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摘 要：本文以莱钢特钢站铁路信号全电子微机联锁系统为基础，介绍了铁路信号全电子微机联锁、微机监测以及其实现远程控制的各种技术条件，为该技术的推广使用奠定了技术基础。
关键词：全电子微机联锁；远程监测；集中控制
中图分类号：G434；U284-4
至2013年，莱钢铁路已经由建厂初期的一个编组站发展到了围绕铁水物流运输，大宗货物到达和外发的7个独立车站，每个车站都有一套独立的微机联锁控制系统和相应的铁路运输操控人员以及设备检修维护人员。莱钢特钢站的建设投入，由于其地理位置特殊，设备少、作业量和作业方式比较单一，为节约人力资源我们研究应用了“铁路信号远程控制技术的研究与应用”项目，以解决微机联锁、微机监测设备远程控制及生产维护等各方面的问题，从而降低铁路运输生产成本。
1 新技术开发应用条件
1.1 莱钢铁路运输控制系统现状
莱钢铁路运输控制系统经过近20年的发展，已经完成了由继电联锁系统向计算机联锁系统的全面升级改造。计算机系统的投入使用，也使铁路运输控制系统具备了各种联网条件，可以使微机联锁系统、微机监测系统等具备了远程控制的硬件基础。
1.2 全电子微机联锁系统在特钢站投入使用
全电子化的微机联锁系统是一种新型的车站信号控制系统，其最大特点是：实现了车站联锁设备“执行层”的完全电子化、智能化、网络化。全电子化的执行机能与各种具有分布式网络功能的联锁机结合，构成全电子化微机联锁系统，具备了远程控制的接入条件。
1.3 稳定可靠的通信网络
无论是联锁系统还是监测系统都需要具备可靠的网络连接；为此，我们对系统的局域网进行研究，并对双链路双环网自动切换网络规划设计，解决了网络连接稳定可靠的问题；同时对电力供电和系统防雷进行研究，为系统的可靠运行又增加了一层防护。
2 系统的研究与应用
2.1 全电子微机联锁系统
针对继电器式微机联锁系统存在接口柜配线多，易发生混线、混电故障，且故障时原因复杂，故障排除时间长等原因，提出用电子化执行电路替代继电器组合的新型全电子联锁系统。全电子执行单元采用全电子电路，由具有不同功能的各种电子模块组成，电子模块按照转辙机，信号机，轨道电路等不同类型的控制与采集对象按完全独立的单元模块结构研究设计，每个模块相对独立，电子模块本身具有命令执行、表示采集、动作监测、故障保护等功能。
2.1.1 系统结构
（1）道岔模块。道岔模块采用特殊的直流控制方法，从根本上保证道岔不会出现误动作，从而能保障关键器件在道岔动作期间无损坏；模块在采集室外道岔表示电路中设置第三级防雷措施，从而提高模块本身的稳定性；对道岔所需电源结构进行简化，对其配线结构进行简化；对模块关键器件实行闭环控制，实现智能判别电路，从而有效防止室外转辙机中二极管短接、反接，并能监测室外电缆短路、断路故障；保证道岔正常动作次数大于10万次。
对道岔模块还设计监测系统的数据监测功能，根据模块设置的位置编码进行监测寻址，从而给监测系统提供相应的监测数据。道岔监测编码示意图如下：
图1 道岔监测编码示意图
道岔监测编码采用8421编码方式，接口柜中从左到右，依次从1开始编码，每层最多从1到11。
（2）信号模块。信号模块包含七显示进站模块、五显示进站模块、四显示两方向出站模块、四显示单方向出站模块、三显示出站模块以及两显示调车模块等。信号模块在判断到室外信号故障时，可以先于联锁机进行信号降级显示，缩短故障设备运行时间，符合“故障—安全”原则；模块对输出电路进行闭环控制，保证在电路出故障的时候能够及时有效的切断电路，使其故障—安全；模块在信号采集电路中有一定的防雷保护措施，提高模块的安全性和可靠性。
（3）轨道模块。轨道模块集成了高灵敏轨道电路的设计思想，极大提高了轨道电路的分路灵敏度，减少了轨道电路分路不良情况的发生。模块中的双CPU采用多种不同的算法进行运算、相互校验，并将计算结果通过硬件级别逻辑“与”关系输出，对输出结果进行闭环控制，保证输出结果一致，提高了模块的安全性和可靠性；模块在信号采集电路中设置第三级防雷措施，增强抗雷电冲击能力，提高了模块本身的稳定性；一个轨道模块可以管理两个受控对象（轨道区段），体积比较小、设备紧凑、节省空间。
模块的输入工作电压为DC24V，轨道变压器输入AC220V 50Hz，调整状态：轨道电路受电端电压≥9.2V；分路状态：轨道电路受电端电压≤6.5V。
轨道监测采用十位旋转编码开关，拨码时只旋转箭头即可。每个轨道模块中的两路轨道依次连续编码，每层编码从1到22。第一路轨道编码值计算：SW2的值*10+SW1的值；第一路轨道编码值计算：SW4的值*10+SW3的值。
（4）零散模块。零散模块应用于64D半自动闭塞、道口、照查场间联系等联系电路；在信号采集电路中设置第三级防雷措施，提高了模块本身的稳定性；防护电路对输出级进行闭环控制，在模块自身发生故障时，对外部设备进行保护，提高模块的安全性和可靠性；采集电路可根据室外送电情况设置采集电流方向；模块中两路信号通过双断模式送往室外，提高其安全性及可靠性。
2.1.2 安全性、可靠性
各电子模块设计均按照避错、容错原则设计，采用二取二逻辑结构，所有功能电路包括处理器均为双冗余配置。关键器件选用了具备欧标安全认证的安全性器件。除此之外，通过使用可信测量技术、不经过处理器运算的硬件级快速反馈保护技术以及动态驱动技术进一步保证了模块的安全性和可靠性。
2.2 微机联锁远程控制技术研究
在大H型钢站中新增特钢站远程集中控制设备，新增操作机2台（用切换装置进行操作机主备转换）、大屏显示器一台等其他设备。特钢站与大H型钢站通过专用的光纤传输方式进行远程集中控制。
远程控制是建立在以光纖为通讯介质的双以太网的基础上。两条网络完全电气隔离，采用光纤交换机进行网口与光口的转换，两条网络即使一条出现故障，也不会影响系统的正常运行。系统软件采用双网络并发通讯软件包，从而实现了从软件到硬件的热备冗余，保证操作机与联锁机之间的通讯稳定和可靠。同时还设计采用了环形网络结构，环形双网络分别一路经新铁区站送至大H型钢信号楼，另一路经西外环电缆径路通往大H型钢信号楼，通过对两站的交换机参数设计实现在一路网络故障后能自动切换至另一路双网线路。
3 应用效果
系统投入使用以来运行稳定、可靠、既节省了劳动力资源，又提高了作业效率，为莱钢以后的铁路运输运营模式改革提供了技术支持。
参考文献：
[1]吴有明.通航信号远程控制及视频监控技术的研究[J].西部交通科技，2013（15）：73-77.
[2]霍建华，郭士伟，李铭三.遥测接收系统的远程控制[J].电子设计工程，2013（12）：84.
作者单位：莱钢集团运输部，山东莱芜 271104
关键词：全电子微机联锁；远程监测；集中控制
中图分类号：G434；U284-4
至2013年，莱钢铁路已经由建厂初期的一个编组站发展到了围绕铁水物流运输，大宗货物到达和外发的7个独立车站，每个车站都有一套独立的微机联锁控制系统和相应的铁路运输操控人员以及设备检修维护人员。莱钢特钢站的建设投入，由于其地理位置特殊，设备少、作业量和作业方式比较单一，为节约人力资源我们研究应用了“铁路信号远程控制技术的研究与应用”项目，以解决微机联锁、微机监测设备远程控制及生产维护等各方面的问题，从而降低铁路运输生产成本。
1 新技术开发应用条件
1.1 莱钢铁路运输控制系统现状
莱钢铁路运输控制系统经过近20年的发展，已经完成了由继电联锁系统向计算机联锁系统的全面升级改造。计算机系统的投入使用，也使铁路运输控制系统具备了各种联网条件，可以使微机联锁系统、微机监测系统等具备了远程控制的硬件基础。
1.2 全电子微机联锁系统在特钢站投入使用
全电子化的微机联锁系统是一种新型的车站信号控制系统，其最大特点是：实现了车站联锁设备“执行层”的完全电子化、智能化、网络化。全电子化的执行机能与各种具有分布式网络功能的联锁机结合，构成全电子化微机联锁系统，具备了远程控制的接入条件。
1.3 稳定可靠的通信网络
无论是联锁系统还是监测系统都需要具备可靠的网络连接；为此，我们对系统的局域网进行研究，并对双链路双环网自动切换网络规划设计，解决了网络连接稳定可靠的问题；同时对电力供电和系统防雷进行研究，为系统的可靠运行又增加了一层防护。
2 系统的研究与应用
2.1 全电子微机联锁系统
针对继电器式微机联锁系统存在接口柜配线多，易发生混线、混电故障，且故障时原因复杂，故障排除时间长等原因，提出用电子化执行电路替代继电器组合的新型全电子联锁系统。全电子执行单元采用全电子电路，由具有不同功能的各种电子模块组成，电子模块按照转辙机，信号机，轨道电路等不同类型的控制与采集对象按完全独立的单元模块结构研究设计，每个模块相对独立，电子模块本身具有命令执行、表示采集、动作监测、故障保护等功能。
2.1.1 系统结构
（1）道岔模块。道岔模块采用特殊的直流控制方法，从根本上保证道岔不会出现误动作，从而能保障关键器件在道岔动作期间无损坏；模块在采集室外道岔表示电路中设置第三级防雷措施，从而提高模块本身的稳定性；对道岔所需电源结构进行简化，对其配线结构进行简化；对模块关键器件实行闭环控制，实现智能判别电路，从而有效防止室外转辙机中二极管短接、反接，并能监测室外电缆短路、断路故障；保证道岔正常动作次数大于10万次。
对道岔模块还设计监测系统的数据监测功能，根据模块设置的位置编码进行监测寻址，从而给监测系统提供相应的监测数据。道岔监测编码示意图如下：
图1 道岔监测编码示意图
道岔监测编码采用8421编码方式，接口柜中从左到右，依次从1开始编码，每层最多从1到11。
（2）信号模块。信号模块包含七显示进站模块、五显示进站模块、四显示两方向出站模块、四显示单方向出站模块、三显示出站模块以及两显示调车模块等。信号模块在判断到室外信号故障时，可以先于联锁机进行信号降级显示，缩短故障设备运行时间，符合“故障—安全”原则；模块对输出电路进行闭环控制，保证在电路出故障的时候能够及时有效的切断电路，使其故障—安全；模块在信号采集电路中有一定的防雷保护措施，提高模块的安全性和可靠性。
（3）轨道模块。轨道模块集成了高灵敏轨道电路的设计思想，极大提高了轨道电路的分路灵敏度，减少了轨道电路分路不良情况的发生。模块中的双CPU采用多种不同的算法进行运算、相互校验，并将计算结果通过硬件级别逻辑“与”关系输出，对输出结果进行闭环控制，保证输出结果一致，提高了模块的安全性和可靠性；模块在信号采集电路中设置第三级防雷措施，增强抗雷电冲击能力，提高了模块本身的稳定性；一个轨道模块可以管理两个受控对象（轨道区段），体积比较小、设备紧凑、节省空间。
模块的输入工作电压为DC24V，轨道变压器输入AC220V 50Hz，调整状态：轨道电路受电端电压≥9.2V；分路状态：轨道电路受电端电压≤6.5V。
轨道监测采用十位旋转编码开关，拨码时只旋转箭头即可。每个轨道模块中的两路轨道依次连续编码，每层编码从1到22。第一路轨道编码值计算：SW2的值*10+SW1的值；第一路轨道编码值计算：SW4的值*10+SW3的值。
（4）零散模块。零散模块应用于64D半自动闭塞、道口、照查场间联系等联系电路；在信号采集电路中设置第三级防雷措施，提高了模块本身的稳定性；防护电路对输出级进行闭环控制，在模块自身发生故障时，对外部设备进行保护，提高模块的安全性和可靠性；采集电路可根据室外送电情况设置采集电流方向；模块中两路信号通过双断模式送往室外，提高其安全性及可靠性。
2.1.2 安全性、可靠性
各电子模块设计均按照避错、容错原则设计，采用二取二逻辑结构，所有功能电路包括处理器均为双冗余配置。关键器件选用了具备欧标安全认证的安全性器件。除此之外，通过使用可信测量技术、不经过处理器运算的硬件级快速反馈保护技术以及动态驱动技术进一步保证了模块的安全性和可靠性。
2.2 微机联锁远程控制技术研究
在大H型钢站中新增特钢站远程集中控制设备，新增操作机2台（用切换装置进行操作机主备转换）、大屏显示器一台等其他设备。特钢站与大H型钢站通过专用的光纤传输方式进行远程集中控制。
远程控制是建立在以光纖为通讯介质的双以太网的基础上。两条网络完全电气隔离，采用光纤交换机进行网口与光口的转换，两条网络即使一条出现故障，也不会影响系统的正常运行。系统软件采用双网络并发通讯软件包，从而实现了从软件到硬件的热备冗余，保证操作机与联锁机之间的通讯稳定和可靠。同时还设计采用了环形网络结构，环形双网络分别一路经新铁区站送至大H型钢信号楼，另一路经西外环电缆径路通往大H型钢信号楼，通过对两站的交换机参数设计实现在一路网络故障后能自动切换至另一路双网线路。
3 应用效果
系统投入使用以来运行稳定、可靠、既节省了劳动力资源，又提高了作业效率，为莱钢以后的铁路运输运营模式改革提供了技术支持。
参考文献：
[1]吴有明.通航信号远程控制及视频监控技术的研究[J].西部交通科技，2013（15）：73-77.
[2]霍建华，郭士伟，李铭三.遥测接收系统的远程控制[J].电子设计工程，2013（12）：84.
作者单位：莱钢集团运输部，山东莱芜 271104