铁路信号区域计算机联锁车站改造方案

王海祥

铁路信号区域联锁是指由设于中心车站（又称“集中车站”）的联锁机 （联锁计算机、接口、控制台等），控制多于一个车站或车场的信号设备或系统的总称［1］。区域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，能够实现车站联锁和区间闭塞控制功能。在区域包括的若干车站或车场中，中心站一般选择站型相对复杂和作业量较大的车站，联锁计算机通过远距离安全信息通道，将控制命令发送至区域内车站的现场信号设备，并采集设备状态信息。

远距离安全信息传输的可靠性和安全性是区域联锁控制的关键技术之一［2］。区域联锁在早期部分干线铁路中仍然是由中心车站控制一些站型小、作业量不大和作业种类较单一（无或极少调车作业）的几个相邻车站［3-4］，特别是车站环境不具备生产生活条件的线路区域。

由于区域联锁无相应的技术条件和规范标准，加之目前全路在用的区域联锁车站大部分已超大修期，所以，对于区域联锁车站的改造势在必行。但考虑区域联锁控制车站较多，更新改造成本过高，一次性改造拆分为单站的可能性较小。因此，可通过站改工程，逐步将区域联锁拆分为独立的车站进行控制。本文以通号设计院DS6-K5B型区域联锁为例，对其中一个被控站拆分为独立车站，剩余车站仍然维持区域联锁控制方式的现场实施方案，进行探讨和分析。

1 区域联锁改造内容

举例车站为DS6-K5B型区域计算机联锁系统，于2005 年开通使用。A 站为区域联锁中心控制站，B 站、C 站、D 站为被控车站，控制台子系统设在A 站，它由2 套双机备用的控显分机组成，其中一套连接有4 台显示器，用于A 站、B 站全部站场图形显示（各2 台显示器）和信号联锁作业控制，配置双鼠标进行站场控制［5］；另一套控显分机连接有2 台显示器，用于C 站、D 站全部站场图形显示和信号联锁作业控制。区域联锁在A 站实现A 站、B站、C站和D站的集中控制。

本次改造是由于C站站场的变更引起，为节省投资、方便后期维护并符合现行的技术规范，将C 站从既有区域联锁中拆分出来，增加一套联锁逻辑部进行独立控制；同时对区域联锁管辖车站的控制关系进行重新划分，即区域联锁内剩余车站A 站、B 站和D 站继续维持区域联锁控制方式，区域联锁中心控制车站仍为A站。

2 区域联锁改造方案

2.1 组网

DS6-K5B 型区域联锁主站和被控站之间通过站间光缆连接，组成安全局域网［6］。安全局域网是区域联锁中心站联锁逻辑部与远程被控车站电子终端之间安全控制信息传输的核心技术［7］。在各被控车站设置输入/输出系统，完成现场设备的驱动和状态采集，简称智能电子终端（ET-PIO）。ETPIO采用故障-安全型CPU（FSCPU）构成的智能控制器，设置为二重系结构。电子终端的每一系构成安全局域网，都接收联锁机二重系的输出，而输入都发送给联锁机的二重系。这种冗余的连接方式保证任何被控站单系发生故障后，系统均能正常运行，保证了系统的故障-安全和高可靠性。

本次改造后C 站设置独立的一套联锁逻辑单元，与C 站ET-PIO 直接连接，控制C 站联锁设备［8-9］。因此本次改造后，需断开C 站ET-PIO 的光纤连接，在C 站通信机房ODF 架通过尾纤分别将 C 站与 D 站、C 站与 B 站光纤通道短接，使 D 站直接与B站通信，并形成环路。改造后组网方案如图1中红线所示。

图1 改造后组网方案

2.2 控制台子系统

本次改造虽C站站场发生变化，但既有行车方式和操作方式不变，因此，改造后C站需在中心控制站A 站具备操控功能，A 站、B 站和D 站操控方式维持不变。

由于现场既有控制台子系统设置在区域联锁中心控制站A 站，控显软件为DOS 版本且控显机已超期，所以本次改造方案将DOS 控显升级为Windows 控显。拆除现场既有 4 台 DOS 控显机和 2 套控显转换箱，在A 站新设2台控显机互为热备，每台控显机连接4 台显示器用于A 站（1 台显示器）、B 站（2 台显示器）、D 站（1 台显示器）全部站场图形显示和信号联锁作业控制。每台控显机配置4个鼠标，1～3号鼠标控制A站、B站、D站，4号鼠标备用（可控制A 站、B 站和D 站）。改造前、后A站运转室控制台连接示意见图2。

图2 改造前、后A站控制台连接示意

2.3 远程控显

由于既有C站在A站操控，为保持既有控制方式不变，本次改造需在C站新设一套远程控显设备，使C站在区域联锁中心控制站A站具备远程操控功能。远程控显方案采用光交换机方式进行实现，需重新铺设A站-C站站间光缆通道（分部铺设左右网光缆于线路两侧，每侧光缆用1备1），同时在C 站本地端预留本地应急控制台。在C站本地端将控显A/B机视频、音频和鼠标信号分别连接至本地端光交换机（接收端），通过站间光缆与远程端光交换机（发送端）连接，在远程端光交换机输出端口分别连接显示器、音箱和鼠标，即可实现远程操控功能。正常情况下，C 站在A 站进行操控，当站间光缆故障后，可切换至本地端进行操控，保证设备高可靠性和冗余性。C站远程控显连接见图3。

图3 C站远程控显连接

2.4 站间信息传递

由于区域联锁采用一套联锁逻辑单元，各站驱动采集信息均由一套联锁逻辑单元运算和控制，而本次改造后C 站独立控制，增加一套联锁逻辑单元，因此，需考虑C 站与邻站（B 站和D 站）站间信息传递问题。C 站与邻站（B 站和D 站）通过站间自动闭塞方向电路控制，各站的方向电路继电器均为本站ET-PIO 独立采集，C 站与邻站（B 站和D站）不存在站联、场联等其他站间联系电路，因此，本次改造无需修改。

2.5 电源子系统

1） 电源容量问题。C 站现场既有 UPS 为2 000 VA，空开容量为10 A。本次改造C 站增加联锁逻辑单元和ET-PIO，需考虑UPS 容量和空开容量问题，经测算，将现场既有UPS 升级为3 000 VA，空开容量升级为15 A。

2）单路供电问题。早期开通的车站均为单路供电，依据2015年国家铁路局发布的《铁路车站计算机联锁技术条件》（TB/T 3027—2015），文件要求“计算机联锁应由信号专用电源通过至少2 个独立电源通道为计算机联锁系统提供220 V 交流供电”。因此本次C站改造后，联锁设备供电同步修改为双路供电，拆除既有冗余转换器。

2.6 新旧软件继电电路驱采

早期开通的车站继电器采集均为单接点采集，依据TB/T 3027-2015号文件要求“对于涉及安全的非由计算机联锁驱动的关键继电器（轨道继电器、道岔表示继电器等），计算机联锁的每一系均应采用同时采集这些继电器的前后接点或双接点采集的方式并予以校核”［10］。因此，站场改造时需对现场既有采集电路进行现场调查，保证新版软件驱采方式和现场既有驱采电路一致［11］。

3 需要注意的问题

3.1 站间光缆通道

区域联锁主站与被控站之间均是通过站间光缆进行信息传递，对于既有线区域联锁改造，需考虑站间光缆通道是否满足改造后的需求，同时需考虑改造后各站之间通信距离［12］，现场既有通信光模块是否满足距离要求；如需增加远程控显，需同步考虑现场是否预留有不同物理路径的的站间光缆通道。

3.2 现场操控方式

区域联锁拆分后，会由一个站变为2 个站或更多站，因此需考虑现场操控方式，维持既有中心操控方式不变，或是在各站本地端进行独立控制。如保持既有控制方式不变，需对拆分后车站增加远程控显设备，使其具备中心控制的功能。

3.3 联锁设备内部电源容量

区域联锁拆分后，被拆分车站需增加独立的联锁逻辑部进行本站设备控制，对于站场变更的情况，需同步增加输入输出接口单元，因此需考虑既有联锁系统UPS 容量，空开容量以及电源屏的容量是否满足要求。

3.4 站间信息传递

区域联锁车站的优点是共用一套联锁逻辑单元，各站驱采信息均由这套联锁逻辑单元进行运算处理。如将既有区域联锁内车站拆分为独立车站，由各自独立的联锁逻辑单元进行运算处理，那么就需考虑站联电路、场联电路、自闭结合电路、信号点灯电路、接近锁闭延长等站间电路信息采集和逻辑运算［13］，必要情况下需增加站间电缆或站间光缆，进行站间信息的传递和交互［14］。

3.5 新旧软件驱采电路

由于新旧软件执行的技术规范或者标准不同，因此，对于既有线车站改造，可能存在新旧软件驱采电路处理逻辑不同的问题，在既有线车站改造过程中需特别注意，逐项梳理不同类型驱采电路之间的差异，避免此类问题的发生。

4 结束语

综上所述，既有线区域联锁车站改造涉及新旧设备交替使用、网络通道调整、联锁技术条件等规范升级、新旧软件驱采电路变化等因素，技术条件较为复杂。本文主要介绍了将既有车站从区域联锁中拆分出来应考虑的问题和注意事项，为后续类似改造提供参考和借鉴。