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淺探計算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)在北京城鐵中的應(yīng)用
畢業(yè)論文摘要： 介紹了北京城市軌道交通計算機(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、緊急關(guān)閉和軌道區(qū)段故障時單獨操縱道岔等特殊聯(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現(xiàn)。
關(guān)鍵詞： 城市軌道交通 計算機(jī) 聯(lián)鎖
考慮到信號工程的技術(shù)趨勢和經(jīng)濟(jì)上的合理性， 北京城市軌道交通13 號線信號計算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)， 采用鐵科院開發(fā)研制的T YJL2Ⅱ 型系統(tǒng)。雖然此系統(tǒng)已在全路400 余個站場投入使用， 但在滿足現(xiàn)有的各項技術(shù)條件要求， 實現(xiàn)進(jìn)路上的道岔、信號機(jī)和軌道電路的正確聯(lián)鎖關(guān)系， 確保列車運行安全的同時， 還必須進(jìn)行1系列的改進(jìn)和完善， 以滿足城市軌道交通所要求的特殊聯(lián)鎖功能， 并實現(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， 對T YJL2Ⅱ 型計算機(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)信號維修人員， 為了確保系統(tǒng)在監(jiān)控機(jī)或控制臺故障的情況下仍能夠不間斷地可靠運行， 將監(jiān)控機(jī)和控制臺納入到了雙機(jī)熱備的覆蓋范圍之中， 使其在故障時可由相應(yīng)的聯(lián)鎖機(jī)申請切換。具體地講， 對站場簡單的車站， 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 控制臺也如此。而對站場復(fù)雜的車站， 除切換方式同簡單車站外， 仍采用原有TYJL2Ⅱ 型計算機(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)。車站分散控制時， 系統(tǒng)采用鼠標(biāo)式控制臺和按鈕式單元控制臺互為備用的原則進(jìn)行設(shè)計， 使操作方式更加方便靈活。
3. 為了便于維修， 計算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的采集、驅(qū)動電路板均改為6U 標(biāo)準(zhǔn)， 計算機(jī)電源、采集電源、驅(qū)動電源和地線檢查器改為插接方式。同時， 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)動層在上， 計算機(jī)層、電源層在下。
4. 在保持原有T YJL2Ⅱ 型計算機(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， 按5V 計算機(jī)電路與12V 采集、驅(qū)動電路分別布線， 并且分開設(shè)置接插件; 在接口架的驅(qū)動條件線上增加防雷器件; 采集、驅(qū)動32 芯電纜靠電路板1側(cè)增加抗電磁干擾磁環(huán)等等。
2 系統(tǒng)特殊聯(lián)鎖功能的實現(xiàn)
由于北京城市軌道交通計算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)增加了諸如自動進(jìn)路、自動折返、扣車、緊急關(guān)閉和軌道區(qū)段故障時單獨操縱道岔等1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。
1. 原聯(lián)鎖軟件中沒有與其類似的功能， 需要建立全新的算法， 增加新模塊。如， 扣車必須確定扣車狀態(tài)的輸入與哪些所要驅(qū)動的發(fā)車進(jìn)路的信號控制輸出有關(guān); 扣車狀態(tài)的輸出與哪些扣車按鈕的輸入有關(guān)。在此基礎(chǔ)上建立實現(xiàn)扣車這種特殊聯(lián)鎖功能的算法， 并予以實現(xiàn)， 完成扣車作業(yè)。
2. 原聯(lián)鎖軟件中有與其類似的功能， 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2端分別設(shè)置與超限檢查模塊類似的緊急關(guān)閉模塊來實現(xiàn)緊急關(guān)閉作業(yè)。
3. 原聯(lián)鎖軟件中雖有與其類似的功能， 但需對其算法稍加修改。如， 軌道區(qū)段故障時單獨操縱道岔與原聯(lián)鎖邏輯模塊中的單獨操縱道岔稍有不同， 2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)段故障時單獨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wu車時， 可以采用非常手段實現(xiàn)單獨操縱道岔作業(yè)。
雖然實現(xiàn)各項特殊聯(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)計的， 新增加或修改的模塊也均按此原則設(shè)計， 不會影響原有計算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)軟件故障2安全性的實現(xiàn)。3 安全編碼邏輯功能的實現(xiàn)
北京城市軌道交通計算機(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， 并通過軟件加以實現(xiàn)。其軟件的數(shù)據(jù)仍采用按站場圖形基本模塊鏈表進(jìn)行連接的方式， 遇有站場改變時只需在相應(yīng)位置插入對應(yīng)的模塊。程序采用模塊化的設(shè)計方法， 如需增加或改動某個環(huán)節(jié)， 也只需增加或改動相應(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)和動態(tài)數(shù)據(jù)2 部分。其中， 靜態(tài)數(shù)據(jù)包括： 與站場結(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， 對于非道岔區(qū)段， 每1 個軌道區(qū)段均設(shè)有1 套速度碼繼電器和1 個編碼模塊， 并入鏈; 對于道岔區(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 套獨立的速度碼繼電器， 因此也分設(shè)2 個編碼模塊。動態(tài)數(shù)據(jù)則是在模塊靜態(tài)數(shù)據(jù)對應(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)鎖邏輯運算模塊中增加編碼邏輯處理模塊， 可以實現(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 類程序， 1類是不受進(jìn)路控制的編碼模塊， 另1類是受進(jìn)路控制的編碼模塊處理程序， 2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按索引表掃描， 受進(jìn)路控制的編碼模塊處理時按進(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現(xiàn)， wu論是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還是程序結(jié)構(gòu)， 都借鑒了聯(lián)鎖邏輯運算模塊在提高軟件可靠性和安全性方面的經(jīng)驗。為減少形成危險側(cè)錯誤輸出的可能性， 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)則分別存儲于不同的緩沖區(qū)， 使用時需比較1致才認(rèn)為其有效。同時， 軟件采用分層遞進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 上1層的錯誤會被下1層發(fā)現(xiàn)， 不會由于錯誤擴(kuò)展導(dǎo)致系統(tǒng)級錯誤。此外， 軟件對可能發(fā)生的錯誤視情況不同， 采取不同的方式進(jìn)行處理。對于數(shù)據(jù)錯誤， 程序從發(fā)現(xiàn)錯誤層開始終止執(zhí)行， 對已進(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)錯誤后， 程序?qū)⒉扇∏袛噍敵龅拇胧�。對于硬件故障引起的錯誤， 如果硬件故障導(dǎo)致發(fā)生的錯誤是不影響安全的， 那么程序?qū)⒔o出報警提示， 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)生影響安全的錯誤時， 程序?qū)⒉扇⊥Ｖ构ぷ鞯拇胧?BR>4 結(jié)束語
北京市城市軌道交通計算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)是國內(nèi)城軌領(lǐng)域首次采用國產(chǎn)計算機(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， 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， 完全滿足了現(xiàn)場運營的實際要求， 因此， 在運營期間， 信號系統(tǒng)以運營狀況穩(wěn)定、性能安全可靠、維護(hù)便利， 獲得了用戶的認(rèn)可， 并在提高作業(yè)效率， 改善勞動條件等方面收到了良好的使用效果。
參考文獻(xiàn)
1 張慶賀. 地鐵與輕軌〔M〕. 北京： 人民交通出版社， 2002.
2 何梅芳， 段武， 開祥寶等. T YJL2Ⅱ 計算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)研究報告〔R〕. 北京： 鐵道科學(xué)研究院， 1997.
3 王曉東. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法設(shè)計〔M〕. 北京： 電子工業(yè)出版社， 2002.
4 李鐵民， 楊靜， 張素華. 軟件設(shè)計技法〔M〕. 北京： 中國林業(yè)出版社， 2000.
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