矿区铁路车站信号联锁系统核心设备换型升级关键技术研究

孙继康

（兖州煤业股份有限公司铁路运输处，山东 邹城 273500）

0 引 言

矿区铁路13 个车站的信号联锁设备现已采用计算机联锁系统全部改造完成，随着使用年限的增加，技术改造较早的计算机联锁设备逐渐超出大修期，系统运行极不稳定。计算机联锁系统软、硬件配置更新升级速度较快，矿区铁路部分车站既有计算机联锁的软件及硬件设备均已升级换型，既有设备现已停产，无备品备件来源，技术支持难度大。

以上问题的存在，可能产生以下后果：一是给设备使用、维护部门带来极大困扰，车务段需做好设备故障停用后手摇道岔、人工接发车作业的各项准备；电务段且需要配备技术优良的多名专业技术人员轮流值守，增加设备巡视、检修频次，以确保设备正常运行，维护工作量大；二是行车组织效率降低，计算机联锁设备的故障频发，严重影响了行车组织作业效率，特别是当国铁接口站有发车计划时，必须立即接车，即使采取技术手段能够将故障修复，可能也会极大的影响接车效率；三是计算机联锁设备一旦发生故障，存在危及行车安全的重大隐患，可能导致机车脱轨掉道、侧面冲突等重大事故的发生，造成极大的经济损失。虽然通过加大设备设施日常维护治理力度，强化电务段、车务段等各专业协同防控管理措施，勉强维持铁路信号设备设施运用状态控制在技术规范要求的临界点，但系统仍故障频发，安全隐患呈现不断恶化和扩大之势。

鉴于以上实际情况，项目组对现场室内设备进行了充分调研、论证。室内设备除联锁核心设备以外，继电器、组合柜接口电路、防雷分线柜、接口柜、电源屏等配套设备技术指标正常，运行状态良好。同时，对新型计算机联锁设备与既有室内配套设备的兼容性、匹配性进行了深入的研讨、论证，均满足技术要求。经分析、研判，项目组研究采用一种新的技术方法，仅对信号联锁系统核心设备-计算机联锁进行换型升级，以满足经济合理、技术先进、安全可靠的技术要求。

1 总体技术方案

为保证既有信号联锁系统运行状态及相关配套设备的匹配、兼容性，在满足技术指标和安全可靠性的前提下，方案采用TYJL-III 型计算机联锁设备对跃进河车站既有的TYJL-II 型计算机联锁设备进行换型升级。目前使用的TYJL-II 型联锁系统与TYJL-III 型联锁系统的外部继电结合电路完全一致，可以实现在不更换室内继电器接口电路及室外设备的前提下进行换型升级，仅需更换接口架和接口架上相关配线即可。TYJL-III 型计算机联锁设备换型改造示意图如图1 所示。本次换型升级为图1中的绿框标注部分，室内组合柜、防雷分线柜及室外设备均不作修改，改动范围小，影响面窄。

图1 TYJL-III 型计算机联锁设备换型改造示意图

2 研究主要内容

2.1 车站信号联锁系统核心设备换型升级可行性分析

跃进河车站使用的TYJL-II 型联锁系统与TYJL-III 型联锁系统的外部继电结合电路完全一致，可以实现在不更换继电设备的前提下进行换型升级。换型升级工作只需更换接口架和接口架上相关配线即可完成设备的更替，工作量较小，风险较低。同时，在计算机联锁软件中增加计轴复零按钮及WBS 光传输通道状态表示灯，将既有单元控制台换型升级为鼠标+显示器的控显操作模式，对微机监测、计轴、电码化、调度DIMS 等其他相关系统设备的接口电路进行相应修改。综合以上技术分析，方案具有可行性。

2.2 车站信号联锁系统核心设备换型升级选型技术研究

既有跃进河车站计算机联锁设备为TYJL-II 双机热备型，经技术迭代换型，该型号的计算机联锁设备现已停产。经调研国内先进技术发展情况，结合矿区铁路实际，项目组在经过设备必选、技术方案优化的基础上，本次换型升级选用国内主流、技术成熟、系统性能稳定、安全可靠性高的TYJL-III型计算机联锁设备。

TYJL-III 型为二取二乘二容错型计算机联锁系统，系统由两套独立的联锁设备组成，单系工作，另一系备用。系统主要由联锁机、操表（监控）机、控制台、维修机组成。操表（监控）机为系统实现人机界面的计算机，也称为监控机、上位机，或与控显终端一起简称MMI，双套配置，分别为操表（监控）机A 和操表（监控）机B。联锁机是用于完成联锁运算的计算机，也称为下位机，双套配置，分别为联锁机A 和联锁机B。TYJL-III 型计算机联锁系统结构如图2 所示。

图2 TYJL-III 型计算机联锁系统结构图

2.3 车站信号联锁系统核心设备换型升级施工技术研究

2.3.1 总体施工技术方案

本次换型升级施工涉及面较小，仅为室内计算机联锁设备的安装及相关配线更改，组合柜、防雷分线柜、接口柜等室内既有设备保持不变，仅对既有计轴、DIMS、WBS 站间安全信息传输系统进行位置的移设，和新设的计算机联锁机柜在同一直线上并排安装。同时，将行车室既有的单元控制台拆除，新设控显终端及控显桌。计算机联锁设备至既有的接口柜之间的采集、驱动电缆新设。室外信号机、电动转辙机、轨道电路等设备设施保持维持既有不变，不做任何修改。

2.3.2 计算机联锁机柜安装施工技术研究

本次换型升级计算机联锁机柜共3 架，如果在既有联锁位置安装，距离墙、组合柜的安全距离均不满足规范要求。项目组经现场定测，研究将既有的DMIS 机柜、计轴机柜、WBS 机柜全部挪位，与新的联锁机柜统一安装至第1 排组合架前，并将维修终端安装在机柜前部。机柜安装位置确定后，对各类机柜的底座尺寸进行现场测量，加工定制底座。各种机柜底座及其紧固件统一采用国标镀锌件制作，结构强度及尺寸满足设备固定及安装要求。机柜底座四周增设静电地板支架，WBS 机柜、DMIS 机柜、计轴机柜底座前端做开口设计以便于走线，底座底部安装膨胀螺丝固定在地面上。

2.3.3 计算机联锁配线技术研究

由于换型升级的新设备和老设备的采集驱动电路和方式完全一致，采集和驱动的信息也完全一致，因此所有组合架和继电器架内部电路不需要改变，只需新设部分继电器（如照查继电器）的后接点采集线、联锁机柜至行车室终端控制线、联锁机柜电源线等，其余所有接口电路配线均保持不动。计算机联锁配线示意图如图3 所示。

图3 计算机联锁配线示意图

2.3.4 计算机联锁接口电路配线技术研究

1）增加64D 半自动闭塞采集配线。增加64D 半自动闭塞中的XZCJ、SZCJ 的后接点进行采集配线将XZCJ 的后接点采集到第5 块采集板第18 位，SZCJ 的后接点采集到第5 块采集板第19 位，该配线根据既有图纸核对后进行放线和预配。64D 半自动闭塞采集配线电路图如图4 所示。

图4 64D 半自动闭塞采集配线电路图

2）增加股道复零按钮采集配线。既有计轴复零按钮设置在单元控制台上，因单元控制台要拆除，需要将复零按钮在联锁软件中设计，在车务控显终端上显示并具备操作功能。计轴复零按钮采集、驱动配线电路图如图5 所示。

图5 计轴复零按钮采集、驱动配线电路图

3 信号联锁系统核心设备换型升级实现功能

计算机联锁设备换型升级后，不仅具备联锁控制功能，而且利用计算机的快速信息处理能力、存储能力和联网能力，消除了系统非正常运行中断，行车组织效率低等原有计算机联锁系统问题，消除了微机行车安全的重大隐患，确保了行车组织安全、高效，并实现以下功能：

1）高可靠的联锁控制功能。二乘二取二硬件安全冗余型计算机联锁系统能根据车站行车安全的需要在规定联锁条件和规定的时序下自动对进路、信号、道岔、轨道电路实行监控，确保信号联锁系统本质安全。

2）界面友好的人机显示功能。人机界面子系统（MMI）采用彩色液晶显示器作为计算机联锁系统的人机交互界面，将操作员通过鼠标给出的控制命令传送到联锁机，并将站场设备工作状态和行车作业情况的表示信息显示出来。

3）高智能化的记录存储和故障检测诊断功能。利用计算机的信息存储能力和存储容量大的优点，计算机联锁系统为实现系统维护、行车管理自动化奠定了基础。

4）强大的综合管理功能。利用标准化的通讯接口板，网络接口板以及通讯规程，可直接与TDCS、微机监测等现代化信息处理系统相连接进行数据交换。

4 结 论

项目研究在跃进河车站首次应用，自信号联锁系统核心设备换型升级投入应用以来，未发生任何一起设备故障，运行安全、稳定、可靠，有效消除了危及行车安全的重大安全隐患，提高了行车组织效率，降低了检维修劳动强度，提升了技术装备水平。信号联锁系统核心设备经入厂仿真试验、现场模拟试验、计算机联锁关系试验、机车压道校核试验等多个环节试验、检验，系统运行稳定，达到本质安全要求。同时，该项技术研究取得以下主要成果：

1）项目研究在保持既有室内信号联锁配套设备不做更改的条件下，对信号联锁系统核心设备进行换型升级，取得了车站信号联锁系统核心设备换型升级关键技术。

2）以建立新的技术方法为基础，研究应用新型联锁核心设备，首创了核心设备换型升级施工技术，并在矿区铁路首次应用，在同行业尚属首次，具有极高的推广应用价值。

3）研究应用鼠标+显示器的控显方式，显示直观、清晰，操作简便，并对既有计轴复零、移频报警等操作按钮整合设计，集中在计算机联锁设备的控显终端，优化了界面显示。

4）车站信号联锁系统核心设备换型升级应用，有效消除了危及行车安全的重大安全隐患，提高了行车组织效率，降低了设备维护工作量和检维修各项费用支出。