李帅

摘要：铁路信号计算机联锁系统是是负责行车进路建立铁路行车核心控制设备，系统只要功能是保障铁路站场道岔、信号机、轨道电路等室外安全设备之间按照联锁规则稳定工作，确保列车、车列安全运行。

关键词：铁路信号;分布式运算;联锁系统

现有铁路信号计算机联锁系统的操作指挥权限主要由车站掌握，所有联锁设备均设置于铁路车站机械间内，操作人员为车站值班人员，铁路司机被动接受车站值班人员遥控指挥，根据地面信号机显示和车站值班人员口令进行行车作业。铁路司机与车站值班人员之间使用语音设备互相呼唤应答，相互确认，程序繁琐，效率低下。

为解决上述问题，本文论述了一套一种基于网络和分布式运算的车地联合计算机联锁系统（后文简称“本系统”），系统通过运用先进的高速通信技术和大数据运算技术，将联锁进路选择权限交给铁路司机，通过设置运行授权设备实现不同列车、车列共同运行的安全检查，达到提高作业效率，减少人力投入的目的。

本系统具有构思新颖、结构稳定、安全可靠、操作简单、维护便利、运行成本低的特点。

正文：

本系统包括联锁执行设备、核心运算设备、运行授权设备、无线通信设备和车载控显设备。本系统中将联锁执行设备、核心运算设备和运行授权设备统称为地面联锁设备，将无线通信设备简称为通信设备，将车载控显设备简称为车载设备。其中联锁执行设备是为实现计算机联锁驱动和采集电路的设备，联锁核心运算设备是为实现计算机联锁系统安全逻辑运算的设备，运行授权设备是为协调不同车载设备之间操作命令优先级顺序的设备，无线通信设备是实现车载操作设备与地面联锁设备之间高速数据交换的设备，车载控显设备是提供给司机操作联锁系统选择机车运行进路和反馈铁路车站站场信号设备状态的设备。

系统的设备拓扑结构图如下：

在本系统中，联锁执行设备，用来控制室外铁路站场上的转辙机、信号机、轨道电路等设备，与上述设备使用铁路信号专用电缆连接。上述铁路站场上的转辙机、信号机、轨道电路等设备不在本文中描述。

联锁执行设备通过冗余CAN总线与联锁核心运算设备连接、通信。

联锁核心运算设备，一方面接受联锁执行设备采集到的站场设备状态，反馈给车载控显备在其站场图形界面上显示出来;另一方面接收车载控显设备下发的经运行授权设备处理的操作命令，结合站场设备状态，运算输出安全的动作指令，输出给联锁执行设备。

联锁核心运算设备通过冗余以太网与运行授权设备连接、通信。

运行授权设备，一方面接收不同车载控显设备发来的操作命令进行，并根据实际站场设备状态对上述操作命令进行识别、记录、排序、授权、转发，实现操作命令的安全有序执行。

运行授权设备通过冗余光纤网络与无线通信设备连接。

无线通信设备，主要包含无线发送基站、数据链路和无线接收设备（设置于车载控显主机内），主要实现机车车辆位置数据、联锁控制、反馈数据的高速并发，低延时接收和安全傳输。无线通信设备连接车载设备和地面联锁设备，可以使用5G、集群通信等方式实现。

车载控显设备，主要包含液晶触摸屏和控显主机，其中控显主机为高性能工业计算机，集成无线通信终端和车辆定位设备，可以实现站场状态的实时显示、调度进路的选择、作业计划的接收与确认等调度指挥工作。车载控显设备的操作人为火车司机/副司机。

以一个实例来说明各设备的工作原理、数据传输过程和相关关键逻辑处理方法。

首先说明一下，铁路机车运行进路为数个基本进路组合而成，且基本进路会随着车辆作业的持续从头至尾逐一自动消除。机车的计划运行进路由车载控显设备选择并下发，运行授权设备将机车计划运行进路拆分为若干顺序的基本进路，并给联锁核心运算设备逐条下发基本进路开放命令;原则运行授权设备上在机车在前一个基本进路上作业时下发后一个基本进路的开放命令。

一般来说，一个铁路站场有数台机车同时作业，每台机车将装备一套车载控显设备;车载的控显主机中的机车定位设备会实时获取机车位置信息，通过通信终端和无线通信设备将三台机车的位置信息发至运行授权设备中;联锁执行设备实时采集站场所有的室外设备状态（道岔方向、信号机灯光、轨道电路占用出清等），通过冗余CAN总线上传至联锁核心运算设备，在通过冗余以太网，经运行授权设备转发，经无线通信设备发送至车载控显设备，显示在触摸屏上。

联锁核心运算设备拆分长进路为一系列基本进路，通过对进路的冲突分析，结合司机的进路终端选择结果，采用优先级智能算法，实现基本进路的优化开放，实现整个站场的智能调度。因核心运算设备的智能算法为技术机密，本文不做深入论述。

结语：

在如今的铁路运输调度系统领域，减员增效的要求越来越急迫，长期受制于固有思维的传统计算机联锁系统则成为减员增效的“深水区”，一直无有效的方案提出。本文从一个新颖的角度提出了一个解决方案，通过运用高速网络和智能分布运算技术，在确保设备运行安全与效率提高的前提下，实现了调度人员的精简，达到了相关管理部门的要求，产生了较为明显的经济和社会效益。

参考文献

[1]赵梦瑶. 基于分布式全电子联锁的智能转辙机研究[D].中国铁道科学研究院，2018.

[2]张帅.铁路信号集中监测系统结合部维修浅析[J].内蒙古科技与经济，2017（19）：85-86.