基于全电子联锁的车站现场联锁试验研究

王丽， 刘逸明， 丁新魁， 齐志华

（1. 中国铁路广州局集团有限公司广州电务段，广东广州 510000；2. 中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所，北京 100081；3. 中国铁路上海局集团有限公司徐州枢纽建设指挥部，江苏徐州 221000）

0 引言

全电子计算机联锁系统在执行层通过采用电子执行单元取代继电器组合，是计算机联锁发展的一个主流方向［1]。在车站信号工程设计期，由于全电子计算机联锁系统内部已包含电子执行部分与联锁之间的接口，可以有效简化设计。在工程建设期，使用不同类型电子执行单元代替继电接口电路控制道岔转辙机、信号机，既可避免组合架内部和架间的复杂配线，减轻施工工作量，同时能节约房屋使用面积，减少建设投资。在系统设备的运用期，电子执行单元的自检功能可以及时指示故障状态，现场维护人员能够根据故障指示信息及时有效开展维修维护工作，确保列车安全有序运行［2-3]。

相较于传统计算机联锁系统，全电子计算机联锁系统基本将继电接口电路电子化，通过在执行层采用智能化及安全信息传输技术直接对轨旁设备进行控制和状态采集［4-5]。出于系统安全性与可靠性的综合考量，当前主流的全电子计算机联锁系统的电子执行单元大多采用二乘二取二的安全冗余结构［6-7]。全电子计算机联锁系统结构的改进为车站现场工程建设中的模拟联锁试验带来一系列方式方法的变化。在此，基于全电子计算机联锁系统并结合车站现场联锁系统模拟试验过程，分析工程建设过程中联锁模拟试验中存在的问题，研发相关辅助设备及工具，为全电子计算机联锁系统的正常开通及运用提供保障。

1 车站联锁模拟试验一般流程

1.1 试验环境搭建

在整个联锁系统调试应用过程中，为确保车站联锁关系正确，往往需要分阶段对联锁系统进行试验。在车站信号工程的建设阶段，依照设计图纸完成联锁系统的安装及配线后，通常通过模拟的方式，对联锁系统进行联锁模拟试验［8-9]。

联锁模拟试验旨在验证和确保室内联锁系统的联锁逻辑关系、联锁的驱动和采集以及室内线缆连接的正确性，一般不直接搭载室外信号设备进行试验，而是在信号机械室内通过制作模拟盘的方式，将其连接至分线盘，用以模拟室外信号设备，进而达到模拟试验的目的［10]。硬件设置连接示意见图1。

为了能够真实模拟站场环境，模拟盘在制作时一般依据站场图进行绘制，并对车站的各区段、道岔及信号机灯位进行标注。在模拟室外道岔时，通过在模拟盘挂载二极管模拟道岔的定位及反位表示。以四线制道岔转辙机为典型案例，将分线盘引出的X3 连接二极管正极，X1 连接二极管负极用以模拟道岔的定位表示；将X2连接二极管正极，X3连接二极管负极用以模拟道岔的反位表示，其原理见图2。在模拟室外信号机时，在模拟盘挂载对应输出功率的灯泡，每个灯泡代表信号机的1个灯位，例如，某灯泡代表进站信号机的列车信号，该灯泡点亮则代表该架进站信号机正常开放列车信号。在模拟室外轨道电路区段时，通过在模拟盘上设置开关，导通或切断轨道变压器向分线盘输送电压，模拟轨道电路区段的占用及出清。

图1 联锁模拟试验硬件连接示意图

图2 道岔转辙机模拟盘原理示意图

1.2 试验一般流程

在模拟盘制作完成后，一般通过联锁设备研制单位开发的对位测试程序对室内配线的正确性进行检查和确认［11]。对于道岔，依次观察操作机软件或配线，检查软件界面各道岔的定位、反位表示情况，要求其定位、反位表示与模拟盘的配置情况一致，随后改变模拟盘的配置，将定位反位表示互换后再次核对；对于信号机，操作对位测试软件依次驱动信号机的各灯位，同时观察模拟盘各灯泡是否对应点亮；对于轨道电路区段，依次开关模拟盘上轨道电路区段开关，观察上位机软件界面的轨道区段占用出清情况。通过上述操作，确保相应的道岔、信号机、轨道电路区段能够一一对应，才可开展联锁模拟试验。在进行联锁模拟试验时，需严格按照联锁表逐条进行排进路操作。其一般流程为通过联锁设备研制单位的上位机程序置命令，同时查看对应的驱采板状态、继电器状态、操作机软件状态和模拟盘状态，使其相一致，并需检查对应的联锁关系是否正确［12-14]。

1.3 存在的问题

由联锁模拟试验一般流程可知，为确保联锁模拟试验能够正常开展，除了需对环境进行必要的配置外，在模拟试验过程中也需根据排列进路的情况及时调整试验条件。联锁模拟过程中存在的主要问题如下：

（1）由于复杂的继电器电路设计，导致车站联锁工程中的配线任务十分繁杂，使得在完成模拟盘配线后，对配线正确性进行核对的过程效率不高、覆盖度不充分；

（2）联锁模拟试验自动化程度较低，在联锁试验过程中仍需要手动拨动模拟盘相应的道岔、轨道电路开关配置联锁试验所需的各项条件。例如，对于执行部分采用继电器组合的联锁系统，当核对确认道岔相关信息时，需确认定、反操作命令对应的继电器状态以及定、反表示状态对应的继电器状态。

2 全电子联锁车站现场联锁模拟试验

与传统计算机联锁系统相比，虽然全电子计算机联锁系统采用电子执行单元取代继电器组合实现控制轨旁设备，但车站现场对全电子计算机联锁系统仍沿用传统联锁模拟试验的策略进行试验，因此无法避免传统联锁系统模拟试验过程中存在的问题。在此，基于全电子计算机联锁系统基本结构，分析传统计算机联锁系统模拟试验存在的问题，针对全电子计算机联锁系统现场模拟试验，提出2种优化模拟试验工具，用于解决相关问题并有效提升模拟试验的覆盖度和效率。

2.1 试验环境搭建

对于典型全电子计算机联锁系统，其电子执行层根据所控制轨旁设备对象的不同可分为道岔电子执行单元、信号电子执行单元、轨道电路电子执行单元等不同类型，根据不同车站的实际需求还可以相应地配置场联电子执行单元及电码化电子执行单元。在车站信号工程的建设阶段，对全电子计算机联锁系统进行室内联锁模拟试验环境搭建（见图3）。

图3 全电子联锁模拟试验硬件连接示意图

由图3可知，为全电子联锁系统搭建现场联锁模拟环境所制作的模拟盘等设备与继电器组合电路驱动的计算机联锁系统大致相同，但在实际配线过程中由于取消了继电器组合，很大程度上减轻了施工工作量并降低了施工配线的错误率，能够更加快速地完成联锁模拟试验环境的搭建［15]。

2.2 配线检查软件

全电子计算机联锁系统设计使用各种不同类型的电子执行单元，一般都设有对于室外设备驱动采集的指示灯，可以更直观清晰地观察联锁下达的驱动命令。在联锁模拟试验前对配线检查时，需要观察电子执行单元对应位置的指示灯，使其与操作机及模拟盘上的模拟设备显示对应无误后，方可进行联锁试验。为有效提高全电子计算机联锁系统的查线效率和覆盖度，研究设计一种可供全电子计算机联锁系统专用的配线检查软件，软件操作界面见图4。

由图4可知，设计开发的配线检查软件可以根据不同站场的电子执行单元配置表进行完整配置，配置完成后可依次对不同类型的电子执行单元发送命令进行点灯灭灯、定操反操、读表示状态、主控备用切换等全覆盖检查操作。当出现异常情况时，软件界面可以对错误信息进行反馈，便于工程人员对设备进行调整修改。

图4 全电子联锁对位查线软件界面

2.3 自动化道岔模拟设备

在车站现场进行联锁模拟试验排列进路模拟试验时，若遇到排列进路需要转动道岔转辙机，仍需手动调整道岔二极管极性模拟道岔表示状态，不能实现模拟道岔表示状态的自动转换。结合全电子计算机联锁系统道岔电子执行单元原理特点，研究设计一种适用于全电子计算机联锁系统模拟试验的道岔仿真模块，可以自动模拟试验所需的道岔状态信息条件，使联锁模拟试验更加高效。道岔仿真模块原理见图5。

图5 道岔仿真模块原理示意图

由图5 可知，道岔仿真模块由2 套内部存储器、地址配置电路及对外接口组成，2套内部存储器分别对应道岔电子执行单元的二取二CPU。道岔仿真模块可以直接连接至道岔电子执行单元的对外仿真接口处，道岔电子执行单元通过地址配置读取道岔仿真模块内部的存储器，从而获得道岔的定位、反位状态表示信息。

在进行全电子计算机联锁模拟试验时，为所有道岔电子执行单元插接道岔仿真模块，道岔电子执行单元读取到接入的仿真模块后进入仿真程序，此时通过联锁系统操作机就可以对道岔进行定操、反操等操作，并自动获取相应的道岔状态表示信息，无需在模拟盘处挂载二极管进行大量繁琐的辅助试验操作，该方法大大提升了联锁模拟试验的效率，同时也能更加完整地进行联锁模拟试验。

3 结束语

全电子计算机联锁系统的推广应用为车站信号工程的开展提出了更多需要改进的思考方向。研究设计适用于全电子计算机联锁系统车站联锁模拟试验的设备及工具，为全电子联锁系统全覆盖查线对位、高效联锁模拟试验仿真等工作的开展提供了有力支撑。现场应用表明，该工具及软件能够更加快速高效地发现潜在的问题、及时排查错误，提高了联锁系统模拟试验覆盖度，便于现场工作人员进行全电子计算机联锁系统的安装调试与联锁模拟试验工作，进一步为车站信号系统施工的顺利开展提供有力保障。