摘要：近年来，随着城市人口日益增多以及城市规模的不断扩大，日益恶化的交通状况成为困扰城市发展和人民生活的一个难题，越来越多的地方政府意识到，要解决城市公共交通这个难题，必须依靠大力发展城市轨道交通公共事业。在国际上，随着我国的综合实力提升，城市轨道交通的发展最为迅速。截至2017年底，中国内地累计有30多个城市建成并投运的线路高达5000多公里。为了确保轨道交通车辆行车安全，在轨道交通的正线、车辆段等场所，必须配备联锁系统。联锁控制系统是轨道交通信号系统的基础控制设备，通过控制和监督道岔、信号机和轨道区段等信号设备的互锁关系来实现行车安全，联锁系统必须保证长时间工作的可靠性，必须符合“故障－安全”原则，即发生故障时，必须保证安全。现有的联锁系统分为两种，分别是基于6502继电器集中逻辑思路的联锁系统和基于计算机逻辑思维的新式计算机联锁系统。
关键词：城市轨道交通；计算机联锁实训系统；设计与实现
引言
计算机联锁学习是交通类高职院校必修内容。但是该系统的学习在课堂上很难得到有效的训练，因此开发一套集成度较高，运行条件简单，并具有实训指导和演练功能的系统，用于车站计算机联锁系统操作及原理方面的教学和培训对城市轨道交通信号人才的培养有着重大的意义。基于此种情况，开发一套适合城市轨道交通信号工学习的计算机联锁实训系统。
1计算机联锁系统框图
联锁系统利用计算机的可靠性和安全性技术，包含两大主要模块：硬件模块和软件模块。计算机联锁系统的主要内容是进路控制，利用电子设备实现联锁功能，实时监测进路区段状态，同时控制现场设备的状态。室外现场设备：由轨道电路、道岔转辙机、信号机等主要设备构成。信号I/O接口：I/O接口的信息流是双向的，一方面，它从计算机联锁的联锁逻辑层的获取控制命令，通过总线传输至接口控制层，控制信号机、道岔的单元电路，改变信号显示状态，操控道岔位置状态的转换；另一方面，信号接口电路向联锁层传输现场设备状态信息。计算机联锁逻辑层：是系统核心，接收来自操作表示层的操作信息和反映室外现场设备的信息，利用计算机进行内部逻辑处理，生成对应的指令，从而实现对信号设备和道岔设备的控制。操作表示层：在计算机联锁机构中，操作员通过具体动作输入输出信息，来反映现场设备工作状态和列车行进情况。
2发展现状
计算机联锁系统是以计算机技术为核心，采用通信技术、可靠性与容错技术以及“故障-安全”技术实现联锁关系的信号系统。联锁系统作为涉及地铁行车安全的设备，直接影响整个信号系统的安全运营和线路通行效率。随着我国城市轨道交通的迅速发展，对联锁及信号系统技术人才的迫切需求一直无法满足，目前各高职院校和相关信号培训单位对联锁及信号专业开展教学、培训时也不断遇到各种难题，如正在使用中的信号设备不能动，现场实验设备数量少，单一的理论教学枯燥难懂，培训效率低下，系统全面地掌握操作技能的周期非常长等等。为了克服上述弊端，提高高职类学生的就业竞争能力，计划利用现代仿真理论及计算机技术建立虚实结合的城市轨道交通计算机联锁仿真实训系统，它可以对相关信号人员进行岗前培训，熟悉对信号控制系统的相关操作和维护及业务能力的强化和提升。实训系统可以进行计算机联锁设备基础认知实训，信号机实训，转辙机实训，计算机联锁接口电路故障处理实训，计轴、应答器仿真实训等，具体实训功能如下。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆1）计算机联锁设备基础认知实训：通过各现场设备的具体设置，学习一套计算机联锁系统的基础结构组成，各组成设备的工作状态及工作原理。2）信号机实训：学习信号机显示原理，开信号机后盖（确保系统没有上电以保证人身安全）学习内部结构，学习信号点灯单元，学习点灯单元原理及配线方法，信号机点灯电路室外混线处理作业实验；信号机点灯电路室外线缆开路处理作业实验；信号机日常外部内部检查，清扫实训等。3）转辙机实训：系统设置一台S700K转辙机（可另外单独配备其他型号转辙机数台），学习转辙机工作原理及内部结构、动作杆、表示杆日常检查、调整、清扫实训。电动转辙设备检修作业实训； 测试电动转辙机各项指标实验；道岔控制电路室外混线故障处理作业实验；道岔控制电路电缆开路故障处理作业实验；道岔表示电路室外混线故障处理作业实验。4）计算机联锁接口电路故障处理实训：通过人工设置在继电器组合架上的故障模拟盘来设置各种现场常见设备故障，培训员工或学员对现场设备故障情况下的应急处理机制。故障可以自己设置，自己排除，也可以由教师设置要求员工或学员排除以考核其学习成果及对现场设备的操控能力。
3某线路计算机联锁实训系统设计
在以上实物信号道岔仿真系统设计基础上，仍然缺少对线路整体联锁区的认知，由此需要设计一套完整线路联锁区的计算机联锁系统。该系统由纯软件编程完成，整体网络需要包含学员台若干套及教师机1套，每套学员台可单机进行操作实现完整联锁操作和逻辑处理，也可连入中心ATS网络进行联机运行。每套系统有独立后台数据系统，教员台可以对学员台进行故障注入操作（包含道岔、信号机、计轴区段），可通过后台数据服务系统实时产生行车数据在线运行，同时可实现如进路办理与取消等操作。系统整体设计由三大子系统组成：联锁子系统，IO控制单元子系统，现地工作站子系统。1） 联锁子系统联锁机应用软件运行于计算机平台之上，通过与IO控制单元通信，能够完成对信号机、道岔、轨道电路及计轴等轨旁设备的状态采集和驱动，通过与其他子系统通信获得地面、车载的相应信息。可以实现进路控制功能，信号机控制功能，道岔控制功能，站台控制功能，轨旁设备状态采集和驱动功能，数据通信和通信状态监控功能。集成在联锁下位机程序中完成。2）IO控制单元子系统IO控制单元子系统作为联锁系统的执行表示层，需要接收联锁主机子系统的驱动命令，判断驱动命令是否正确，正确后则驱动继电器动作；采集继电器节点状态，并反馈给联锁主机子系统。同时对于分布式联锁系统，一个联锁主机子系统会连接多个IO控制单元子系统。3）现地工作站子系统作为联锁系统中的上位机，负责与联锁下位机之间进行信号设备的控制命令和显示状态的交互，在有单元控制台的地方，现地工作站还负责单元控制台与联锁机之间的命令和站场状态的数据中转。现地工作站子系统能够提供人机界面，显示完整的联锁设备集中区站场及相关信息的画面，提供命令工具条以供操作下发命令。现地工作站子系统界面包括某线路所有联锁区。
结语
计算机联锁系统主要服务于对列车运营的管理，用来防护列车运营作业安全。在控制台及图形显示器上，简明直观地显示站场及正线平面，反映现场的信号、道岔和区间设备的实时状态及联锁逻辑条件，具有语音报警指示及丰富的文字提示功能。用鼠标输入指定区间进路指令，并且在图形显示器上显示中文字符和图像提示。系统将按一定的联锁规则和条件控制轨旁的道岔转辙机和信号机，建立列车运行进路，确保进路上轨道电路、道岔、信号机相互之间的安全联锁。对于涉及安全的操作应采取安全保证措施。对于来自操作人员对设备的错误操作，能具备有效的安全防护能力。要求轨旁设备的控制电路的设计符合故障－安全原则，符合中华人民共和国铁道部《计算机联锁技术条件》。
参考文献：
[1]凌立.计算机联锁硬件冗余结构[J].电子技术与软件工程，2018（16）.
论文作者:庄代明,焦爱莉
论文发表刊物:《基层建设》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/19
标签：联锁论文; 信号机论文; 系统论文; 道岔论文; 计算机论文; 子系统论文; 设备论文; 《基层建设》2019年第24期论文;