廠礦企業內部鐵路微機聯鎖系統改造方案的研究分析

尹航

摘 要：由于許多廠礦企業在建設之初因建設成本及現場調車作業等原因沒有采用自動化方式進行鐵路道岔作業，使得該類廠礦企業內部鐵路存在一定的不足。隨著企業規模的不斷擴大和企業資本的不斷增多，企業也在不斷對自身的生產效率及能耗等方面進行著改善提高。由于改善內部專用鐵路線能夠有效提升運輸速度及中轉效率，并進一步促進調度作業精細化，企業往往會對鐵路微機聯鎖系統進行改造升級。本文首先對國內目前較完善的鐵路微機聯鎖系統進行了分析，而后將其優點與缺點進行了歸納總結，最后結合現實中存在的問題，依據科學原則對該系統提出了相應的改造措施，希望能夠對廠礦企業改進內部微機聯鎖系統提供幫助。

關鍵詞：廠礦企業;內部專用鐵路;微機聯鎖系統;生產效率;改造

中圖分類號：U284.362 文獻標識碼：A

0 引言

現代鐵路運輸系統主要由兩部分組成，分別是鐵路系統和調車系統。就目前而言，鐵路運輸系統的發展方向將是上述兩類子系統的電氣化、自動化和智能化。將廠礦企業內部專用鐵路與國家鐵路相比可以發現，前者的調度作業強度和精細化需求低于后者。同時，由于人工排進路和手動扳道岔是前者的主要作業方式，使得廠礦企業內部專用鐵路存在調車作業效率不高、相關人員勞動強度過大以及較易發生操作失誤等三大主要缺陷。并且上述三項缺陷也成為了阻礙廠礦企業內部專用鐵路電氣化、自動化和智能化發展的重要因素。目前，我國出現了許多種類的鐵路微機聯鎖系統，因此在對內部專用鐵路進行改造升級時，企業應當將自身實際情況與各種鐵路微機聯鎖系統進行結合，制定科學合理的改造方案。

1 鐵路微機聯鎖系統的架構

1.1 系統框架

就目前而言，我國存在較多種類的鐵路微機聯鎖系統。但通過分析可以發現，所有鐵路微機聯鎖系統的系統框架結構都可以被劃分為三層，其一是人機交互層;其二是聯鎖運算層;其三是執行表示層。具體如下：

（1）人機交互層。該層的主要作用在于通過可視化的人機操作界面使相關人員的操作流程更加簡便。同時，該層不但能使鐵路微機聯鎖系統可以執行相關人員輸入的指令，還使得鐵路微機聯鎖系統能夠實時反映站場中三類設備的現場狀態，其一是道岔;其二是軌道;其三是信號機。（2）聯鎖運算層。相較于其它兩層，該層在整個鐵路微機聯鎖系統中的重要性最強。聯鎖運算層能夠根據相關人員在人機交互層輸入的指令進行計算，幫助相關人員核準道岔、軌道及信號機等設備的運行狀態。該層具備連接上下兩層的作用，首先通過人機交互層接收指令并進行計算，而后將結果反映給人機交互層，同時再將操作指令傳輸至執行表示層，實現相關人員對設備的操作控制。（3）執行表示層。該層主要包含有四項執行單元，其一是道岔;其二是軌道;其三是信號;其四是零散。該層的主要作用有兩個，其一是采集室外設備的狀態信息;其二是判斷室外設備的狀態。

1.2 聯鎖運算層的類型

類型一為三取二模式。在該模式下，聯鎖運算層需要通過三個聯鎖機進行運算，如果有兩個聯鎖機的運算結果存在差異，則不能輸出。該模式的優勢體現在具備一臺備用機，并且只有在兩臺聯鎖機運算結果相同時才能輸出，保證了數據的準確性。該模式的缺陷主要體現在過于復雜，并同時缺少較高的安全性和可靠性。

類型二為雙機熱備模式或專用聯鎖機主機模式。在該模式下，聯鎖運算層主要通過一臺聯鎖機進行運算，同時另一臺聯鎖機熱備用。由于兩臺聯鎖機分工明確，并且其中一臺專門留作備用，使得該模式具備較強的可靠性。該模式的缺點主要有兩個，其一是決策輸出安全性低;其二是備件通用性不強。第一個缺點主要源于聯鎖機在該模式下不能對運算結果進行對比表決，第二個缺點主要源于聯鎖主機軟硬件生產廠家缺乏統一的規格，導致零部件的型號大小各不相同。

類型三為雙機熱備模式或PLC模式。該模式的工作原理同類型二大致相同，需要注意的是，該模式不采用聯鎖機，而是采用通用PLC。除具備類型二的優勢之外，該模式還具備兩項優勢，其一是零部件通用性強;其二是成本最低。該模式主要具備兩項缺點，其一是類型二的第一個缺點;其二是沒有國鐵準入許可資質。

類型四為二乘二取二模式。在該模式下，聯鎖運算層主要通過兩臺聯鎖機進行運算，并且兩臺聯鎖機的運算過程同步進行。同時，在運算完成后，兩臺聯鎖機還會互相檢驗對方的運算結果。每臺聯鎖機都有雙重CPU，如果兩個CPU的運算結果不一致，則不輸出。該模式的突出優勢在于可靠性高，同時由于聯鎖機能夠對運算結果進行檢驗表決，使得該模式也具備較高的安全性。該模式的缺點主要有兩個，其一是類型二的第二個缺點;其二是成本高。

1.3 執行表示層類型

類型一為安全繼電器模式。在該模式下，執行表示層在控制或收集現場信號時往往以組合安全繼電器的方式進行。由于應用范圍較廣并且應用時間較長，使得該模式的應用較成熟。該模式的主要缺點有四個，其一是占地面積較大;其二是維護工作較困難;其三是成本高;其四是故障排查工作效率較低。

類型二為全電子模塊式模式或單系模式。在該模式下，執行表示層主要通過全電子模塊式執行單元對現場設備實現控制或對現場信號實現采集。在此當中，由于全電子模塊式執行單元主要由各道岔聯鎖系統生產廠家自行研制，使得執行單元的各部分零部件具備差異性。該模式具有五大優勢，其一是占地面積小;其二是維護工作簡便;其三是成本低;其四是可自動檢測故障;其五是定位精準。由于該模式只能應用于廠礦企業內部鐵路，使得人們難以對該模式作出全面的評價。

類型三為全電子模塊式或雙系模式。該模式與類型二大致相同，主要區別有三個，其一是雙套硬件執行單元;其二是雙CPU硬件設計;其三是雙電路設計。該模式不但具備類型二的全部優點，同時還具備較高的可靠性和安全性。該模式主要有兩大缺點，其一是技術不成熟;其二是成本高。第一個缺點主要源于該模式形成時間較短，相關技術及產品并未進行充足的試驗。第二個缺點源于雙套配置，使得企業需要投入更多的資金完善設備。

2 鐵路微機聯鎖系統的類型和優缺點

2.1 鐵路微機聯鎖系統的類型

根據上文兩層類型的不同，可以將現有鐵路微機聯鎖系統細分為八種類型，具體如下表。

2.2 各類型鐵路微機聯鎖系統的對比

（1）現場應用業績的對比。類型一現場應用較少，并且逐漸不再被人們使用。由于應用歷史最久及應用范圍極廣，使得類型二的現場應用業績最多。類型三和類型七主要應用于三處，其一是國鐵支線;其二是地方鐵路線;其三是企業內部鐵路線。類型四和類型五的現場應用范圍較小，僅僅局限于廠礦企業的內部鐵路。類型六作為類型一的替代品被應用于國鐵的部分鐵路，由于應用時間有限及應用范圍有限，其現場應用業績一般。由于僅應用于部分廠礦企業的內部鐵路，類型八的現場應用業績與類型四和類型五大致相同。（2）成套系統價格的對比。在上述八種類型當中，類型六與類型八不但價格相近，兩種系統的價格也最高。在此當中，類型五的系統價格最低。（3）廠商資源的對比。在八種類型當中，類型二的廠家資源最多，類型四和類型五的廠家資源最少。值得一提的是，由于類型八代表著未來鐵路微機聯鎖系統的發展趨勢，使得該類型的廠家資源也相對較多。

3 鐵路微機聯鎖系統的改造方案

3.1 從性價比、后續備件通用性方面考慮

供貨渠道多的系統主要有兩類，其一是通用PLC;其二是安全繼電器。由于供貨渠道較多，使得上述兩類系統的成套系統價格較穩定，并且備用部件的采購相對較容易，能夠讓企業對采購成本進行有效的控制。因此，若從價格方面考慮，則不應選類型五之外的系統。若從通用性考慮，則不應選擇類型四之外的系統。

3.2 從安全性、可靠性方面考慮

具備較高安全性及可靠性的系統有兩類，其一是二乘二取二;其二是全電子模塊式執行單元。若從此方面考慮，則不應選擇類型八之外的系統。

3.3 從國鐵準入資質方面考慮

在八種類型當中有許多類型的系統缺乏國鐵準入資質。因此，若要選擇具備國鐵準入資質的系統，可以從四種類型中挑選，其一是類型二;其二是類型三;其三是類型六;其四是類型七。

3.4 其他

在對內部鐵路沿線附近綜合條件過于復雜、許多地段難以有效排水，并且沿線附近存在大量金屬粉塵的軌道電路進行改造時，廠礦企業應當應用繼軸軌道電路來防止出現“紅光帶”的現象。同時，如果不在鐵路微機聯鎖系統的改造過程中預留鐵路調度信號的標準軟硬件接口，將會對廠礦企業內部鐵路系統后續項目的實施產生眾多的困難。

4 結語

綜上所述，廠礦企業內部鐵路微機聯鎖系統的改造關系到鐵路運行的效率及企業的生產效益。為進一步促進廠礦企業的發展并減少該類企業的生產能耗，企業應當安排專人對各類型鐵路微機聯鎖系統進行充分的研究，詳細分析自身的綜合情況，科學合理的挑選合適的系統對自身內部的鐵路微機聯鎖系統進行改造。同時，企業還需要廣泛參考各方意見和建議，將各系統的優缺點所能帶來的后果進行全面的分析，從而使改造方案更加有效。

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