德兴铜矿运矿铁路信号微机联锁应用.pdf

2 0 0 3年 1 2月 第 3 2卷第 6期 有色 矿山 No nf e r r o us M i ne s De c． ， 2 00 3 V0 1 ． 3 2 No ． 6 德兴铜矿运矿铁路信号微机联锁应用 叶 莉莉 德兴铜 矿， 江西 德兴 3 3 4 2 2 4 [ 关键词】运矿铁路 ； 微机联锁； 信号 ； 调度监督 [ 摘要】对国内企业专用铁路首次开发并使用的三取二表决微机联锁系统进行了方案和功能介绍以及在德 兴铜矿的应用情况， 为矿山铁路信号的改造方向作出了有益的尝试。 [ 中圈分类号】T D 6 5 3 [ 文献标识码】B [ 文章编号】1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 3 0 6 ． 0 0 4 0 ． 0 3 Ap pl i c a t i o n o f o r e r a i l wa y s i g na l c o mpu t e r i n t e r l o c k i n De x i n g Co ppe r M i ne YE Li ． 1 i De x i n g C o p p e r Mi n e ，De x i n g 3 3 4 2 2 4 ，C h i n a Ke y wo r d s o r e r ml wa y；c o mp u t e r i n t e r l o c k；s i g n a l ；d i s p a t c h s u p e r v i s i o n Ab s t r a c t Th j s p a p e r i n t r o d u c e d t h e me t h o d s a n d f u n c t i o n s o f t h e 2 一 o u t o f 一 3 d e c i s i o n - ma k i n g c o mp u t e r i n t e r l o c k ● s y s t e m wh i c h i s i n i t i a l l y d e v e l o p e d a n d u s e d i n d o me s t i c e n t e r p r i s e s p e c i a l r a i l wa y a n d i t s a p p l i c a t i o n i n De x i ng Co p pe r Mi n e ．B e n e f i c i a l t r i m i s t a k e n f o r t h e i mp r o v e me n t o f mi n i n g r a i l wa y s i g n a1． 1 概述 德兴 铜 矿 采 矿 场 的原 矿运 矿铁 路 单 程 运 距 9 k in， 轨距 为 7 5 0 mm， 目前年 运矿 近 1 3 0 0万 t ， 约 4 7 5 0 0 趟 次，日运 输 原 矿量 达 4万 t ， 装 车质 量 约 1 4 ． 8 t ／ 车， 重 车 间 隔为 6分钟 一 趟， 每 列 由 1 8节 1 0 m3 的矿车组成。每天发重车达 1 3 5次， 每趟运矿 量多达 2 7 0 t 。有 1 8组转辙机 ， 三个信号站， 信号 系 统采用的是 1 9 8 5年投入运行 的“ 6 5 0 2 ” 电气 集中系 统， 已到更新年限。 根据铁道部技术规范要求和安全、 管理、 提高运 输效率 、 监控等各方面的需要 ， 针对本矿原矿运输的 特点以及特殊要求， 如发车密度大 一趟／ 6分钟 、 过程信息数据采集多、 进路编排变化大、 调度监督要 求复杂等特点， 配备性能先进完善 的信号 系统是 提 [ 收稿日期】2 0 0 3 0 6 1 8 [ 修订日期】2 0 0 3 0 8 - 1 1 [ 作者简介】叶莉莉 1 9 6 0一 ， 女， 江西萍 乡人， 电气工 程师， 德兴铜矿工程部设计室负责人， 从事电气工程设计管 理工作 。 高生产效率、 挖掘生产潜力、 保证安全生产的重要手 段。结合当今计算机技术在铁路信号领域应用的状 况， 决定将信号控制 系统改造为微机联锁。在中 国 铁路信号研究所的技术支持下， 共同研究和开发了 满足本矿铁路运输 生产特殊要求的调监程序软件 ， 并委托北京和利时公 司进 行了专用设备的研制， 技 术方案及相关设备通过 了铁路专业检测部门的安全 检测， 现场还进行了长达一年的运行动态跟踪， 多次 进行了程序改进及技术完善 ， 整个系统 已安全 生产 运行至今 。 2 铁路信号微机联锁系统的选择 在 2 0 0 0 年本 矿对 中国铁路通 信信号科学研 究 院及其他院所考察 时， 国内较 为先进 可靠 的微机联 锁系统有铁道部科研 院信号所生产的 TY J L一Ⅱ和 TY J LTR 9型微 机联锁 系统， 以及 中 国铁 路通信 信号科研院生产 的 DS 62 0和 D S 63 O型微机联 锁 系统， 由于这些系统采用的分别是 S T D总线技术 8位单板机系统和 3 8 6系列工控机带外部扩 展 I ／ o 系统， 技术上虽 比较成熟， 但相对 比较落后 。经过 比 维普资讯 第 6期 叶莉莉 德兴铜矿运矿铁路信号微机联锁应用4 1 较， 本矿选择 了当时正处 于研制 阶段 的北京 “ 和 利 时” 系统工程公司与中国通信铁路信号科研院合作 的 D S 63 O H型微机联锁 系统。 1 联锁逻辑 主机采用专门研制的三取二表决 系统， I ／ O设备模 板采用冗余结构配置 ， 可以处理 多 达 1 1 0组道岔的车站信号 ； 2 标准化模块， 各个模块都有故障表示灯且故 障模块可热拔插在线更换 ； 3 双断和回读技术， 自身具备混线保护等能力； 4 8 位编码技术等信息冗余技术， 可保证信息 运算、 存储和传输的安全 ； 5 操作 系统采 用中文 Wi n 9 8 ， 站场 图用 C A D 设计， 便于修改； 6 能方便地与其它网络连接 ， 实现功能扩展 ； 7 能进行实时信息记录 、 分析， 报警监视、 历史 回放 、 报表统计查询等。 3 运矿铁路微机联锁方案 3 ． 1 网络拓扑结构 根据本矿运矿铁路生产运行的要求和站场设备 特点。 充分利用微机联锁的三层 网络结构特 点完成 如下功能。 1 联锁总线层 C n e t 采用冗余的联锁总线完 成联锁主机与输入 、 输出控制模板的通讯 ， 保证数据 通讯的高安全性。该层为微机联锁的核心部分是整 个系统的安全层。主要完成信号的联锁功能。 2 系统网络层 S n e t 采用冗余的工业控制 网 络 A r c n e t 来完成联锁机与操作员站 、 历史监测站的 通讯。 保证数据通讯 的高 可靠性。该层为微机联锁 的操作层， 从安全性来说， 属非安全层。主要完成系 统的显示、 操作 、 记录、 打印和人工输入等功能。 3 管理 网络层 in e t 通过 网关将 系统 网络 层的资料送 至 MI S管理 网上。该 层为系统的生 产 管理层， 为非安全层。 一 号站的信息采集与表示系统通过 Mo d e m和 通讯站将信息送入 系统 网 S n e t 上， 轨道衡的数据 通过通讯站送到系统 网 S n e t ， 三个 站的数据通过 网关 以 TC P ／ I P协议方式送 入 MI S网。在 MI S网 上， 各工作站 管理员 可完成三个信号站铁 路运 行 信息及其它信息的查询、 回放、 统计、 打印等功能。 3 ． 2 信号站联锁系统设置 3 ． 2 ． 1 一号站信息采集及表示 系统 一 号站有道岔 l 8组， 轨道 区段 4 7组， 出站信号 机 8 架， 进站信号机 7 架， 调车信号机 3 3 架， 有矿满 发车表示灯 3只。与二号站相连为复线 自动闭塞 区 段， 因使用年限原因， 为节省投资， 该 站 6 5 0 2电气集 中系统需 留待二期改造 本 次改造建立 的信息接 口 设备下次均可直接利用， 只需增加接 口柜 3台， 配置 D O输 出板 6块及一台联锁主机即可 。 3 ． 2 ． 2 二 号站及三号站联锁构架 1 二号站共有道岔 1 7组 ， 轨道区段 4 0组， 出 站信号机 3 架， 进站信号机 3 架， 与一号站和三号站 相连为复线 自动闭塞区段。 2 三号站共有道岔 1 2组， 轨道 区段 2 5组， 出 站信号机 2架， 进站信号机 4架， 与二号站相连为复 线 自动闭 塞 区段。两站 所 配设备 基 本相 同。 只是 I C M 与 o C M 模板数量不同。 3 ． 2 ． 3 信号站 系统需实现的主要功能 1 正确反映、 记录一号站 6 5 0 2电气集中的信 息， 对满矿发车 三路 情况进行监督和记录 。 2 值班员可通过 历史站输入各放、 卸矿点人员 姓名、 电机车号、 司机姓名。 3 对 自动闭塞区段进行全程监视， 运行并记录 各 区间的车速 。值班员可 以设定各区间车速 的上下 限。自动记录并打印超过限值车辆实时信息。 4 可 以设定禁 止发车 时间或运行 间隔时 间。 若禁发期内或间隔不足时有发车， 则 自动记录并打 印违章车辆的实时信息。 5 在必要的情况 下， 当三号站无人操作时， 经 过授权 ， 二号站值班员通过操作员站 除可控制二 号 站联锁机外， 还 可控 制三号站联锁机。当三号站 有 人作业时， 经过授权， 二号站值班员不能操作三号站 联锁机。 6 可根据工作需要对某一进路实行禁排。 7 能将违章闯红灯的车号、 时间记录打 印并报 警 。 8 运算并记录各区间的车速， 超过限值时， 自 动记录并打印违章车辆的实时信息。 9 可 自行设定禁止发车时 间。对 禁发期 内的 发车 自动记录并打 印。采 集并记 录 电气 牵 引系统 直流 5 0 0 V 的工作情况。 1 0 轨道衡的数据通过通讯站进入历史站 ， 可 将各趟车的运矿量、 运矿车号、 放矿点等参数对应并 进行统计， 可供随时查阅、 打 印、 拷 贝等。 1 1 采集并记录各卸矿点 每站设 3路 要矿情 况 。 i 维普资讯 4 2 有色矿 山 2 0 0 3年 第 3 2卷 以上功 能分别 在联锁 主机 、 调监 主机 、 操 作 员 站、 通讯站和 MI S工作站上实现。 3 ． 3 调度监督系统的功能设置 ①监视车站 一、 二、 三号站 股道、 区段 包括接 近、 离去区段 占用状态 ； ②监视进路使用状 态； ③监 视车站信号使用 状态 ； ④监视 车站 岔道位 置状 态； ⑤监视车站 自动闭塞状态。 3 ． 4 调监系统的生产管理功能 ① 各站的 站场 画面的回放 功能； ②操作信 息 的统计和记录； ③设备信息的统计和记录； ④系统设 备监视、 报警 ； ⑤生产运行信息统计和记录。 4 微机联锁与被控设备接 口及交接 各站微机联锁改造工程新增的设备均可在现有 机房 内进行安装调试， 待旧设备拆除后即可调整 出 空间， 因现有的室外信号设备的标准、 功能及设置与 微机联锁改造的功能没有影 响， 因此必须利用现有 室外信号设备 信号机、 转辙机、 轨道电路、 电铃等 ， 信号通过 D J 4型调 度监督 中的光 电隔离采集设 备 进入 D S 6 3 O H的双机热备 DI 模板， 通过 已有配线 架来实现与连锁系统对接 。 由于生产运输的需要 ， 不能停产施工， 为达到该 要求， 试制了一台模拟配线架， 该配线架与待割接的 配线架接线编号方式完全对应， 只是增加了一排对 应的试验发光二极管试 验灯， 事先模拟待 割接 电路 运行进行模拟调试 完毕， 实际割接 时只需对 号入座 接入现有配线架， 省去了新老系统对接时的校线调 试工作 ， 实际仅利用 2小时的正 常列检停 车时间便 完成了对接并投运成功。 5 微机联锁运行使用效果分析 经过 2 0 0 2年为期一年的试运行检验， 基本上达 到了设计要求。投入运行的前期， 出现过 一些因施 工原因造成的网络故障， 例如网络集线器接触不良， 因光纤固定方式不能经受在电机车运行时的轻微震 动， 造成光纤接 头的虚接。其可能造成 的后果是 当 虚断时操作指令发出后， 系统不执行， 而虚接后， 系 统又将累积的指令 自行发 出， 造成错误动作。针对 这种通信故障可能造成误 动作的设计缺 陷， 对 控制 程序进行了改进， 改进 了集线器的接头工艺 ， 消除了 此类隐患。中国铁路信号研究所还将这一改进程序 运用到了北京新建地铁 的微机联锁系统。 目前 ， 除了一些常规 的维护性故障以外， 整个系 统工作平稳可靠。从 生产 实践来看， 微机联锁 系统 安全性能在完全符合 原 6 5 0 2电气集 中系统的指 标 的前提下， 在操作环境上大为改进， 鼠标、 键盘和显 示屏替代了按钮和机械信号台， 最重要的是联锁功 能彻底消除了误办敌对进路的人为操作失误。由于 监测功能的实现， 给生产和安全管理带来了很大方 便， 提高了效率 ， 有效地遏制 了部分违章行为。在监 测系统的基础上增设 的管理功能， 对 生产作业 中全 线设备 的作业情况 、 各班生产人员 的产 量等都有完 整真实的记录， 提高 了管理 的透 明度。随着员工们 对微机联锁系统操 作的逐 渐 了解和掌握， 已能 自觉 执行系统规范的操作、 运用调监系统的信息资料进 行 日常的生产运行管理 。 本次运用现代 高新技术对传统 6 5 0 2电气集 中 铁路信号系统进行 改造 ， 使老系统发挥新 的功 能效 益， 也是微机监控在一个领域应用的有益尝试， 增强 了将来计算机应用于其它领域改造的信心。 ● [ 参考文献 】 [ 1 ] 中国铁路通信信号研究设计院． DS 61 1 ， DS 62 0型 微机联锁系统[ S ] ． 2 0 0 0 ， 3 ． [ 2 ] 铁道部科学研究院通信信号所．TY J L一Ⅱ， TY J L T R 9型微机联锁系统[ S 】 ． 1 9 9 8 ， 1 ． [ 3 ] 中国自动化学会． 自动化博览 自动化电源设备专版 [ N] ． 2 0 0 0 ． _ l1 维普资讯