备的制约关系,关系严密,在一定程度上可以促进车辆的安全出行。联锁设备就是指实施这种技术措施的设备,主要用来控制车站的道岔、进路合信号。联锁设备经过长期的发展,由前期古老的的机械联锁,发展为继电器开联锁,后来随着技术的不断革新,微机联锁成为了主要的发展形式。 

2.微机联锁系统的组成 

铁路信号微机联锁系统主要是由微机联锁和铁路微机监测系统两个部分构成。所谓微机联锁,即利用计算机对车站操作员的操作指令和现场出现的信息进行逻辑运算,实现对信号机及道岔等进行集中控制,使其达到相互制约的车站联锁设备,即微机集中联锁。它是一种由计算机及其他一些电子、电磁器件组成的具有故障―安全性能的实时控制系统。计算机联锁是目前最先进的车站联锁设备,具有运作速度快,信息量大,操作方便,安全性高,设备体积小、重量轻,便于调试和维修的特点,提高了自动化程度和作业效率。为了实现微机联锁系统的可靠性,系统设计往往采用可靠性冗余结构配置。信号微机监测系统是检测行车是否安全、检测铁路信号设备运行是否完好的重要组成部分,也是铁路现代化装备的最重要组成部分,它把现代的高科技如传感器、通信网络、自动控制等技术结合起来,监测、检测和记录分析设备的运行状态是否良好,并能够对异常反应作出处理,方便对铁路运输状态进行分析和检测。 

二、铁路信号微机联锁系统的应用分析 

1.联锁软件 

铁路站场规模、作业要求存在极大的不同,因此模块化结构为其硬件、软件所具备的相同特点,要求软件程序必须与数据分开,只有这样才能确保铁路信号联锁的安全性。双机热备型联锁系统为现阶段我国最为推广的联锁制式,“单机确保安全,双机提升可靠性”为其根本思想。双机热备单机安全型的实现主要利用硬软件结合方法。硬件方面 CPU 为单系统以外,其输入输出系统与单机而言还存有一定区别,如回读(输出系统)、板内动态(输入系统)都需进行特定性设计,普通工业控制并不具有此效果。具体应用中,一套输出系统与一套输入系统(回读)可组成输出系统;一套输出系统(板内动态)与一套输入系统可组成输入系统。利用此类硬件冗余方法与一套应用软件结合的管理,能够提升输入、出系统的安全性。通常选取“双软件和编码技术”作为单 CPU 的安全性措施,但因其内部所有部件之间都存有密切联系,为达到安全性提升的目的,需确保系统软件具备良好的自诊断功能,这就必须做好应用软件故障—安全设计,只有这样才能确保系统的完整性、科学性。利用双机方法实现双机热备联锁系统的可靠性,故障产生过程中可实施整机切换。此方法中双机是否同步或进行比较为其技术难点,在比较其是否具有一致性时,故障位置的确定与切换方式选择与自诊断息息相关。也可依托软件达到单机系统故障诊断的目的。 

2.站场设备控制方式 

在科技快速发展的今天,铁路信号联锁系统愈加完善,将微机联锁系统合理应用于铁路信号系统,对提升系统实时性、可靠性具有至关重要的作用,为此,本文以站场设备控制方式的应用进行了分析与探究。 

(1)站场设备集中控制方式。作为一种实时控制系统,信号联锁系统应具有良好可靠性、安全性,集中控制方式为现阶段我国微机联锁系统中普遍选取的站场设备。(2)站场设备现场总线控制方式。于系统可靠性而言,集中式计算机控制将直接影响其可靠性,甚至产生风险集中问题。作为一种工业数据总线,现场总线的功能为各个通信数据、控制设备间信息传送问题的处理,如数字通信等。选取现场总线控制的方式作为微机联锁控制系统,可对输入、输出接口卡大大降低,与集中控制方式相比,电缆长度也所有减少。调度控制系统接收的进程信息由列车运行进程发出。调度控制设备在分解控制信息后向相关设备,如转辙机等发送,且对所有设备的运行进行监控。当所有设备在对控制信息接收后,将自身相关信息发送给和此次动作相关的其他设备,并对其他设备发出的有关信息进行接收,除此之外,对控制信息内的动作命令加以执行。现场总线控制方式中系统与设备安全性普遍较高,可选取标准化信息技术得以实现。 

三、微机联锁系统在铁路信号中应用的发展前景 

1.技术发展前景 

(1)在计算机技术应用中,根据系统使用的特点,采用 3 取 2 的技术,这样的技术改进有利于提高信息处理的精准度和时效性,提高它的安全性能,让行车更加有安全保障。(2)目前微机联锁系统还存在继电器,进行接口柜部分型号、道岔、轨道区段部分的信号控制,但实际上可以进行技术改进,取消继电器的使用,提高技术的强度,减少设备成本的支出。(3)因为所使用的继电器数量减少所以电源屏的数量也会减少。继电器和电源屏之间相互关联,减少了继电器的数量,会减少电源屏的输出电类型,这样电源屏的使用价值也就没有了。(4)铁路运输部门更新设备过程中,设备逐渐朝着精细化、简单化方向发展。在新型设备中,减少了设备中的器件,减少了发生故障的概率,所以维修费用也就相应降低,提高了维修的效率。(5)需要注意的一点是,当前微机联锁系统缺乏可靠的防雷系统,所以在未来发展中,需要根据雷电传导特性加强对相应防雷设施的研究。 

2.市场发展前景 

我国当前已经有很多铁路运行中应用了微机联锁系统,但是该系统并没有得到全面推广。在现代信息科技持续高速发展的背景下,相信微机联锁技术系统会得到进一步地发展和应用,在未来发展中,也会有广阔的市场。 

结语 

微机联锁系统作为新时代的产物,能在铁路运行中能够安全有效的传输铁路信号具有重要的保障作用。将计算机技术设置于铁路信号联锁系统的目的在于对车站行车作业的安全性、效率进一步提升,为现代化运营提供可靠信息依据,进而对车站控制监督功能加以改善,达到车站现代化管理水平提升及经济效益最大化的目标。同时,在未来的发展中通过进一步的完善和改进,相信微机联锁系统可以获得更好的发展。 


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