袁野
摘 要:目前較多城市軌道交通聯(lián)鎖系統(tǒng)使用的是英國(guó)西屋公司的聯(lián)鎖系統(tǒng),它主要是由聯(lián)鎖機(jī)和目標(biāo)控制器組成,文章重點(diǎn)介紹WESTRACE聯(lián)鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞:計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖;防護(hù);安全;故障
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.16.124
1 概述
安全型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖(WESTRACE)系統(tǒng)是以微處理器為基礎(chǔ)、符合“故障-安全”設(shè)計(jì)原則的車站聯(lián)鎖信號(hào)控制系統(tǒng)。安全型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的邏輯電路是由安全型邏輯組成的是把傳統(tǒng)的由繼電器實(shí)現(xiàn)的聯(lián)鎖邏輯和控制邏輯通過(guò)一系列邏輯表達(dá)式來(lái)實(shí)現(xiàn),這些邏輯表達(dá)式的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)是以“數(shù)字集成安全保證邏輯”為原則并滿足“故障-安全”設(shè)計(jì)要求。安全型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)了從“有接點(diǎn)”到“無(wú)接點(diǎn)”的飛躍。
ATS通常作為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的人機(jī)界面,操作員通過(guò)鼠標(biāo)(或軌跡球)辦理各種作業(yè)。彩色顯示器顯示站場(chǎng)圖形,給出信號(hào)機(jī)、道岔及軌道電路等設(shè)備的狀態(tài)。在操作中,系統(tǒng)還會(huì)給出明確的語(yǔ)音提示,方便車站值班員了解有關(guān)作業(yè)情況和操作命令的實(shí)施狀態(tài),減小誤操作發(fā)生的概率。WESTRACE系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軟件標(biāo)準(zhǔn)化,硬件模塊化,采用開放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu),自動(dòng)列車監(jiān)控系統(tǒng)(ATS)、自動(dòng)列車防護(hù)系統(tǒng)(ATP)、數(shù)字軌道電路等信號(hào)系統(tǒng)接口,并能與其它信息管理系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。
為了保證系統(tǒng)在各種惡劣的環(huán)境下能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定可靠地工作,對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、測(cè)試、出廠等各個(gè)環(huán)節(jié)都有嚴(yán)格的要求,并且實(shí)施全程質(zhì)量控制以確保系統(tǒng)的質(zhì)量。WESTRACE系統(tǒng)具有很高的可靠性,從網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)到聯(lián)鎖機(jī)等設(shè)備均按冗余設(shè)計(jì),在主機(jī)發(fā)生故障的情況下,系統(tǒng)能自動(dòng)無(wú)縫切換到備機(jī)工作。WESTRACE的系統(tǒng)維護(hù)臺(tái)用戶界面友好,在線診斷直觀,故障回放便捷,查詢聯(lián)鎖運(yùn)算參數(shù)方便,操作簡(jiǎn)單易學(xué),便于具有中等文化水平的人員經(jīng)短期培訓(xùn)后就能勝任WESTRACE系統(tǒng)的日常維護(hù)工作。
2 聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖(CBI)系統(tǒng)由一系列相兼容的模塊組成,安裝在機(jī)架式機(jī)籠內(nèi),并通過(guò)一條公共的并行總線通信,每個(gè)WESTRACE 硬件為單處理通道,向用戶提供安全的電子聯(lián)鎖系統(tǒng)。WESTRACE聯(lián)鎖機(jī)安裝在各個(gè)聯(lián)鎖控制區(qū)內(nèi),配置插入相應(yīng)數(shù)量的輸入輸出模塊,并裝載上聯(lián)鎖數(shù)據(jù),就能投入聯(lián)鎖區(qū)的控制應(yīng)用。每套設(shè)備同時(shí)執(zhí)行輸入、輸出功能和相關(guān)的聯(lián)鎖邏輯相鄰裝置間的通信依靠安全串行鏈路來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)選擇合適的插入模塊和增加適當(dāng)?shù)芈?lián)鎖數(shù)據(jù),WESTRACE裝置可為其服務(wù)的每個(gè)城市軌道交通區(qū)域進(jìn)行配置。WESTRACE主要由下列部分組成:
(1)安全邏輯控制器(VLE)模塊-包括使用圖形配置系統(tǒng)(GCS)設(shè)計(jì)聯(lián)鎖數(shù)據(jù);
(2)圖形配置系統(tǒng)(GCS)-信號(hào)應(yīng)用工程師用來(lái)配置模塊和設(shè)計(jì)聯(lián)鎖數(shù)據(jù)的軟件工具;
(3)圖形模擬器(GSIM)-信號(hào)測(cè)試工程師用來(lái)模擬和測(cè)試聯(lián)鎖數(shù)據(jù)的軟件工具;
(4)應(yīng)用手冊(cè)-設(shè)備文件,定義和指導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、構(gòu)建、測(cè)試和投入試運(yùn)行的操作。
CI 子系統(tǒng)由以下幾個(gè)主要模塊組成:計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)(WESTRACE)、現(xiàn)地控制盤、維護(hù)終端(MCT)、應(yīng)急控制盤、緊急關(guān)閉按鈕、室外設(shè)備及驅(qū)動(dòng)接口等設(shè)備組成。CI 接受中央或車站ATS的有關(guān)命令,辦理進(jìn)路,驅(qū)動(dòng)道岔及進(jìn)行其它聯(lián)鎖控制。安全型輸入板采集軌道電路狀態(tài)、信號(hào)機(jī)、道岔位置、車站緊急關(guān)閉按鈕、站臺(tái)安全門及其它所需的安全型輸入信息;安全型輸出板通過(guò)繼電器來(lái)控制道岔轉(zhuǎn)轍機(jī),站臺(tái)安全門和軌旁信號(hào)機(jī)等設(shè)備。
3 聯(lián)鎖處理系統(tǒng)組成及功能
聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)是整個(gè)CI子系統(tǒng)的核心部分,它是由各個(gè)設(shè)備集中站相對(duì)獨(dú)立的、從西屋公司引進(jìn)的“故障-安全”專用聯(lián)鎖機(jī)組成。每個(gè)設(shè)備集中站的聯(lián)鎖機(jī)采用雙系熱備的配置,分別包括雙套WESTRACE系統(tǒng)及其切換電路。每個(gè)WESTRACE系統(tǒng)包括負(fù)責(zé)安全聯(lián)鎖運(yùn)算的VLM6板、負(fù)責(zé)接口通訊的NCDM板、負(fù)責(zé)聯(lián)鎖機(jī)與輸入/輸出板接口的VLOM板、WESTRACEM板和VROM板。主系統(tǒng)和備用系統(tǒng)間的切換電路可在不中斷WESTRACE工作的情況下進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)切換。聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)將根據(jù)信號(hào)機(jī)、列車進(jìn)路的設(shè)置、防護(hù)進(jìn)路(或區(qū)段)的建立、臨時(shí)限速、站臺(tái)緊急關(guān)閉以及區(qū)間運(yùn)行方向等狀況進(jìn)行ATP編碼,并把編碼信息提供給ATP子系統(tǒng)。
(1)系統(tǒng)維護(hù)子系統(tǒng)(MCT)。系統(tǒng)維護(hù)子系統(tǒng)(MCT)由一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī),配以17寸彩色顯示器、鼠標(biāo)/鍵盤、通信卡等設(shè)備組成,作為電務(wù)維修人員進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)的工具。
(2)網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)。WESTRACE系統(tǒng)采用基于高速交換機(jī)的以太網(wǎng)冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),進(jìn)一步加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性。且WESTRACE系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立,與ATS網(wǎng)絡(luò)分開,以達(dá)到安全要求, 各通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信的子系統(tǒng)均安裝有兩塊以太網(wǎng)接口卡,將其接入冗余網(wǎng)絡(luò),一條網(wǎng)絡(luò)故障,各子系統(tǒng)可以自動(dòng)通過(guò)另一條網(wǎng)絡(luò)通信,并在MCT子系統(tǒng)中提出故障診斷信息,便于及時(shí)維護(hù)。
(3)室內(nèi)接口電路子系統(tǒng)。系統(tǒng)可與信號(hào)設(shè)備、區(qū)間閉塞設(shè)備、場(chǎng)間聯(lián)系電路等設(shè)備接口。聯(lián)鎖機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)普通安全型繼電器和采集安全型繼電器接點(diǎn)與繼電電路接口,實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的電路銜接和安全隔離。采集的信息為道岔位置、軌道電路狀態(tài)、信號(hào)機(jī)燈絲狀態(tài)、場(chǎng)間聯(lián)系條件等。由于WESTRACE系統(tǒng)輸出控制采用安全型繼電器,簡(jiǎn)化了接口電路結(jié)構(gòu),確保了輸出驅(qū)動(dòng)電路的安全性和可靠性。安全邏輯控制器(VLE)構(gòu)成WESTRACE系統(tǒng)設(shè)備。依據(jù)本地或遠(yuǎn)程輸入的狀態(tài)、內(nèi)部存儲(chǔ)狀態(tài)和內(nèi)部定時(shí)器,VLE對(duì)繼電器和信號(hào)燈進(jìn)行邏輯控制能力。VLE是一個(gè)模塊化的系統(tǒng),該系統(tǒng)模塊插入卡槽機(jī)籠內(nèi)。
4 結(jié)束語(yǔ)
安全型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖(WESTRACE)系統(tǒng)是以微處理器為基礎(chǔ)、符合“故障-安全”設(shè)計(jì)原則的車站聯(lián)鎖信號(hào)控制系統(tǒng),文章重點(diǎn)介紹WESTRACE聯(lián)鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能、特點(diǎn)。對(duì)城市軌道交通信號(hào)工作者具有一定的指導(dǎo)意義。
參考文獻(xiàn):
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