雷錫絨（西安鐵路職業(yè)技術(shù)學院，副教授，陜西　西安　710014）

?

DS6-60型區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)在西安地鐵的應用

雷錫絨
（西安鐵路職業(yè)技術(shù)學院，副教授，陜西西安710014）

摘要：結(jié)合西安地鐵1號線對北京通號研究設計院研發(fā)的符合歐洲鐵路安全標準的DS6-60型區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的布置、連接、組成、特點、性能及接口進行分析，說明國產(chǎn)區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性。

關(guān)鍵詞：D S6-60型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)；目標控制器（OC）；布置；組成；接口

10.13572/j.cnki.tdyy.2016.01.018

隨著國產(chǎn)計算機聯(lián)鎖技術(shù)的發(fā)展，區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全性、可靠性、可用性大大提高，城市軌道交通信號系統(tǒng)聯(lián)鎖子系統(tǒng)國產(chǎn)化是降低建設成本的措施之一。通過對西安地鐵一號線一期工程聯(lián)鎖子系統(tǒng)采用國產(chǎn)的DS 6-60型區(qū)域計算機聯(lián)鎖，并與西門子的ATC系統(tǒng)良好接口進行分析，說明國產(chǎn)區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性。

1　聯(lián)鎖設備布置

西安地鐵1號線一期工程正線設車站19個，另設車輛段1座，停車場1座、試車線1處、培訓基地1處。其中正線上后衛(wèi)寨、灑金橋、長樂坡3個站為一級設備集中站，設置北京通號研究設計院研發(fā)的DS 6-60聯(lián)鎖設備；漢城路、康復路、紡織城3個站為二級設備集中站，設置DS 6-60聯(lián)鎖目標控制器（OC），用以實現(xiàn)管轄車站聯(lián)鎖設備如道岔、軌道空閑檢測設備、信號機等的接口功能。車輛段、停車場、試車線分別設置1套DS 6-60聯(lián)鎖設備。具體設備分布及管轄范圍見圖1所示〔1〕。

圖1西安地鐵1號線聯(lián)鎖設備布置圖

2聯(lián)鎖站間安全數(shù)據(jù)通信網(wǎng)

一級設備集中站聯(lián)鎖系統(tǒng)間通過聯(lián)鎖專用以太網(wǎng)完成站間通信，其連接見圖2所示〔1〕。

圖2一級設備集中站站間以太網(wǎng)

一級設備集中站聯(lián)鎖系統(tǒng)通過遠程通信單元完成與二級設備集中站聯(lián)鎖系統(tǒng)之間的信息交換。其連接見圖3所示〔1〕。

圖3一級設備集中站與二級設備集中站安全通信網(wǎng)

3　聯(lián)鎖系統(tǒng)組成

3.1一級和二級設備集中站聯(lián)鎖系統(tǒng)組成

一級設備集中站聯(lián)鎖系統(tǒng)主要由聯(lián)鎖主機、輸入輸出接口、控顯機、遠程通信單元、維護機5個部分組成。

二級設備集中站主要由目標控制器單元（OC）、遠程通信單元、輸入輸出接口3個部分組成。一級與二級設備集中站聯(lián)鎖系統(tǒng)組成見圖4所示〔1〕。

圖4一級設備集中站與二級設備集中站聯(lián)鎖系統(tǒng)組成框圖

3.2車輛段及停車場和試車線聯(lián)鎖系統(tǒng)組成西咸車輛段、灞河停車場、試車線聯(lián)鎖系統(tǒng)主要由聯(lián)鎖主機、輸入輸出接口、控顯機、維護機4個部分組成，均是通過擴展通信接口接入聯(lián)鎖站間以太網(wǎng)。

3.3培訓中心聯(lián)鎖系統(tǒng)組成培訓中心聯(lián)鎖系統(tǒng)組成同一級設備集中站。

4聯(lián)鎖系統(tǒng)的硬件及軟件構(gòu)成

4.1系統(tǒng)硬件構(gòu)成DS 6-60型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)由電源子系統(tǒng)、聯(lián)鎖子系統(tǒng)、輸入輸出子系統(tǒng)、控顯子系統(tǒng)和電務維修子系統(tǒng)5個部分組成。

系統(tǒng)硬件設備標準配置為3個機柜（電源柜、聯(lián)鎖柜、輸入輸出柜）和1個電務維護臺。設備裝配及功能如下：

4.1.1電源柜電源柜自上而下為2個24 V邏輯電源，電務維修終端、2個24 V接口電源，見圖5〔2〕。

圖5電源柜布置圖

4.1.2聯(lián)鎖柜聯(lián)鎖柜自上而下為聯(lián)鎖I系、聯(lián)鎖II系、控顯A機、控顯B機、ARCNET集線器1、 ARCNET集線器2，見圖6〔2〕。

圖6聯(lián)鎖柜布置圖

4.1.3輸入輸出柜輸入輸出柜由輸出子系統(tǒng)和輸入子系統(tǒng)組成，由上而下分別為I系輸出1、II系輸出1、輸出防雷1、I系輸入1、II系輸入1和輸入防雷1，見圖7〔2〕。

圖7輸入輸出柜布置圖

4.2系統(tǒng)軟件構(gòu)成

4.2.1一級設備集中站軟件系統(tǒng)組成一級設備集中站軟件系統(tǒng)由聯(lián)鎖機軟件、控顯機軟件和維護機軟件組成。

1）聯(lián)鎖機軟件由系統(tǒng)管理軟件和聯(lián)鎖應用軟件組成，系統(tǒng)管理軟件主要完成系統(tǒng)的周期任務管理、輸入輸出管理、雙系冗余管理，聯(lián)鎖應用軟件主要完成聯(lián)鎖邏輯運算。

2）控顯機軟件是供車務值班人員辦理行車作業(yè)的人機界面軟件。其主要功能有：接收操作按鈕信息，向聯(lián)鎖機發(fā)送操作控制命令；接收來自聯(lián)鎖機的站場實時狀態(tài)信息；完成控制臺的站場圖形顯示、操作提示、報警信息和簡要的故障信息。（正線設備集中站控顯終端與ATS合用，控顯機完成聯(lián)鎖系統(tǒng)與ATS通信功能）。

3）維護機軟件是供電務維護人員進行設備監(jiān)視和故障診斷的人機界面程序，其主要功能有：接收聯(lián)鎖機發(fā)送的站場實時信息、DS 6-60系統(tǒng)的工作狀態(tài)信息和系統(tǒng)自診斷信息，將所有的信息記錄到實時數(shù)據(jù)庫中，供維護人員查詢、顯示或打印輸出各類信息。

4.2.2二級設備集中站軟件系統(tǒng)組成二級設備集中站由目標控制器（OC）系統(tǒng)管理軟件組成。OC系統(tǒng)管理軟件作為OC系統(tǒng)CPU板的主控制軟件，負責平臺硬件的管理和應用軟件任務的調(diào)度，通過二乘二取2的系統(tǒng)管理方式，實現(xiàn)對外圍系統(tǒng)安全可靠的通信，控制系統(tǒng)周期運行及故障處理。OC系統(tǒng)管理軟件通過二乘二取二的系統(tǒng)管理方式，滿足OC系統(tǒng)高安全性和可靠性的需求〔3〕。

5聯(lián)鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)特點及性能

5.1系統(tǒng)特點

1）DS 6-60系統(tǒng)聯(lián)鎖邏輯部采用二乘二取二冗余結(jié)構(gòu)設計，分為Ⅰ系和Ⅱ系，各系內(nèi)部為二取二結(jié)構(gòu)，任何一系都可以獨立工作，雙系采用主從方式運行，任一系檢測到嚴重故障都會主動切換，保證系統(tǒng)正常工作，使系統(tǒng)具有高可靠性。

2）聯(lián)鎖雙系中每系2個CPU單元實現(xiàn)二取二比較，只有2個CPU的運算結(jié)果一致才能對外輸出；雙系中每系2個CPU單元的軟件分別采用不同編譯器編譯，可以有效防止編譯器產(chǎn)生共模錯誤，使系統(tǒng)具有高安全性。

3）輸入采集單元采用靜態(tài)采集方式，由輸入采集機籠內(nèi)的2個獨立CPU單元分別進行采集，由聯(lián)鎖邏輯部對采集結(jié)果進行比較，結(jié)果一致認為采集數(shù)據(jù)有效，否則采集數(shù)據(jù)無效，構(gòu)成二取二故障-安全采集。

4）輸出單元采用雙斷控制，動態(tài)和靜態(tài)2路驅(qū)動串聯(lián)輸出，靜態(tài)和動態(tài)輸出分別由輸出機籠內(nèi)的2個獨立的CPU單元控制，當一路輸出無效時，總輸出則為無效，構(gòu)成硬件相異的二取二故障-安全輸出。

5）目標控制器系統(tǒng)（OC）具備CAN、RS-422/ 485以及以太網(wǎng)通信接口，提供了電壓電流模擬量測量接口，并為不同的應用提供了標準的應用軟件接口，使其結(jié)構(gòu)更緊湊、功能更全面。

5.2系統(tǒng)性能

1）DS 6-60聯(lián)鎖系統(tǒng)電磁兼容和防雷性能均按照鐵道部相關(guān)標準進行設計，并經(jīng)指定機構(gòu)檢測，各項性能指標均滿足原鐵道部相關(guān)標準要求（電磁兼容性符合TB/T 3073-2003，雷電電磁脈沖防護符合TB/T 3074-2003）。

2）系統(tǒng)聯(lián)鎖軟件采用已通過原鐵道部鐵路車站計算機聯(lián)鎖檢驗站檢測的DS 6計算機聯(lián)鎖軟件，系統(tǒng)聯(lián)鎖功能符合鐵道部《計算機聯(lián)鎖技術(shù)條件》要求。

3）系統(tǒng)控顯和維護機均采用WINDOWS 2000操作系統(tǒng)為平臺，人機操作界面友好，易于操作，方便現(xiàn)場人員使用和維護。

6　聯(lián)鎖系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口

DS 6-60聯(lián)鎖系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口見圖8所示〔1〕。

圖8聯(lián)鎖系統(tǒng)與其它系統(tǒng)接口框圖

6.1聯(lián)鎖系統(tǒng)與ATS系統(tǒng)接口在一級設備集中站、西咸車輛段、灞河停車場，聯(lián)鎖需與ATS分機進行通信，接口類型為RS-422標準串行通信接口。

ATS分機向聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)送進路控制、道岔操作、扣車/取消扣車、計軸復位、自動追蹤等各種控制命令。聯(lián)鎖系統(tǒng)向ATS分機提供正線軌道占用/空閑、道岔位置、信號狀態(tài)、進路狀態(tài)、屏蔽門狀態(tài)、緊急關(guān)閉狀態(tài)以及各種報警等信息。

6.2聯(lián)鎖系統(tǒng)與WCU_ATP設備接口在一級設備集中站、試車線，聯(lián)鎖需與WCU_ATP設備進行通信，接口類型為以太網(wǎng)接口。

當系統(tǒng)處于TGMT控制時，聯(lián)鎖執(zhí)行TGMT系統(tǒng)對各種信號設備的控制命令，如道岔控制、信號機顯示、計軸區(qū)段預復位、屏蔽門開關(guān)控制命令等。并將各種信號設備的狀態(tài)信息如道岔表示、信號機顯示、計軸區(qū)段信息、屏蔽門狀態(tài)信息等傳給TGMT。

6.3兩相鄰聯(lián)鎖控制區(qū)域間接口在兩相鄰聯(lián)鎖控制區(qū)域間通過站間光纖傳遞信息，接口類型為安全型數(shù)字接口。

在兩相鄰聯(lián)鎖區(qū)控邊界處，某條進路的始端信號機和終端信號機分別受相鄰的2個區(qū)控聯(lián)鎖控制。2個區(qū)控聯(lián)鎖要通過安全數(shù)據(jù)網(wǎng)傳遞聯(lián)鎖區(qū)交界處的軌道區(qū)段、信號機及道岔信息。

進路的排列和取消操作是由始端信號機所在聯(lián)鎖區(qū)完成。

6.4后衛(wèi)寨站與西咸車輛段接口后衛(wèi)寨站與西咸車輛段聯(lián)鎖系統(tǒng)間通過站間光纖傳遞信息，接口類型為安全型數(shù)字接口。

排列出、入西咸車輛段的進路，需滿足正線與車輛段的相互敵對照查條件。

正線和車輛段之間傳遞的信息主要有：敵對照查、信號機顯示狀態(tài)、軌道區(qū)段占用/空閑狀態(tài)等安全信息。

6.5紡織城站與灞河停車場接口紡織城站與灞河停車場聯(lián)鎖系統(tǒng)間通過站間光纖傳遞信息，接口類型及接口內(nèi)容同6.4。

6.6西咸車輛段與試車線接口西咸車輛段與試車線間接口類型為繼電器接口。試車線上的道岔和防護道岔的調(diào)車信號機納入車輛段聯(lián)鎖的控制范圍。

當需要試車時，在試車線控制臺上按下請求試車按鈕，點亮車輛段控制臺上的請求試車表示燈。值班員將試車線上的道岔按非進路調(diào)車的方式進行防護，試車線可以開始試車。

試車結(jié)束后，由試車線控制室發(fā)出取消試車請求，車輛段聯(lián)鎖系統(tǒng)收到該信息，并檢查相關(guān)條件滿足后，收回對試車線的控制權(quán)。

6.7聯(lián)鎖系統(tǒng)與緊急關(guān)閉按鈕ESB接口各站在站臺、車控室IBP盤均設置緊急關(guān)閉按鈕ESB。ESB需與聯(lián)鎖接口，接口類型為繼電器接口。

每側(cè)站臺設置一個緊急關(guān)閉繼電器JGJ，聯(lián)鎖采集JGJ狀態(tài)。按下緊急關(guān)閉按鈕，JGJ落下，聯(lián)鎖采集到JGJ落下條件后，立刻關(guān)閉相應的出站信號機和進站信號機，并給出報警。在IBP盤上設有緊急關(guān)閉恢復按鈕，按下緊急關(guān)閉恢復按鈕，JGJ重新吸起，聯(lián)鎖取消緊急關(guān)閉狀態(tài)。

6.8聯(lián)鎖系統(tǒng)與計軸系統(tǒng)接口采用計軸軌道電路的車站均需與聯(lián)鎖接口。接口類型為繼電器接口。

聯(lián)鎖發(fā)送記軸預復位控制命令，采集計軸系統(tǒng)提供的GJ狀態(tài)，判斷計軸軌道區(qū)段的空閑或占用。

6.9聯(lián)鎖系統(tǒng)與站臺屏蔽門PSD接口各站站臺股道側(cè)均設置屏蔽門PSD。PSD需與聯(lián)鎖接口，接口類型為繼電器接口。

屏蔽門系統(tǒng)向信號聯(lián)鎖系統(tǒng)提供屏蔽門關(guān)閉并鎖閉信息，只有連續(xù)地接收到站臺屏蔽門關(guān)閉且鎖閉信息的情況下，才允許列車從站臺區(qū)域發(fā)車。

屏蔽門在“故障”狀態(tài)時，屏蔽門系統(tǒng)可以通過特殊操作解除與信號系統(tǒng)的聯(lián)鎖關(guān)系，并把屏蔽門互鎖解除狀態(tài)信息傳送至信號系統(tǒng)，才允許列車進/出車站。

7　結(jié)束語

西安地鐵一號線一期工程聯(lián)鎖子系統(tǒng)采用國產(chǎn)的DS 6-60型區(qū)域計算機聯(lián)鎖，并與西門子的ATC系統(tǒng)良好接口，目前該設備已實施運營一年多，設備各項性能指標運行良好。

參考文獻：

〔1〕北京通號國鐵城市軌道技術(shù)有限公司.西安地鐵一號線聯(lián)鎖子系統(tǒng)技術(shù)規(guī)格書〔S〕，2011.8.

〔2〕北京全路通信信號研究設計院有限公司.DS6-60區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)維護說明〔S〕，2012.11.

〔3〕北京全路通信信號研究設計院有限公司.DS6-60目標控制器系統(tǒng)維護說明〔S〕，2012.11.

中圖分類號：U284.36+2

文獻標識碼：B

文章編號：1006-8686（2016）01-0054-05