厂区铁路与车转兼容的信号联锁方法和系统

技术领域

本发明涉及智慧铁水运输，具体地，涉及厂区铁路与车转兼容的信号联锁方法和系统。

背景技术

为保证列车或车列在车站内行车以及调车作业的安全，必须使信号、道岔和进路之间维持一定的相互制约关系，称之为联锁关系。国内外目前计算机联锁系统在电气集中联锁的功能和联锁逻辑基础上陆续发展出很多版本信号，一般的发展方向有：

采用三取二屏蔽冗余技术的系统，二乘二取二结构的新型计算机联锁系统，以提高联锁系统的可靠性，实现双机在线更新在线切换；

计算机联锁系统、列车控制系统、行车调度指挥系统、调度集中系统等信号联锁设备的的设备一体化和信息一体化，探索铁路信号技术向数字化、网络化、智能化、综合化方向发展；

将联锁系统应用到厂区铁路到普铁、高铁、客运专线及城市轨道交通等，在电气集中联锁的基础逻辑上适应应用环境进行适当调整，拓宽计算机联锁应用的范围。

在以上方向上，计算机联锁系统得到了长足的发展；但由于当前厂区铁路运输逐渐在往智能化改造的方向探索并发展，一般情况下在改造的同时需要确保计划下的产能，同时智能化、自动化改造的过程中往往是需要驾驶或调度人员保驾监视的，传统计算机联锁系统只存在自律控制及非常站控的控制模式，联锁设备在边改造边运转的时期只可以使用非常站控模式，即全程需要调度指挥室监视指挥以及协助几十架机车的运转，在生产计划量高的时期，人工调度指挥和现场施工改造的矛盾会对运输生产造成很大的不利影响。

基于厂区既有车转设备的设计开发，可以显著的提高其运转效率，车转道岔装置为道岔现场具有各种搬动道岔的手段如头部按钮、操作杆、背向开关等，其在确保机车行车安全的同时提高作业效率，使得人工驾驶机车驶入进路时可由驾驶人员以拨动开关或按钮的形式搬动道岔，并通过车转表示灯确认道岔转向，或者在机车压入进路后自动搬动道岔确保前方不会挤岔。

一般的厂区信号联锁改造将直接取缔车转设备功能，直接对其进行传统计算机联锁系统改造。如何进一步实现保留厂区车转设备功能下的计算机联锁系统，实现智能化、自动化改造过程中厂区的生产效率，同时提高人工驾驶、无人驾驶并行的运输工作需求，值得进一步探索。

专利文献CN108415403A公开了一种计算机联锁数据采集控制安全处理方法，包括：1)独立时钟计算及校核；2)内存刷新；3)控制数据接收；4)控制数据接收超时校核；5)控制数据输出；6)输入数据安全采集及控制数据安全回采；7)计算系统校核字并发送、采集数据发送。

但是，专利文献CN108415403A存在不足之处是将计算机联锁布尔逻辑运算结果输出到轨旁设备中，轨旁设备中并无本地自主控制方式，信号联锁设备依赖于中控室或调度系统的指挥控制，无法因时因地调整控制模式；此外，专利文献CN108415403A也未在轨旁设备中未设置车转设备控制逻辑操作功能。

而本发明在轨旁设备中具有本地自主控制方式，并设置车转设备控制逻辑操作功能。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种厂区铁路与车转兼容的信号联锁方法和系统。

根据本发明提供的一种厂区铁路与车转兼容的信号联锁系统，包括：计算机联锁系统；

所述计算机联锁系统的工作状态包括：

中央联锁控制状态：令全部信号联锁设备都遵从电气集中规则工作，在指令下进行排路、锁闭、信号开启及持续设备状态检查；

中央车转控制状态：令全部信号联锁设备均由现场逻辑控制箱进行控制，由调度工指挥驾驶员依据车转指示灯对信号联锁设备进行控制，通过现场的操作杆、头部按钮或者背向开关的半自动控制搬动道岔设备。

优选地，所述计算机联锁系统包括的工作状态还包括：

中央联锁控制状态下的部分设备单体车转状态：全部信号联锁设备依旧遵从电气集中规则工作，在排路、锁闭、信号开启及持续设备状态检查中判断单个道岔设备是否处于车转状态下，车转状态下不允许控制室进路操作，只允许现场操作杆、头部按钮或者背向开关操作。

优选地，包括：信号联锁设备；

信号联锁设备的现场车转控制手段包括：信号机处方式、道岔前方式以及道岔后方式；

信号机处方式：使用操作杆，在机车进入相关进路之前观察车转指示灯查看将前进方向道岔状态，通过拨动操作杆下发信号至道岔控制箱搬动道岔，作为人工驾驶机车选择进路手段；

道岔前方式：使用头部按钮，在机车将进入道岔区段处通过按下按钮下发信号至道岔控制箱搬动道岔，作为机车转线作业控制手段；

道岔后方式：使用背向开关，在机车背向压入道岔邻近区段时直接触发背向开关，自动往道岔控制箱下发搬动道岔指令，作为机车安全驾驶防止挤岔的自动控制手段。

优选地，所述计算机联锁系统包括：信号联锁功能模块；所述信号联锁功能模块包括：

权限控制模块：切换中央联锁控制状态、中央车转控制状态；中央联锁控制状态下分为接收集中调度系统指令的自律模式和接收人工控制指令的非常站控模式；切换到中央车转控制状态下信号联锁设备故障导向安全侧。

优选地，在信号联锁设备的自律控制和非常站控模式之外，保留了车转道岔设备的中央联锁、中央车转、本地车转控制方式。

优选地，采用内置PLC的道岔控制箱权限控制逻辑，根据生产需求于控显机远程切换车转设备转辙机的中央联锁、中央车转以及本地车转的控制方式，并使用地面操作杆、头部按钮以及背向开关设备对车转道岔自动搬动控制。

优选地，采用计算机联锁系统的车转权限下的联锁控制逻辑，根据生产需求使用中央车转控制状态启用全部道岔的车转功能并由机车司机执行运输任务，使用中央联锁控制状态下执行联锁控制的同时兼容部分道岔的车转控制方式。

优选地，所述信号联锁功能模块还包括如下任一个或任多个功能模块：

上电解锁模块：计算机联锁系统故障或断电后在安全原则下令所有联锁设备进入锁闭状态，人工确认上电解锁后重新启用计算机联锁系统；

建立进路模块：根据自动进路发出进路请求或者人工排列进路请求，不存在敌对信号侵限占用的条件情况下进行选排，动作道岔、进路对应道岔、轨道电路状态正确，则建立进路；

进路锁闭模块：进路建立成功，则检查进路锁闭条件是否满足，在满足时对涉及轨道电路、信号机、转辙机进行锁闭，并给出进路锁闭变量及提示信息；

信号开放模块：检查信号开放条件是否满足，满足时形成防护进路的信号机的开放指令；在信号开放后，不间断地检查信号开放条件，条件满足时使信号保持开放，否则使信号关闭；

信号重开模块：进路建立、信号开放成功后，当信号联锁设备出现故障或操作错误后信号自动关闭，在人工确认问题消缺后执行信号重开，若信号联锁设备恢复正常则开启信号；

进路自动解锁模块：进路建立、信号开放成功后，信号联锁设备正常时车辆驶入、驶离或折返作业出清后进路自动解锁或折返解锁；

人工延时解锁进路模块：进路自动解锁失败后，由人工确认解锁后可进行人工延时解锁进路；

人工取消进路模块：进路选取后调度计划变更由人工确认取消进路；

区段故障解锁模块：锁闭区段在设备故障或错误行驶的情况下会自动解锁失败，人工确认解锁对应区段；

道岔单独操纵模块：道岔设备总定位、总反位、单体联锁、单体车转、单独锁闭及单独解锁操作控制；

信号联锁设备挂牌和摘牌模块：区段、信号机、道岔的检修挂牌和摘牌。

优选地，信号联锁功能模块的各个功能模块在中央联锁控制状态下由集中调度系统或人工调度控制；

信号联锁功能模块的各个功能模块在中央车转控制状态下，相关信号联锁设备则由下位设备逻辑控制器进行处理控制。

根据本发明提供的一种厂区铁路与车转兼容的信号联锁方法，采用所述的厂区铁路与车转兼容的信号联锁系统进行信号联锁。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明实现了厂区地面信号联锁设备的联锁控制，对机车行驶过程的地面信号联锁设备联锁保护；

2、本发明可实现联锁设备的自律控制模式或非常站控模式下的无人驾驶机车，以及部分有人驾驶机车下的局部车转模式和全人工驾驶的总体车转模式；

3、本发明获得了灵活设备权限、保障行车安全、兼顾生产效率的技术效果。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为计算机联锁系统与配合系统之间的结构关系示意图。

图2为车转设备安装示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供的一种厂区铁路与车转兼容的信号联锁方法和系统，在计算机联锁系统中结合车转设备功能，既可以满足智能化、自动化控制的目标，又可以实现改造后厂区依旧可以实施人工介入生产，兼顾厂区的生产工作需求进行的兼容研发，提高信号联锁设备使用的可靠及高效，保障了钢铁厂区机车铁水调度运输的安全高效运转，具有较大的应用前景。

计算机联锁系统是通过对车站信号联锁设备的控制，实现联锁功能，保证行车安全和提高行车效率的实时控制系统。其功能依照故障-安全准则执行，支持高性能冗余机制、标准通讯协议接口、遵守6502电气信号控制标准以及简易的安装部署。

计算机联锁系统包括：信号联锁功能模块。信号联锁功能模块包括如下功能模块：

上电解锁模块：计算机联锁系统故障或断电后在安全原则下所有联锁设备进入锁闭状态，人工确认上电解锁重新启用计算机联锁系统。

权限控制模块：可切换中央联锁控制状态、中央车转控制状态，中央联锁控制状态下分为可接收集中调度系统指令的自律模式和接收人工控制指令的非常站控模式；切换到中央车转控制状态下信号联锁设备状态导向安全侧。

建立进路模块：根据自动进路发出进路请求或者人工排列进路请求，判断是否存在敌对信号，侵限占用情况，符合条件情况下进行选排，动作道岔，进路对应道岔、轨道电路状态正确，则建立进路。

进路锁闭模块：进路建立成功，检查进路锁闭条件是否满足，若满足时对涉及轨道电路、信号机、转辙机进行锁闭，并给出进路锁闭变量及提示信息。

信号开放模块：检查信号开放条件是否满足，满足时形成防护进路的信号机的开放指令。在信号开放后，不间断地检查信号开放条件，条件满足时使信号保持开放，否则使信号关闭。

信号重开模块：进路建立、信号开放成功后，当信号联锁设备出现故障或操作错误后信号自动关闭，在人工确认问题消缺后可执行信号重开，若信号联锁设备恢复正常则开启信号。

进路自动解锁模块：进路建立、信号开放成功后，信号联锁设备正常时车辆驶入、驶离或折返作业出清后进路自动解锁或折返解锁。

人工延时解锁进路模块：进路自动解锁失败后，由人工确认解锁后可进行人工延时解锁进路。

人工取消进路模块：进路选取后调度计划变更可由人工确认取消进路。

区段故障解锁模块：锁闭区段在设备故障或错误行驶的情况下会自动解锁失败，人工确认解锁对应区段。

道岔单独操纵模块：道岔设备总定位、总反位、单体联锁、单体车转、单独锁闭及单独解锁操作控制。

信号联锁设备挂牌和摘牌模块：区段、信号机、道岔的检修挂牌和摘牌。

信号联锁功能模块的各个功能模块在中央联锁控制状态下可以由集中调度系统或人工调度控制，而在中央车转控制状态下，相关信号联锁设备则由下位设备逻辑控制器进行处理控制，在不同的控制状态下，计算机联锁系统分为三种工作状态：

中央联锁控制状态：全部信号联锁设备都遵从6502电气集中规则工作，在指令下进行排路、锁闭、信号开启及持续设备状态检查；

中央车转控制状态：全部信号联锁设备均由现场逻辑控制箱进行控制，由调度工指挥驾驶员依据车转指示灯对信号联锁设备进行控制，通过现场的操作杆、头部按钮或者背向开关的半自动控制搬动道岔设备；

中央联锁控制状态下的部分设备单体车转状态：全部信号联锁设备依旧遵从6502电气集中规则工作，在排路、锁闭、信号开启及持续设备状态检查中判断单个道岔设备是否处于车转状态下，车转状态下不允许控制室进路操作，只允许现场操作杆、头部按钮或者背向开关操作。

相关信号联锁设备的现场车转控制手段主要对应于不同的生产工况设立，分为信号机处方式、道岔前方式以及道岔后方式：

信号机处方式：可使用操作杆，在机车进入相关进路之前观察车转指示灯查看将前进方向道岔状态，通过拨动操作杆下发信号至道岔控制箱搬动道岔，作为人工驾驶机车选择进路手段。

道岔前方式：可使用头部按钮，在机车将进入道岔区段处通过按下按钮下发信号至道岔控制箱搬动道岔，作为机车高效转线作业控制手段。

道岔后方式：可使用背向开关，在机车背向压入道岔邻近区段时直接触发背向开关，自动往道岔控制箱下发搬动道岔指令，作为机车安全驾驶防止挤岔的自动控制手段。

本发明在计算机联锁系统中结合车转设备功能，既可以满足智能化、自动化控制的目标，又可以实现改造后厂区依旧可以实施人工介入生产，提高信号联锁设备使用的可靠及高效。

本发明实现信号联锁设备联锁安全防护功能的基础上，对车转设备实现权限控制的兼容，在联锁设备的自律控制和非常站控模式之外，保留了车转道岔设备的中央联锁、中央车转、本地车转控制方式，并提高厂区内无人机车与有人机车同时工作时的综合运输效率。

本发明采用了内置PLC的道岔控制箱权限控制逻辑，可以根据生产需求于控显机远程切换车转设备转辙机的中央联锁、中央车转以及本地车转的控制方式，并可使用地面操作杆、头部按钮以及背向开关设备对车转道岔自动搬动控制。

本发明采用了计算机联锁系统的车转权限下的联锁控制逻辑，可以根据生产需求使用中央车转控制方式启用全部道岔的车转功能并由机车司机执行运输任务，使用中央联锁控制方式下执行联锁控制的同时兼容部分道岔的车转控制方式。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

本发明还是提供一种厂区铁路与车转兼容的信号联锁方法，采用所述的厂区铁路与车转兼容的信号联锁系统进行信号联锁。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。