DS6-K5B型信号区域计算机联锁系统技术及联调测试

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  【摘要】区域计算机联锁是网络化、智能化、集成化信号控制系統,它能够实现车站联锁、区间闭塞和调度指挥一体化控制。本文详细阐述了DS6-K5B区域计算机联锁系统的系统结构、功能、关键技术、以及该系统开通试验的技术过程。
  【关键词】区域计算机联锁技术联调测试
  [Abstract] regional computer interlocking is networked, intelligent, integrated signal control system, it can realize the station interlocking, section block and dispatching integrated control. This paper describes in detail the DS6-K5B regional computer interlocking system system structure, function, key technology, and the system commissioning test technology process.
  [keyword] regional computer interlocking technology test
   中图分类号:TP3 文献标识码:A
  区域计算机联锁是在车站计算机联锁基础上结合了网络安全传输技术发展的网络化、智能化、集成化的信号控制系统,它将整个控制区域视为一个车站,使用一套主联锁设备,完成多个车站的联锁逻辑运算和集中控制,能够实现车站联锁、区间闭塞和调度指挥一体化控制。以集二铁路集宁至贲红段区域计算机联锁的调试、开通为例详细阐述DS6-K5B型区域计算机联锁的系统组成、结构原理、区域联锁的联调测试。
  集宁至贲红段区域计算机联锁系统将集宁站I场做为控制中心站,实现集宁站I场、集宁站II场、七苏木、大陆号、贲红共计五个车站(场)信号联锁设备的集中控制,控制距离35.6km,这是集计算机应用技术、安全网络技术(NET)、信号光纤传输技术(信号专用4芯单模光纤)、远程控制技术一体化应用的区域联锁系统,它标志着中国铁路信号安全信息远程传输及远程控制的跨越,适用于一个大站跨周围几个小站的车站布置结构,优化了运输组织方式,实现了信号联锁技术的创新。
  一、系统简介
  DS6-K5B控制系统是集计算机应用技术、安全网络技术(NET)、光纤传输技术、远程控制技术于一体的区域联锁系统。它使用一套联锁机完成多个车站的联锁逻辑运算和集中控制,实现车站联锁、区间闭塞和站间联系的一体化控制。
  DS6-K5B区域联锁系统是根据车站布置而选择的,系统核心设备设在主控制站,设备包括K5B型计算机联锁设备、智能电子终端设备(ET-PIO)、安全网络设备(ET-NET)、光传输通道、执行设备、TDCS终端机、人机对话界面、显示大屏、后台显示屏;被控站设备主要由智能电子终端设备(ET-PIO)、安全网络设备、执行设备、TDCS终端设备组成。
  DS6-K5B型区域计算机联锁系统组成如下图:
  
  
  二、系统结构
  区域计算机联锁主要子系统有联锁、控制显示、电务维护、输入输出(电子终端)、安全信息传输局域网、进路自动控制、电源和应急盘等。
  联锁子系统由双CPU组成,构成2×2取2的“故障一安全”及冗余系统运用二重系结构,二系之间采取处理周期同步的并行运行方式,正常时两系同时具有向外进行控制输出的能力,当有一系发生故障时,正常的一系转入单系工作,而故障系停止对外的控制输出,系统单系保证“故障-安全”。每系都有输入输出接口(ET SIO用IF486板)、人机界面接口(MT SIO 用FSD486板)及同步切换通道(FIFO)。
  主控站与被控站安全网络技术采用令牌环网指令循环式,主控站、被控站间为单模光缆连接,安全信息传输子系统采用双链路通道,其中一个传输通道为新敷设信号专用4芯单模光纤,传输速率为125Mb/s,另一传输通道为铁通专用通信通道,采用冗余编码传输,并分沟敷设在铁路两侧,最大可实现40km的可靠传输安全控制表示信息的要求。(集宁I场至贲红站为最远距离35.6km)
  电务维护机由局域网络上把五个站(场)各种开关量信息、表示信息、网络运用信息、联锁系统工作状态进行监测,为电务维护、查看信息、分析故障提供大量图形、数据。
  智能电子终端设备是实现信号远距离传输的终端设备,由智能模块、光转换器、光分路器组成,完成输入采集和输出控制,输入/输出单元是具有高度安全和可靠性的智能I/O模块,与继电电路结合实现对道岔、信号的控制。光转换器实现联锁主控机和电子终端与高速安全局域网的环状冗余连接,提供电子终端和主控机的安全通信。
  控显层人机对话区域内由三个操纵台组成,集宁站I场、II场、区域三个站各为独立操纵台,由三个车站信号员办理,后台设车站值班员、区域值班员,其中集宁站I场、II场为值班员指挥行车,设置站场显示屏四台,七苏木、大陆号、贲红三站为区域值班员指挥行车,设置三台显示屏。在控制中心最前端为显示大屏,区域内所有站(场)情况都进行显示,包括集贲间ZPW一2000A无绝缘轨道电路移频自动闭塞区段及信号机显示。大屏显示基于TDCS系统,五个站基层网把有关TDCS信息(包括无线车次号信息)传输到局TDCS中心通信前置机,由TDCS中心进行数据处理后传至主控站大屏显示终端。
  各站可设置应急盘,当控制中心和安全通道完全故障时,各值班员启动应急盘,控制各自车站的转撤机,开放引导信号。
  三、区域联锁联调和测试
  (一) 区域联锁控制区域调试的关键点
  为了实现控制中心站对五个车站(场)信号联锁设备的集中控制这一功能,区域联锁与车站联锁不同,在调试时主要关注的问题有以下几点:
  1.从操做设备开始到执行动作及反馈表示信息的速率,是否有显示滞后现象或执行操作响应迟钝现象。
  2.区域内安全局域网传输均是关系行车安全的控制表示信息,这些安全信息传输是否可靠,有无错码或误码现象;
  3.安全信息的传输是否满足设计距离传输要求,能否保证集贲间传输距离。
  4.由于区域联锁控制中心范围内有三个操纵台可以同时进行操纵,它们之间有没有相互影响或干扰。
  5. TDCS系统通过安全局域网把信息传送至铁路局TDCS中心,由TDCS中心把处理完毕的行车调度管理信息、无线车次号信息再传至集宁站I场控制中心终端机,与大显示屏接口,进行区域内的有关行车各种信息显示,包括站场信号设备状态、区间信号机状态、区间轨道占用情况、无线车次号跟踪显示、闭塞状况等,这些基于TDCS系统之上的结合设计能否实现应有的功能。
  6.由于TDCS信息传输距离较远,区域大显示屏能否满足显示表示信息传输速率的要求。
  (二) 各站(场)单独模拟调试
  为保证整个系统联锁的正确性,首先对主控站与各被控站单独进行联锁调试,由于整个系统只在主控站设有一套联锁机,因此我们在主控中心站分别对区域联锁控制范围内各站(场)进行独立联锁设备模拟试验,具体调试方法与微机联锁车站调试方法一致,本文不再叙述,通过各站独立试验,确保了整个系统内各子系统执行电路的正确性。
  (三)传输通道调试
  在区域联锁试驗之前,首先要进行安全传输通道的试验,传输通道采用双链路通道,其中一个传输通道为新敷设信号专用4芯单模光纤,传输速率为125Mb/s,另一传输通道为铁通专用通信通道,采用冗余编码传输,为通信4芯单模光纤。此项试验内容为对光信号传输性能进行测试、分析,确认被控站采集表示信息传输至主控站正确,主控站操作命令能够通过安全传输通道至被控站,使被控站终端执行,保证传输过程中信息不丢失、不失真、安全可靠。通过对比分析,检验安全局域网络达到设计要求。
  (四) 区域联锁整体模拟调试
  利用模拟条件通过主控站联锁界面对各站场进行模拟试验。主控站与各被控站维持模拟状态,区域联锁专用通道正式连接,由控制中心站三个操控台同时进行联锁试验,各被控站设专人配合进行道岔、轨道、信号的模拟调试。通过本项试验验证了整个区域内各站联锁关系的正确性以及与驼峰场联系电路、与集宁南站联系电路、与葫芦站半自动电路和区间结合电路的正确性。
  (五)结合TDCS带大显示屏模拟调试
  控制中心站终端机与大显示屏接口进行区域内的有关行车各种信息的显示,经检验大显示屏的显示信息与控制中心站三个操控台显示器显示一致。
  (六)区域联锁室内外设备整体调试
  通过主控站联锁机对区域联锁范围内各站(场)联锁设备进行试验,包括进路试验、信号机点灯试验、道岔控制试验、轨道电路、站内电码化以及区间ZPW-2000A设备的试验等。整体调试完成后,在进行各项指标的测试。
  1. 系统传输速率的测试
  区域联锁传输速率的调试采取光时域反射仪及光功率仪测试,从控制中心操纵按钮开始,到最远端贲红站执行动作设备,以至到控制中心显示,只用4-7秒时间(用数调电话及秒表联系、测试),其它单独一个站的微机联锁响应时间为3—5秒,安全控制表示信息传输速率能够满足现场实际需要,安全局域网专用光纤用光时域反射仪及光功率仪测试,平均传输速率为110Mb/s,满足设计要求。
  2. 信息采集测试
  通过模拟试验,区域内信号联锁关系从继电采集、动作设备到表示信息经过远程传输,没有误码、错码现象,联锁关系达到控表一致,经光信号传输性能测试分析,到最远程贲红站也能够满足要求,系统安全网络技术可靠性能够保证。
  3.三个操纵台同时操纵测试
  在单独试验过程中,控制中心操纵正常,在控制中心进行两个台、三个台同时操纵试验时,各站(场)之间控制速度基本同步,也没有相互影响或干扰。
  4. 区域联锁与TDCS传送信息测试
  控制中心大显示屏是由路局TDCS中心通信前置机传送的信息,由于传输距离较远,又与TDCS专网通道合用一个2M通道,这样制约了传输速率,大显示屏显示区域站场信息变化较滞后,尤其是光带显示、信号显示,最长时滞后操纵台显示器达十五分钟,这样会给车务人员造成错觉。后通过硬件技术处理、软件补偿传输,虽然不能完全解决显示滞后的问题,但滞后时间最长为10秒,由于系统设计没有在区域内增加TDCS服务器,区域联锁与TDCS的结合是针对DS6-K5B区域计算机联锁而研发的,系统资源不足,在现有条件下,只能达到这种大表示屏相对显示滞后的效果。
  DS6-K5B区域计算机联锁系统开通运营至今运用良好,充分证明了系统功能满足远程控制、传输性能以及较高的安全可靠性。
  四、技术特点
  与传统的调度集中和区域控制概念不完全相同,区域计算机联锁系统实现了车站联锁、区间闭塞和调度集中一体化控制, 功能相对集中,控制范围广,安全性和可靠性要求高。根据控制区域的实际地理情况,区域计算机联锁系统可灵活配置,协调性好,同时可有效解决调度集中指挥分散自律控制问题。综合分析,具有以下主要技术特点。
  (一)实现区域集中控制。联锁逻辑处理功能集中在中心站完成,控制区域只需要一套联锁主机,中心站之外的车站不设联锁机,仅设具有故障一安全功能的智能输人输出(电子终端)和应急盘。与单站联锁系统相比,区域计算机联锁核心设备包括联锁主机、电子终端和安全信息传输局域网,系统安全性和可靠性要求高。
  (二)实现站内联锁和区间控制一体化。在区域联锁的控制范围内,取消闭塞设备原有操作方式,提高区间通过能力。采用一个联锁逻辑部件监控整个区域轨道电路条件,提高区段和站间自动闭塞防护性能。
  (三)实现站内联锁和调度集中一体化控制。在中心站设置程序进路控制(PRC)装置,按计划自动进行排路,被控车站无须设置CTC设备即能实现CTC功能。对于有特殊运行要求(如超限列车等)的列车计划,根据相关管理规定,进行列车计划调整。提供车次号处理功能,有效保证计划的合法性和无冲突性。与CTC系统相比,区域计算机联锁系统更容易实现列车计划和调车计划冲突的分散自律功能。系统通过集中控制和调度,掌握全线列车运行和车站运行状态,合理指挥行车,提高列车通过能力,达到使用和效率协调统一。
  (四)实现安全信息高速传输、安全和可靠。中心站集中联锁逻辑部分与各站电子终端问用光缆连接,构成双环状安全信息传输局域网,不另设专用传输设备,信息传输安全、可靠和迅速。
  (五)实现全线运营情况和设备运用状态的实时监视。在中心站配备设备监视装置,能自动监测、记录全线内设备的运用情况,能迅速完成故障定位,便于故障尽快排除,各被控车站之问能以光缆连接,与中心站构成完整的维护信息网络。
  (六)实现旅客向导服务等功能。通过网络能够快速准确获取信息,集成显示、广播等设备,增强系统综合运营管理能力。
  五、结束语
  信号区域计算机联锁系统,标志着铁路信号技术的跨越发展,它使一定范围的站场能够集中控制,节省工程投资,减少行车和维护人员,提高运输效率、系统的可靠性,保证了行车安全,它为铁路信号跨越式发展提供了一个崭新的模式。
  参考文献:
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