計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)在北京城鐵中的應(yīng)用
摘要: 介紹了北京城市軌道交通計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面的硬件改進(jìn), 闡述了諸如扣車(chē)、緊急關(guān)閉和軌道區(qū)段故障時(shí)單獨(dú)操縱道岔等特殊聯(lián)鎖功能和與A TP 系統(tǒng)結(jié)合的安全編碼邏輯功能的軟件實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞: 城市軌道交通 計(jì)算機(jī) 聯(lián)鎖
考慮到信號(hào)工程的技術(shù)趨勢(shì)和經(jīng)濟(jì)上的合理性, 北京城市軌道交通13 號(hào)線信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng), 采用鐵科院開(kāi)發(fā)研制的T YJL2Ⅱ 型系統(tǒng)。雖然此系統(tǒng)已在全路400 余個(gè)站場(chǎng)投入使用, 但在滿(mǎn)足現(xiàn)有的各項(xiàng)技術(shù)條件要求, 實(shí)現(xiàn)進(jìn)路上的道岔、信號(hào)機(jī)和軌道電路的正確聯(lián)鎖關(guān)系, 確保列車(chē)運(yùn)行安全的同時(shí), 還必須進(jìn)行一系列的改進(jìn)和完善, 以滿(mǎn)足城市軌道交通所要求的特殊聯(lián)鎖功能, 并實(shí)現(xiàn)與A TP 系統(tǒng)結(jié)合的安全編碼邏輯功能。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
根據(jù)北京城市軌道交通的特點(diǎn), 對(duì)T YJL2Ⅱ 型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)做了如下的改進(jìn)。
1. 各站通常不設(shè)信號(hào)維修人員, 為了確保系統(tǒng)在監(jiān)控機(jī)或控制臺(tái)故障的情況下仍能夠不間斷地可靠運(yùn)行, 將監(jiān)控機(jī)和控制臺(tái)納入到了雙機(jī)熱備的覆蓋范圍之中, 使其在故障時(shí)可由相應(yīng)的聯(lián)鎖機(jī)申請(qǐng)切換。具體地講, 對(duì)站場(chǎng)簡(jiǎn)單的車(chē)站, 直接將監(jiān)控機(jī)安裝在聯(lián)鎖機(jī)柜內(nèi), 取消聯(lián)鎖總線的切換電路。A 監(jiān)控機(jī)和A 控制臺(tái)隨著A 聯(lián)鎖機(jī)的切換而切換, B 監(jiān)控機(jī)和B 控制臺(tái)也如此。而對(duì)站場(chǎng)復(fù)雜的車(chē)站, 除切換方式同簡(jiǎn)單車(chē)站外, 仍采用原有TYJL2Ⅱ 型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu), 保留聯(lián)鎖總線的切換電路。
2. 由于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的操作方式分為控制中心集中控制和車(chē)站分散控制, 且通常采用中心集中控制方式, 因此系統(tǒng)在各站的監(jiān)控機(jī)部分增加了與CTC 分機(jī)的接口, 接收中心集中控制時(shí)的命令信息, 并向中心發(fā)送本站的表示信息, 接口采用RS2422 雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)。車(chē)站分散控制時(shí), 系統(tǒng)采用鼠標(biāo)式控制臺(tái)和按鈕式單元控制臺(tái)互為備用的原則進(jìn)行設(shè)計(jì), 使操作方式更加方便靈活。
3. 為了便于維修, 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的采集、驅(qū)動(dòng)電路板均改為6U 標(biāo)準(zhǔn), 計(jì)算機(jī)電源、采集電源、驅(qū)動(dòng)電源和地線檢查器改為插接方式。同時(shí), 為適應(yīng)北京城市軌道交通機(jī)柜上出線的要求, 系統(tǒng)的聯(lián)鎖機(jī)柜結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地改為采集、驅(qū)動(dòng)層在上, 計(jì)算機(jī)層、電源層在下。
4. 在保持原有T YJL2Ⅱ 型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)不變的情況下, 為提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力, 采取的措施主要包括: 提高印制板采用的芯片等級(jí), 按5V 計(jì)算機(jī)電路與12V 采集、驅(qū)動(dòng)電路分別布線, 并且分開(kāi)設(shè)置接插件; 在接口架的驅(qū)動(dòng)條件線上增加防雷器件; 采集、驅(qū)動(dòng)32 芯電纜靠電路板一側(cè)增加抗電磁干擾磁環(huán)等等。
2 系統(tǒng)特殊聯(lián)鎖功能的實(shí)現(xiàn)
由于北京城市軌道交通計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)增加了諸如自動(dòng)進(jìn)路、自動(dòng)折返、扣車(chē)、緊急關(guān)閉和軌道區(qū)段故障時(shí)單獨(dú)操縱道岔等一系列特殊聯(lián)鎖功能, 因此在聯(lián)鎖軟件中又增加了相應(yīng)的模塊, 具體可分為3 類(lèi)。
1. 原聯(lián)鎖軟件中沒(méi)有與其類(lèi)似的功能, 需要建立全新的算法, 增加新模塊。如, 扣車(chē)必須確定扣車(chē)狀態(tài)的輸入與哪些所要驅(qū)動(dòng)的發(fā)車(chē)進(jìn)路的信號(hào)控制輸出有關(guān); 扣車(chē)狀態(tài)的輸出與哪些扣車(chē)按鈕的輸入有關(guān)。在此基礎(chǔ)上建立實(shí)現(xiàn)扣車(chē)這種特殊聯(lián)鎖功能的算法, 并予以實(shí)現(xiàn), 完成扣車(chē)作業(yè)。
2. 原聯(lián)鎖軟件中有與其類(lèi)似的功能, 可利用原有算法。如, 緊急關(guān)閉與原有的超限絕緣檢查功能非常類(lèi)似, 其技術(shù)條件也基本相同。因此, 可利用原聯(lián)鎖邏輯模塊中的超限檢查的算法, 在股道的二端分別設(shè)置與超限檢查模塊類(lèi)似的緊急關(guān)閉模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)緊急關(guān)閉作業(yè)。
3. 原聯(lián)鎖軟件中雖有與其類(lèi)似的功能, 但需對(duì)其算法稍加修改。如, 軌道區(qū)段故障時(shí)單獨(dú)操縱道岔與原聯(lián)鎖邏輯模塊中的單獨(dú)操縱道岔稍有不同, 二者的區(qū)別在于是否進(jìn)行區(qū)段占用檢查。只要在原聯(lián)鎖邏輯模塊中的單獨(dú)操縱道岔模塊的算法中, 去掉區(qū)段占用檢查條件, 就可以得到軌道區(qū)段故障時(shí)單獨(dú)操縱道岔模塊的算法。在道岔區(qū)段軌道電路故障的情況下, 且人工確認(rèn)該道岔區(qū)段無(wú)車(chē)時(shí), 可以采用非常手段實(shí)現(xiàn)單獨(dú)操縱道岔作業(yè)。
雖然實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)特殊聯(lián)鎖功能的模塊所采用的算法是不同的, 算法的確定也是不同的, 但由于原有的TYJL2 Ⅱ 型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖軟件是按照故障2安全的原則設(shè)計(jì)的, 新增加或修改的模塊也均按此原則設(shè)計(jì), 不會(huì)影響原有計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)軟件故障2安全性的實(shí)現(xiàn)。
3 安全編碼邏輯功能的實(shí)現(xiàn)
北京城市軌道交通計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng), 增加了與ATP 系統(tǒng)結(jié)合的安全編碼邏輯功能, 并通過(guò)軟件加以實(shí)現(xiàn)。其軟件的數(shù)據(jù)仍采用按站場(chǎng)圖形基本模塊鏈表進(jìn)行連接的方式, 遇有站場(chǎng)改變時(shí)只需在相應(yīng)位置插入對(duì)應(yīng)的模塊。程序采用模塊化的設(shè)計(jì)方法, 如需增加或改動(dòng)某個(gè)環(huán)節(jié), 也只需增加或改動(dòng)相應(yīng)的模塊。
與ATP 系統(tǒng)結(jié)合的安全編碼邏輯軟件的數(shù)據(jù)分為靜態(tài)數(shù)據(jù)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)2 部分。其中, 靜態(tài)數(shù)據(jù)包括: 與站場(chǎng)結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)的編碼模塊的代碼、在鏈表中的位置、其控制特征以及其他必須的信息, 如軟件運(yùn)行所需的索引表、控制表等相關(guān)內(nèi)容。就編碼模塊而言, 對(duì)于非道岔區(qū)段, 每1 個(gè)軌道區(qū)段均設(shè)有1 套速度碼繼電器和1 個(gè)編碼模塊, 并入鏈; 對(duì)于道岔區(qū)段, 考慮到道岔區(qū)段設(shè)有定位發(fā)碼和反位發(fā)碼2 套獨(dú)立的速度碼繼電器, 因此也分設(shè)2 個(gè)編碼模塊。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)則是在模塊靜態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)記錄模塊狀態(tài)、在程序中當(dāng)前所處的層, 以及程序運(yùn)行所必須使用的變量等信息。定義了編碼模塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之后, 在聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算模塊中增加編碼邏輯處理模塊, 可以實(shí)現(xiàn)與ATP 系統(tǒng)結(jié)合的安全編碼邏輯軟件的技術(shù)要求。模塊中包含2 類(lèi)程序, 一類(lèi)是不受進(jìn)路控制的編碼模塊, 另一類(lèi)是受進(jìn)路控制的編碼模塊處理程序, 二者的區(qū)別在于模塊掃描方式的不同, 不受進(jìn)路控制的編碼模塊處理時(shí)按索引表掃描, 受進(jìn)路控制的編碼模塊處理時(shí)按進(jìn)路管理緩沖區(qū)掃描。
與ATP 系統(tǒng)結(jié)合的安全邏輯編碼軟件的實(shí)現(xiàn), 無(wú)論是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還是程序結(jié)構(gòu), 都借鑒了聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算模塊在提高軟件可靠性和安全性方面的經(jīng)驗(yàn)。為減少形成危險(xiǎn)側(cè)錯(cuò)誤輸出的可能性, 軟件采用冗余編碼方式, 將有關(guān)安全的編碼信息按不同規(guī)則分別存儲(chǔ)于不同的緩沖區(qū), 使用時(shí)需比較一致才認(rèn)為其有效。同時(shí), 軟件采用分層遞進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 上一層的錯(cuò)誤會(huì)被下一層發(fā)現(xiàn), 不會(huì)由于錯(cuò)誤擴(kuò)展導(dǎo)致系統(tǒng)級(jí)錯(cuò)誤。此外, 軟件對(duì)可能發(fā)生的錯(cuò)誤視情況不同, 采取不同的方式進(jìn)行處理。對(duì)于數(shù)據(jù)錯(cuò)誤, 程序從發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤層開(kāi)始終止執(zhí)行, 對(duì)已進(jìn)行的處理采取程序卷回的方法恢復(fù)執(zhí)行命令前的狀態(tài), 并給出相應(yīng)的提示。當(dāng)影響安全的關(guān)鍵緩沖區(qū)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后, 程序?qū)⒉扇∏袛噍敵龅拇胧?duì)于硬件故障引起的錯(cuò)誤, 如果硬件故障導(dǎo)致發(fā)生的錯(cuò)誤是不影響安全的, 那么程序?qū)⒔o出報(bào)警提示, 并將故障可能影響的信息置為安全側(cè)。如果當(dāng)硬件故障可能導(dǎo)致發(fā)生影響安全的錯(cuò)誤時(shí), 程序?qū)⒉扇⊥Ｖ构ぷ鞯拇胧?BR>4 結(jié)束語(yǔ)
北京市城市軌道交通計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)城軌領(lǐng)域首次采用國(guó)產(chǎn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備。由于聯(lián)鎖控制系統(tǒng)在性能等方面具有強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì), 改進(jìn)后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為合理, 特殊聯(lián)鎖功能的實(shí)現(xiàn)方式安全可靠, 并成功地增加了與A TP 系統(tǒng)結(jié)合的安全編碼邏輯功能, 完全滿(mǎn)足了現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)營(yíng)的實(shí)際要求, 因此, 在運(yùn)營(yíng)期間, 信號(hào)系統(tǒng)以運(yùn)營(yíng)狀況穩(wěn)定、性能安全可靠、維護(hù)便利, 獲得了用戶(hù)的認(rèn)可, 并在提高作業(yè)效率, 改善勞動(dòng)條件等方面收到了良好的使用效果。
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