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，即使是瞬間的失神或輕微的誤判都有可能造成嚴(yán)重的后果,。采用鐵路行業(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
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)有電磁門禁鎖和門禁指示燈，檢修人員使用經(jīng)過(guò)授權(quán)的門禁卡才能上下3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：
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、更快捷地了解信息和進(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)運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制子系統(tǒng)和PLC網(wǎng)絡(luò)控制子系統(tǒng)能夠有效地解決這些難題,。
力控監(jiān)控組態(tài)軟件具有整體的開放性，工程師可基于產(chǎn)品擴(kuò)展系統(tǒng),，通過(guò)開放式接口,，開發(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)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，操作人員可以在計(jì)算機(jī)界面上直接操作,，包括車輛出入庫(kù)信號(hào)與警示畫面顯示,、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),、從PLC傳輸過(guò)來(lái)的其他數(shù)據(jù)參數(shù),。
門禁子系統(tǒng)設(shè)有專門的門磁控制器,，安裝在各個(gè)檢查庫(kù)，數(shù)據(jù)通過(guò)專線傳輸?shù)介T磁總控器,，所有門禁數(shù)據(jù)可在專設(shè)的門禁計(jì)算機(jī)中顯示,。同時(shí)PLC主站可調(diào)取門磁總控器的數(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)門禁的狀態(tài),。
視頻監(jiān)控系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)置,，通過(guò)硬盤錄像機(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)時(shí)監(jiān)控各個(gè)檢修段的圖像,。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)被開放,，司機(jī)根據(jù)白色信號(hào)燈進(jìn)行入庫(kù)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)方便友好的開發(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),。畫面色彩生動(dòng)，動(dòng)畫效果真實(shí)流暢,，現(xiàn)場(chǎng)工程師直觀地了解車輛出入庫(kù)的實(shí)時(shí)狀態(tài),。
3.2門禁系統(tǒng)應(yīng)用
動(dòng)車段安全監(jiān)控系統(tǒng)中，門禁控制子系統(tǒng)中的電磁鎖由調(diào)度室內(nèi)的門禁計(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),，門禁計(jì)算機(jī)自動(dòng)將作業(yè)門的電磁鎖打開,，同時(shí)門禁指示燈綠燈亮。檢修人員可在調(diào)度室登記領(lǐng)取門禁卡后進(jìn)入檢修平臺(tái)作業(yè),。當(dāng)接觸網(wǎng)有電時(shí),，門禁計(jì)算機(jī)將所有作業(yè)門的電磁鎖鎖閉，同時(shí)作業(yè)門指示燈紅燈亮,，此時(shí)即使有門禁卡也無(wú)法打開作業(yè)門,，保證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)車輛人員的門禁卡號(hào)，生成各類工作日志報(bào)表,，為日后數(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”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)化工程師系統(tǒng)集成的時(shí)間，大大提高了集成效率,。
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,、大門信號(hào)和爆閃燈等功能,，以圖片或動(dòng)畫的形式綜合體現(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,。
圖4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)記錄可通過(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),，不需作很多修改便可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。
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