摘要：安全聯(lián)鎖系統(tǒng)通過(guò)聯(lián)鎖控制來(lái)保證檢修庫(kù)內(nèi)人員的人身安全和維修設(shè)備的正常工作。本文主要介紹了國(guó)內(nèi)動(dòng)車段安全連鎖系統(tǒng)的性能特點(diǎn)，以及力控監(jiān)控組態(tài)軟件在該系統(tǒng)中的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：車輛段 動(dòng)車段 安全連鎖系統(tǒng) 力控 監(jiān)控組態(tài)軟件

　　Abstract: Safety interlocking system is used for assuring the personal safety in maintenance shed and proper functioning of servicing device by interlocking control. This paper describes the performance characteristics of safety interlocking system for multiple unit train in China and the application of Forcecontrol configuration software in system.

　　Key words: car depot; multiple unit train depot; safety interlocking system; Forcecontrol; configuration software

1.概述

　　隨著高速列車和城市輕軌線路的飛速發(fā)展，車輛段的檢修工作顯得日益復(fù)雜、繁忙。由于庫(kù)內(nèi)安裝有上千伏的高壓接觸網(wǎng)以及不同設(shè)備交叉作業(yè)之間存在安全隱患，即使是瞬息間的失神或輕微的判斷錯(cuò)誤都有可能造成嚴(yán)重的后果。采用了鐵路行業(yè)聯(lián)鎖控制的概念，為防止工傷事件或設(shè)備嚴(yán)重?fù)p失的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。通常情況下，安全聯(lián)鎖系統(tǒng)由保證平臺(tái)登頂作業(yè)人員人身安全的門(mén)禁子系統(tǒng)，車輛出入庫(kù)信號(hào)和警示子系統(tǒng)，保護(hù)設(shè)備安全的電氣聯(lián)鎖控制子系統(tǒng)，PLC網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)控制子系統(tǒng)、視頻監(jiān)控子系統(tǒng)組成。由于作業(yè)庫(kù)內(nèi)的作業(yè)需求不同以及檢修作業(yè)的防護(hù)等級(jí)存在差異，安全聯(lián)鎖系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)從安全可靠性、經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性來(lái)綜合考慮設(shè)備的布局和相關(guān)設(shè)備的聯(lián)鎖控制關(guān)系。

2.安全聯(lián)鎖系統(tǒng)在動(dòng)車段的設(shè)備布局

2.1動(dòng)車段安全聯(lián)鎖系統(tǒng)布局

　　1）動(dòng)車段檢查庫(kù)適用于動(dòng)車車輛運(yùn)行3萬(wàn)公里以內(nèi)，對(duì)動(dòng)車車頂、車底進(jìn)行檢查、維護(hù)和保養(yǎng)工作。檢查庫(kù)內(nèi)檢修作業(yè)非常頻繁，檢修人員數(shù)量大、檢修種類繁多。尤其是車頂檢修作業(yè)，涉及檢修人員的人身安全，工作前必須使接觸網(wǎng)斷電。

　　庫(kù)外25米處設(shè)有入庫(kù)信號(hào)燈，庫(kù)大門(mén)處設(shè)有出庫(kù)信號(hào)燈。3層檢修平臺(tái)入口設(shè)有電磁門(mén)禁鎖和門(mén)禁指示燈，檢修人員使用經(jīng)過(guò)授權(quán)的門(mén)禁卡才能上下三層檢修平臺(tái)。庫(kù)前端設(shè)有電控箱，可對(duì)庫(kù)外隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。視頻監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)庫(kù)內(nèi)和庫(kù)前的攝像頭對(duì)隔離開(kāi)關(guān)和庫(kù)內(nèi)人員作業(yè)進(jìn)行監(jiān)視控制。其布局如下圖1所示：

圖１　列位安全聯(lián)鎖設(shè)備布置圖

　　2）動(dòng)車段中修庫(kù)適用于動(dòng)車車輛每運(yùn)行30萬(wàn)公里，主要對(duì)動(dòng)車走行部進(jìn)行更換、維修工作。庫(kù)內(nèi)除檢查庫(kù)的檢修平臺(tái)外，還設(shè)有固定式架車機(jī)、移動(dòng)式架車機(jī)、天車、側(cè)移式接觸網(wǎng)等設(shè)備。除檢查庫(kù)的安全聯(lián)鎖設(shè)備以外，將這些設(shè)備納入到聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中。例如：天車和側(cè)移式接觸網(wǎng)之間互鎖，不允許同時(shí)動(dòng)作；移動(dòng)式架車機(jī)和固定式架車機(jī)的復(fù)位信號(hào)作為允許車輛動(dòng)作的必要條件。

　　3）動(dòng)車段臨修庫(kù)適用于動(dòng)車臨時(shí)更換單個(gè)轉(zhuǎn)向架或輪對(duì)以及對(duì)車輪進(jìn)行鏇輪操作時(shí)。庫(kù)內(nèi)除側(cè)移式接觸網(wǎng)外，還設(shè)有鏇輪機(jī)、換轉(zhuǎn)向架機(jī)等設(shè)備。其中，鏇輪機(jī)、換轉(zhuǎn)向架機(jī)的軌道復(fù)位信號(hào)作為允許車輛動(dòng)作的條件納入到了安全聯(lián)鎖控制中。   

3.系統(tǒng)體系架構(gòu)

　　隨著工業(yè)控制自動(dòng)化的不斷提高和計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，用戶往往希望能夠從復(fù)雜的按鈕操作中解脫出來(lái)，利用計(jì)算機(jī)的人機(jī)界面更直觀、更快捷的了解信息和進(jìn)行操作。動(dòng)車段內(nèi)的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)其底層設(shè)備種類繁多、邏輯關(guān)系復(fù)雜、系統(tǒng)響應(yīng)速度要求快，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制子系統(tǒng)和PLC網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)的運(yùn)用能夠有效的解決這些難題。

　　力控監(jiān)控組態(tài)軟件整體的開(kāi)放性，工程師可基于產(chǎn)品進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，通過(guò)開(kāi)放式接口，開(kāi)發(fā)其自己的應(yīng)用系統(tǒng)，它可方便地與標(biāo)準(zhǔn)程序和用戶程序組合在一起使用，建立人機(jī)界面，精確地滿足實(shí)際需要。

　　動(dòng)車段的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)利用調(diào)度室的PLC主站和每股道的PLC子站通過(guò)CC-LINK線組成的網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行通訊，從而控制系統(tǒng)中的信號(hào)燈、顯示屏、閃爍燈等各項(xiàng)設(shè)備。并將這些信息通過(guò)PLC主站的I/O Driver傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的力控監(jiān)控組態(tài)軟件上，使操作人員可以直觀的在計(jì)算機(jī)界面上進(jìn)行操作，包括車輛出入庫(kù)信號(hào)與警示畫(huà)面顯示，各個(gè)信號(hào)燈狀態(tài)顯示，各個(gè)保護(hù)設(shè)備的連鎖狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)，以及從PLC傳輸過(guò)來(lái)的其他數(shù)據(jù)參數(shù)。

　   門(mén)禁子系統(tǒng)設(shè)有專門(mén)的門(mén)磁控制器，安裝在各個(gè)檢查庫(kù)，數(shù)據(jù)通過(guò)專線傳輸?shù)介T(mén)磁總控器，所有門(mén)禁數(shù)據(jù)可在專設(shè)的門(mén)禁計(jì)算機(jī)中顯示。同時(shí)PLC主站可調(diào)取門(mén)磁總控器的數(shù)據(jù)，上傳到力控監(jiān)控組態(tài)軟件實(shí)時(shí)顯示各個(gè)門(mén)禁的狀態(tài)。

　　視頻監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置，通過(guò)硬盤(pán)錄像機(jī)將攝像頭的實(shí)時(shí)圖像傳輸?shù)秸{(diào)度室的視頻服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)各個(gè)檢修段的實(shí)時(shí)圖像監(jiān)控。圖2所示為系統(tǒng)架構(gòu)圖。

圖２　系統(tǒng)架構(gòu)圖

3.1車輛出入庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)用

　　動(dòng)車段的調(diào)度控制分為段調(diào)度中心和庫(kù)內(nèi)調(diào)度室兩部分。動(dòng)車入庫(kù)前，會(huì)先將車輛?？吭谌霂?kù)信號(hào)燈外，并利用通信設(shè)備與庫(kù)內(nèi)調(diào)度室聯(lián)系。調(diào)度員在收到入庫(kù)請(qǐng)求，向段調(diào)度中心請(qǐng)示并確認(rèn)庫(kù)內(nèi)線路安全后，按下入庫(kù)指示按鈕。這時(shí)入庫(kù)信號(hào)被開(kāi)放，司機(jī)根據(jù)白色信號(hào)燈入庫(kù)進(jìn)行作業(yè)。動(dòng)車出庫(kù)時(shí)，庫(kù)內(nèi)調(diào)度員與段內(nèi)調(diào)度中心聯(lián)系，確認(rèn)并獲批準(zhǔn)后，出庫(kù)信號(hào)燈落白燈，動(dòng)車車輛方可出庫(kù)。

　　力控監(jiān)控組態(tài)軟件通過(guò)其方便友好的開(kāi)發(fā)環(huán)境、面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)，使組態(tài)工作量大大降低。畫(huà)面中根據(jù)車輛出入庫(kù)系統(tǒng)要求，可按不同檢查庫(kù)和不同股道分別動(dòng)態(tài)顯示庫(kù)內(nèi)外進(jìn)、出車位狀態(tài)，隔離開(kāi)關(guān)狀態(tài)，各個(gè)信號(hào)燈狀態(tài)，以及各項(xiàng)報(bào)警狀態(tài)。畫(huà)面色彩生動(dòng)，動(dòng)畫(huà)效果真實(shí)流暢，使得現(xiàn)場(chǎng)工程師直觀的了解車輛出入庫(kù)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

3.2門(mén)禁系統(tǒng)應(yīng)用

　　動(dòng)車段安全監(jiān)控系統(tǒng)中，門(mén)禁控制子系統(tǒng)中的電磁鎖由調(diào)度室內(nèi)的門(mén)禁計(jì)算機(jī)控制。當(dāng)接觸網(wǎng)無(wú)電并且接地桿接地良好時(shí)，門(mén)禁計(jì)算機(jī)自動(dòng)將作業(yè)門(mén)的電磁鎖打開(kāi)，同時(shí)門(mén)禁指示燈綠燈亮。檢修作人員可在調(diào)度室登記領(lǐng)取門(mén)禁卡后進(jìn)入檢修平臺(tái)作業(yè)。當(dāng)接觸網(wǎng)有電時(shí)，門(mén)禁計(jì)算機(jī)將所有作業(yè)門(mén)的電磁鎖鎖閉，同時(shí)作業(yè)門(mén)指示燈紅燈亮，此時(shí)即使有門(mén)禁卡也無(wú)法打開(kāi)作業(yè)門(mén)，保證了檢修人員的人身安全。圖3所示為動(dòng)車段保護(hù)人身安全的安全聯(lián)鎖子系統(tǒng)。

圖3：動(dòng)車段保護(hù)人身安全的安全聯(lián)鎖子系統(tǒng)

　　門(mén)禁控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可同時(shí)通過(guò)PLC總站匯總到力控監(jiān)控組態(tài)軟件平臺(tái)，可實(shí)時(shí)顯示出入庫(kù)車輛人員的門(mén)禁卡號(hào)，生成各類工作日志報(bào)表，為日后的數(shù)據(jù)匯總分析提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)支持。

3.3 計(jì)算機(jī)和PLC網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)的應(yīng)用

　　利用PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)和力控組態(tài)軟件相結(jié)合的這種控制模式具有以下幾種特點(diǎn)：

　　1）便捷性：由PLC組成的網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、邏輯運(yùn)算和輸出，以靈活多樣的“組態(tài)方式”來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)集成，將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，縮短了自動(dòng)化工程師的系統(tǒng)集成的時(shí)間，大大的提高了集成效率。

　　2）直觀性：安全聯(lián)鎖系統(tǒng)的列車進(jìn)入庫(kù)狀態(tài)、信號(hào)燈、接觸網(wǎng)有無(wú)電、大門(mén)信號(hào)和爆閃燈等功能都以圖片或動(dòng)畫(huà)的形式綜合體現(xiàn)在力控組態(tài)軟件的控制界面上。同時(shí)，各種工位的狀態(tài)顯示欄和操作按鈕都有序的排列在控制界面的下方。系統(tǒng)的狀態(tài)提示和控制操作可以在同一界面進(jìn)行操作。圖4所示為安全連鎖系統(tǒng)控制界面。

　　可生成各個(gè)數(shù)據(jù)的日?qǐng)?bào)表，月報(bào)表及年報(bào)表，且可生成分時(shí)等特殊報(bào)表的功能。任意組合用戶測(cè)量趨勢(shì)、測(cè)量參數(shù)累計(jì)、故障時(shí)段等趨勢(shì)記錄通過(guò)打印機(jī)打印輸出。

　　3）可擴(kuò)充性：當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級(jí)。例如:在動(dòng)車段現(xiàn)場(chǎng)，用戶可能需要將一些其他設(shè)備納入聯(lián)鎖控制關(guān)系，這時(shí)對(duì)PLC內(nèi)部程序進(jìn)行修改，同時(shí)力控監(jiān)控組態(tài)軟件支持遠(yuǎn)程部署，可以在線修改參數(shù)，適合多人協(xié)作開(kāi)發(fā)，構(gòu)建典型的分布式應(yīng)用，可以同步構(gòu)建歷史站、事件服務(wù)器、報(bào)警服務(wù)器等多種應(yīng)用模式。專門(mén)配備了遠(yuǎn)程部署—服務(wù)器以及遠(yuǎn)程部署—客戶端工具。

　　4）易維護(hù)性：整套系統(tǒng)易于維護(hù)便于升級(jí)，力控監(jiān)控組態(tài)軟件預(yù)留數(shù)據(jù)交互接口，可以為更高一級(jí)調(diào)度中心的數(shù)據(jù)平臺(tái)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，從而輕松搭建全省乃至全國(guó)的動(dòng)車段安全系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心。

4.結(jié)語(yǔ)

　　隨著高速鐵路和城市軌道交通的不斷發(fā)展，安全聯(lián)鎖系統(tǒng)將得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在進(jìn)行安全聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)根據(jù)用戶的要求合理的考慮系統(tǒng)的布置方案，同時(shí)要盡量減少控制設(shè)備邏輯關(guān)系的復(fù)雜程度、提高控制系統(tǒng)的可靠性，也要兼顧采購(gòu)設(shè)備和安裝工程的經(jīng)濟(jì)性。