郭 進(jìn)

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

1 設(shè)計(jì)背景及現(xiàn)有技術(shù)分析

隨著CTCS線路相繼開通運(yùn)行，基于通信方式的四線制方向電路電子化功能也在工程方面得到廣泛的應(yīng)用，功能相關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題也隨著逐步應(yīng)用得到處理和解決，系統(tǒng)功能逐步完善、日益穩(wěn)定。四線制方向電路電子化在客運(yùn)專線上的成熟應(yīng)用為既有線四線制方向電路的發(fā)展提供了方向和參考。目前既有線大多采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖與繼電式自動(dòng)閉塞方向電路相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)站間自動(dòng)閉塞及區(qū)間方向的控制功能，但由于站間仍通過電纜連接，大量電纜的敷設(shè)造成工程投資居高不下，且電纜與控制室連接極易引入雷患，造成室內(nèi)設(shè)備損壞及系統(tǒng)的不穩(wěn)定運(yùn)行，為鐵路行車安全帶來隱患?；谏鲜鲆蛩兀l(fā)展基于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖為平臺(tái)的四線制方向電路電子化模式，已尤為必要。本文將以與DS6-K5B計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)平臺(tái)為例，對(duì)四線制方向電路電子化設(shè)計(jì)進(jìn)行闡述。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

在原DS6-K5B計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)平臺(tái)基礎(chǔ)上，利用成熟的軟、硬件資源，實(shí)現(xiàn)四線制方向電路功能。在硬件方面，以DS6-K5B安全冗余的“二乘二取二”邏輯部為基礎(chǔ)平臺(tái)，通過125?M專用通信板，實(shí)現(xiàn)站間信息安全傳輸；軟件方面，在原四線制方向電路接口軟件模塊基礎(chǔ)上，增加方向電路的控制功能，為實(shí)現(xiàn)與區(qū)間電路的結(jié)合，每個(gè)閉塞口保留了發(fā)車方向繼電器（FFJ）、接車方向繼電器（JFJ）的驅(qū)動(dòng)和方向繼電器（FJ）的采集。

2.1 基本設(shè)計(jì)思路

1）以既有成熟運(yùn)用的安全硬件平臺(tái)為基礎(chǔ)，通過優(yōu)化配置，滿足四線制方向電路電子化功能。

2）區(qū)間編碼仍維持繼電器電路編碼，原四線制方向電路組僅保留與軌道方向相關(guān)的繼電器，其他繼電器采用軟件邏輯替代。

3）對(duì)于本次四線制方向電路電子化設(shè)計(jì)涉及的軟件修改，參照四線制方向電路原理實(shí)現(xiàn)。

4）站間通信取消原有站間聯(lián)系電纜，采用光纖通信進(jìn)行安全信息數(shù)據(jù)傳輸。

2.2 硬件設(shè)計(jì)

四線制方向電路電子化設(shè)計(jì)所采用的硬件平臺(tái)已經(jīng)過數(shù)以百計(jì)車站的應(yīng)用，“二乘二取二”的安全冗余架構(gòu)保證了電路設(shè)計(jì)的安全性和可靠性。整個(gè)硬件平臺(tái)主要由監(jiān)控層、聯(lián)鎖運(yùn)算層、接口層3大部分組成。

本次四線制方向電路的電子化主要由聯(lián)鎖運(yùn)算層來完成，該層包括I系和II系兩個(gè)聯(lián)鎖邏輯部，兩系組成完全相同。每一系由IPU6電源板、F486-4I聯(lián)鎖CPU板、FSIO電子終端及上位機(jī)接口板、VHSC26通信板4種電路板組成，在聯(lián)鎖機(jī)籠的背面，各電路板還分別對(duì)應(yīng)其后插電路板，各板之間通過機(jī)架底板的VME總線實(shí)現(xiàn)安全同步互連。本次四線制方向電路主要是在具有“二取二”架構(gòu)的F486-4I聯(lián)鎖CPU板上完成對(duì)應(yīng)的邏輯運(yùn)算，而兩站之間的方向控制通信信息是由雙套冗余的VHSC26通信板構(gòu)成的安全信息傳輸系統(tǒng)——125?M光局域網(wǎng)，該光局域網(wǎng)通信架構(gòu)具備故障-安全原則。125?Mbit/s?LAN無中繼傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)40?km（站間距離），當(dāng)站間距離超過40?km時(shí)，通過中繼器進(jìn)行傳輸距離的擴(kuò)展。站間通信的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.3 軟件設(shè)計(jì)

原計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖與繼電式四線制自動(dòng)閉塞接口電路在每個(gè)車站口設(shè)置FAJ、FSJ、CFJ、ZFAJ、JFAJ、FFAJ、KXJ、JD、FD、DJ、JQJH、JQJHS共12個(gè)繼電器，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備通過上述繼電器完成車站與區(qū)間閉塞結(jié)合。本次方向電路的電子化設(shè)計(jì)充分利用軟件處理和光纖通信的優(yōu)勢(shì)，對(duì)上述接口繼電器進(jìn)行優(yōu)化處理，全部由軟件處理邏輯完成電路功能，并通過專設(shè)的安全通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)站間通信，完成方向控制功能。為實(shí)現(xiàn)與區(qū)間軌道電路的結(jié)合，每個(gè)閉塞口各設(shè)置3個(gè)接口繼電器——JFJ、FFJ和FJ。

為實(shí)現(xiàn)原計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖與四線制接口電路的方向控制功能，聯(lián)鎖軟件設(shè)置8個(gè)虛擬繼電器信息，并通過對(duì)虛擬繼電器信息的邏輯處理模擬方向電路改方的過程。結(jié)合下面站場(chǎng)示意圖，如圖2所示，中上行線的閉塞方向改變，對(duì)各個(gè)具體虛擬設(shè)備的名稱、具體邏輯設(shè)計(jì)及作用說明如下。

1）FQJ（B-XF）：B站XF口“發(fā)車請(qǐng)求繼電器”，當(dāng)B站以XF為終端辦理發(fā)車進(jìn)路時(shí)，在選路過程中該設(shè)備狀態(tài)被置為吸起，相應(yīng)信號(hào)開放后落下。A站收到B站XF-FQJ吸起后，執(zhí)行S口發(fā)車方向轉(zhuǎn)接車方向的邏輯。

2）FSJ（B-XF）：B站XF口“發(fā)車鎖閉繼電器”，當(dāng)以XF為終端的發(fā)車進(jìn)路鎖閉后落下，進(jìn)路解鎖后吸起。A站收到B站XF-FSJ吸起后，A站禁止辦理再以S為終端的發(fā)車進(jìn)路。

3）JFAJ（A-S）：A站“接車輔助按鈕繼電器”，當(dāng)區(qū)間軌道電路故障時(shí)需要輔助辦理區(qū)間改方，A站總輔助按下且接車輔助按鈕按下后吸起，該繼電器吸起后，A站開始執(zhí)行S口發(fā)車方向轉(zhuǎn)接車方向的邏輯。

4）FFAJ（B-XF）：B站“發(fā)車輔助按鈕繼電器”，當(dāng)區(qū)間軌道電路故障時(shí)，需要輔助辦理區(qū)間改方，在A站辦理完輔助接車手續(xù)后，B站總輔助按下且發(fā)車輔助按鈕按下后該繼電器吸起，B站開始執(zhí)行XF口接車方向轉(zhuǎn)發(fā)車方向的邏輯。

5）YFJ（B-XF）：B站“允許發(fā)車?yán)^電器”，當(dāng)B站XF口為發(fā)車方向、A站S口為接車方向且1LQ區(qū)段空閑（若為反向站間運(yùn)行，則檢查站間所有閉塞區(qū)段）時(shí)該繼電器吸起，出站信號(hào)方可開放。

6）JQJ（B-XF）：B站“監(jiān)督區(qū)間繼電器”，區(qū)間占用或建立了發(fā)車鎖閉JQJ落下，否則吸起。僅當(dāng)該繼電器吸起時(shí)，方可進(jìn)行正常情況下的區(qū)間方向改變；該繼電器落下時(shí)，輔助辦理程序方可執(zhí)行。

7）FJ（B-XF）：B站“區(qū)間方向繼電器”，當(dāng)B站XF口為接車方向時(shí)，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)JGFJ吸起，F(xiàn)GFJ落下，兩者通過繼電電路驅(qū)動(dòng)FJ吸起；當(dāng)XF口轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)車方向時(shí)，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)FGFJ吸起，JGFJ落下，兩者通過繼電電路驅(qū)動(dòng)FJ落下。

8）CSJ：初始化繼電器，系統(tǒng)上電時(shí)置入落下，常態(tài)為吸起,當(dāng)區(qū)間故障時(shí)，通過輔助辦理改方，首趟車發(fā)車時(shí)動(dòng)作該繼電器。

2.4 繼電器接口設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)區(qū)間軌道發(fā)送和接收設(shè)備與站間方向切換，控制區(qū)間通過信號(hào)機(jī)的點(diǎn)燈電路，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖在每個(gè)閉塞口設(shè)置3個(gè)繼電器接口——JFJ、FFJ和FJ繼電器。通過驅(qū)動(dòng)并回采上述繼電器完成對(duì)于區(qū)間軌道方向控制。具體控制邏輯如下。

JFJ：接車方向繼電器，當(dāng)對(duì)應(yīng)閉塞口轉(zhuǎn)為接車方向時(shí)，聯(lián)鎖驅(qū)動(dòng)該繼電器吸起（JFJ↑）。

FFJ：發(fā)車方向繼電器，當(dāng)對(duì)應(yīng)閉塞口轉(zhuǎn)為發(fā)車方向時(shí)，聯(lián)鎖驅(qū)動(dòng)該繼電器吸起（FFJ↑）。

FJ：?方向繼電器，為極性保持繼電器，閉塞口為接車方向時(shí)，F(xiàn)J由上述兩個(gè)繼電器組合勵(lì)磁吸起；閉塞口發(fā)車方向時(shí)，F(xiàn)J由上述兩個(gè)繼電器組合勵(lì)磁落下。

以A站S口接車，B站XF口發(fā)車為例，如圖3所示：當(dāng)A站S口開通接車方向時(shí)，聯(lián)鎖驅(qū)動(dòng)S-JFJ吸起，并停止驅(qū)動(dòng)S-FFJ，由S-JFJ前接點(diǎn)和S-FFJ后接點(diǎn)閉合導(dǎo)通S-FJ的前接點(diǎn)勵(lì)磁電路，使S-FJ吸起，并通過其前接點(diǎn)來動(dòng)作其閉塞口QZJ吸起，QFJ落下，改變其區(qū)間方向；當(dāng)B站XF口開通接車方向時(shí)，聯(lián)鎖驅(qū)動(dòng)XF-FFJ吸起，并停止驅(qū)動(dòng)XF-JFJ，由XF-FFJ前接點(diǎn)和XFJFJ后接點(diǎn)閉合導(dǎo)通XF-FJ的后接點(diǎn)勵(lì)磁電路，使XF-FJ落下，并其后接點(diǎn)來動(dòng)作其閉塞口QFJ吸起，QZJ落下，改變其區(qū)間方向。

3 結(jié)束語

基于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖平臺(tái)的四線制方向電路電子化在硬件方面充分利用了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖成熟的平臺(tái)，確保了系統(tǒng)功能運(yùn)行的可靠性，軟件方面通過增加相應(yīng)的軟件邏輯模塊來完成其功能。其設(shè)計(jì)思路和原則秉承了繼電式四線制方向電路的技術(shù)條件，軟件編寫過程中充分考慮了電路電子化的故障-安全需求，對(duì)可能出現(xiàn)的軌道故障、系統(tǒng)停用、通信中斷等問題對(duì)方向電路的影響進(jìn)行深入分析，給出防護(hù)措施。同時(shí)利用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖站間安全信息互傳的特有優(yōu)勢(shì)，在選路層面相互檢查進(jìn)路的敵對(duì)狀態(tài)，進(jìn)一步強(qiáng)化了四線制方向電路的安全效能。

由于四線制方向電路電子化完全基于目前現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)安全平臺(tái)，僅對(duì)相關(guān)的電路進(jìn)行了電子化處理，在確保其電路安全的前提下，實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)功能，在未增加其他大額設(shè)備投入的情況下，節(jié)省了大量的繼電器和站間聯(lián)系電纜，降低了工程資金投入，減少了設(shè)備故障點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)繼電器及電纜的維護(hù)工作量也隨之下降。站間聯(lián)系采用光纖通信的方式，在提高系統(tǒng)抗干擾能力的同時(shí)，有效避免雷擊等大電流通過電纜竄入室內(nèi)的可能性，進(jìn)一步提高了設(shè)備的穩(wěn)定性。四線制方向電路電子化在保持原有電路功能及安全的前提下，發(fā)揮了電子化平臺(tái)的特點(diǎn)，進(jìn)一步提升了電路的安全性和可靠性，為站間閉塞設(shè)計(jì)提供了新的理念，豐富了我國鐵路站間閉塞控制的實(shí)現(xiàn)手段。

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