鐵路信號區域計算機聯鎖車站改造方案

王海祥

鐵路信號區域聯鎖是指由設于中心車站（又稱“集中車站”）的聯鎖機 （聯鎖計算機、接口、控制臺等），控制多于一個車站或車場的信號設備或系統的總稱［1］。區域聯鎖是在車站計算機聯鎖基礎上，結合了網絡安全傳輸技術發展的網絡化、智能化、集成化的信號控制系統，它將整個控制區域視為一個車站，使用一套聯鎖設備，完成多個車站的聯鎖邏輯運算和集中控制，能夠實現車站聯鎖和區間閉塞控制功能。在區域包括的若干車站或車場中，中心站一般選擇站型相對復雜和作業量較大的車站，聯鎖計算機通過遠距離安全信息通道，將控制命令發送至區域內車站的現場信號設備，并采集設備狀態信息。

遠距離安全信息傳輸的可靠性和安全性是區域聯鎖控制的關鍵技術之一［2］。區域聯鎖在早期部分干線鐵路中仍然是由中心車站控制一些站型小、作業量不大和作業種類較單一（無或極少調車作業）的幾個相鄰車站［3-4］，特別是車站環境不具備生產生活條件的線路區域。

由于區域聯鎖無相應的技術條件和規范標準，加之目前全路在用的區域聯鎖車站大部分已超大修期，所以，對于區域聯鎖車站的改造勢在必行。但考慮區域聯鎖控制車站較多，更新改造成本過高，一次性改造拆分為單站的可能性較小。因此，可通過站改工程，逐步將區域聯鎖拆分為獨立的車站進行控制。本文以通號設計院DS6-K5B型區域聯鎖為例，對其中一個被控站拆分為獨立車站，剩余車站仍然維持區域聯鎖控制方式的現場實施方案，進行探討和分析。

1 區域聯鎖改造內容

舉例車站為DS6-K5B型區域計算機聯鎖系統，于2005 年開通使用。A 站為區域聯鎖中心控制站，B 站、C 站、D 站為被控車站，控制臺子系統設在A 站，它由2 套雙機備用的控顯分機組成，其中一套連接有4 臺顯示器，用于A 站、B 站全部站場圖形顯示（各2 臺顯示器）和信號聯鎖作業控制，配置雙鼠標進行站場控制［5］；另一套控顯分機連接有2 臺顯示器，用于C 站、D 站全部站場圖形顯示和信號聯鎖作業控制。區域聯鎖在A 站實現A 站、B站、C站和D站的集中控制。

本次改造是由于C站站場的變更引起，為節省投資、方便后期維護并符合現行的技術規范，將C 站從既有區域聯鎖中拆分出來，增加一套聯鎖邏輯部進行獨立控制；同時對區域聯鎖管轄車站的控制關系進行重新劃分，即區域聯鎖內剩余車站A 站、B 站和D 站繼續維持區域聯鎖控制方式，區域聯鎖中心控制車站仍為A站。

2 區域聯鎖改造方案

2.1 組網

DS6-K5B 型區域聯鎖主站和被控站之間通過站間光纜連接，組成安全局域網［6］。安全局域網是區域聯鎖中心站聯鎖邏輯部與遠程被控車站電子終端之間安全控制信息傳輸的核心技術［7］。在各被控車站設置輸入/輸出系統，完成現場設備的驅動和狀態采集，簡稱智能電子終端（ET-PIO）。ETPIO采用故障-安全型CPU（FSCPU）構成的智能控制器，設置為二重系結構。電子終端的每一系構成安全局域網，都接收聯鎖機二重系的輸出，而輸入都發送給聯鎖機的二重系。這種冗余的連接方式保證任何被控站單系發生故障后，系統均能正常運行，保證了系統的故障-安全和高可靠性。

本次改造后C 站設置獨立的一套聯鎖邏輯單元，與C 站ET-PIO 直接連接，控制C 站聯鎖設備［8-9］。因此本次改造后，需斷開C 站ET-PIO 的光纖連接，在C 站通信機房ODF 架通過尾纖分別將 C 站與 D 站、C 站與 B 站光纖通道短接，使 D 站直接與B站通信，并形成環路。改造后組網方案如圖1中紅線所示。

圖1 改造后組網方案

2.2 控制臺子系統

本次改造雖C站站場發生變化，但既有行車方式和操作方式不變，因此，改造后C站需在中心控制站A 站具備操控功能，A 站、B 站和D 站操控方式維持不變。

由于現場既有控制臺子系統設置在區域聯鎖中心控制站A 站，控顯軟件為DOS 版本且控顯機已超期，所以本次改造方案將DOS 控顯升級為Windows 控顯。拆除現場既有 4 臺 DOS 控顯機和 2 套控顯轉換箱，在A 站新設2臺控顯機互為熱備，每臺控顯機連接4 臺顯示器用于A 站（1 臺顯示器）、B 站（2 臺顯示器）、D 站（1 臺顯示器）全部站場圖形顯示和信號聯鎖作業控制。每臺控顯機配置4個鼠標，1～3號鼠標控制A站、B站、D站，4號鼠標備用（可控制A 站、B 站和D 站）。改造前、后A站運轉室控制臺連接示意見圖2。

圖2 改造前、后A站控制臺連接示意

2.3 遠程控顯

由于既有C站在A站操控，為保持既有控制方式不變，本次改造需在C站新設一套遠程控顯設備，使C站在區域聯鎖中心控制站A站具備遠程操控功能。遠程控顯方案采用光交換機方式進行實現，需重新鋪設A站-C站站間光纜通道（分部鋪設左右網光纜于線路兩側，每側光纜用1備1），同時在C 站本地端預留本地應急控制臺。在C站本地端將控顯A/B機視頻、音頻和鼠標信號分別連接至本地端光交換機（接收端），通過站間光纜與遠程端光交換機（發送端）連接，在遠程端光交換機輸出端口分別連接顯示器、音箱和鼠標，即可實現遠程操控功能。正常情況下，C 站在A 站進行操控，當站間光纜故障后，可切換至本地端進行操控，保證設備高可靠性和冗余性。C站遠程控顯連接見圖3。

圖3 C站遠程控顯連接

2.4 站間信息傳遞

由于區域聯鎖采用一套聯鎖邏輯單元，各站驅動采集信息均由一套聯鎖邏輯單元運算和控制，而本次改造后C 站獨立控制，增加一套聯鎖邏輯單元，因此，需考慮C 站與鄰站（B 站和D 站）站間信息傳遞問題。C 站與鄰站（B 站和D 站）通過站間自動閉塞方向電路控制，各站的方向電路繼電器均為本站ET-PIO 獨立采集，C 站與鄰站（B 站和D站）不存在站聯、場聯等其他站間聯系電路，因此，本次改造無需修改。

2.5 電源子系統

1） 電源容量問題。C 站現場既有 UPS 為2 000 VA，空開容量為10 A。本次改造C 站增加聯鎖邏輯單元和ET-PIO，需考慮UPS 容量和空開容量問題，經測算，將現場既有UPS 升級為3 000 VA，空開容量升級為15 A。

2）單路供電問題。早期開通的車站均為單路供電，依據2015年國家鐵路局發布的《鐵路車站計算機聯鎖技術條件》（TB/T 3027—2015），文件要求“計算機聯鎖應由信號專用電源通過至少2 個獨立電源通道為計算機聯鎖系統提供220 V 交流供電”。因此本次C站改造后，聯鎖設備供電同步修改為雙路供電，拆除既有冗余轉換器。

2.6 新舊軟件繼電電路驅采

早期開通的車站繼電器采集均為單接點采集，依據TB/T 3027-2015號文件要求“對于涉及安全的非由計算機聯鎖驅動的關鍵繼電器（軌道繼電器、道岔表示繼電器等），計算機聯鎖的每一系均應采用同時采集這些繼電器的前后接點或雙接點采集的方式并予以校核”［10］。因此，站場改造時需對現場既有采集電路進行現場調查，保證新版軟件驅采方式和現場既有驅采電路一致［11］。

3 需要注意的問題

3.1 站間光纜通道

區域聯鎖主站與被控站之間均是通過站間光纜進行信息傳遞，對于既有線區域聯鎖改造，需考慮站間光纜通道是否滿足改造后的需求，同時需考慮改造后各站之間通信距離［12］，現場既有通信光模塊是否滿足距離要求；如需增加遠程控顯，需同步考慮現場是否預留有不同物理路徑的的站間光纜通道。

3.2 現場操控方式

區域聯鎖拆分后，會由一個站變為2 個站或更多站，因此需考慮現場操控方式，維持既有中心操控方式不變，或是在各站本地端進行獨立控制。如保持既有控制方式不變，需對拆分后車站增加遠程控顯設備，使其具備中心控制的功能。

3.3 聯鎖設備內部電源容量

區域聯鎖拆分后，被拆分車站需增加獨立的聯鎖邏輯部進行本站設備控制，對于站場變更的情況，需同步增加輸入輸出接口單元，因此需考慮既有聯鎖系統UPS 容量，空開容量以及電源屏的容量是否滿足要求。

3.4 站間信息傳遞

區域聯鎖車站的優點是共用一套聯鎖邏輯單元，各站驅采信息均由這套聯鎖邏輯單元進行運算處理。如將既有區域聯鎖內車站拆分為獨立車站，由各自獨立的聯鎖邏輯單元進行運算處理，那么就需考慮站聯電路、場聯電路、自閉結合電路、信號點燈電路、接近鎖閉延長等站間電路信息采集和邏輯運算［13］，必要情況下需增加站間電纜或站間光纜，進行站間信息的傳遞和交互［14］。

3.5 新舊軟件驅采電路

由于新舊軟件執行的技術規范或者標準不同，因此，對于既有線車站改造，可能存在新舊軟件驅采電路處理邏輯不同的問題，在既有線車站改造過程中需特別注意，逐項梳理不同類型驅采電路之間的差異，避免此類問題的發生。

4 結束語

綜上所述，既有線區域聯鎖車站改造涉及新舊設備交替使用、網絡通道調整、聯鎖技術條件等規范升級、新舊軟件驅采電路變化等因素，技術條件較為復雜。本文主要介紹了將既有車站從區域聯鎖中拆分出來應考慮的問題和注意事項，為后續類似改造提供參考和借鑒。