在铁路信号中,联锁是由一系列信号装置组成的系统,当进路已设定、锁定并检测到安全组合时,才允许列车获得前进授权,从而防止列车冲突。
联锁系统的主要功能是对位于其负责区域内的每一个进路进行设置和锁定,以保证轨道上的行车安全。
设置进路是指根据信号员或时刻表系统的要求,将每个道岔驱动到正确的位置,将其锁定在该位置,并保持这种锁定,直到列车通过进路。
联锁安全逻辑主要通过联锁表来实现。联锁表是一组必须遵守的规则和约束条件,是对联锁责任区域的抽象规范。联锁控制表的设计原则是,除非要使用的进路被证明是安全的,否则不可能显示出继续前进的信号。这样,在联锁系统放行之前,其他列车不允许进入冲突的线路。
多年来,随着技术的不断发展,这种功能的实现方式越来越多。
机械联锁
机械联锁通过单个杠杆的移动对铁路区域进行控制,这些杠杆通过导线和杆子与信号灯、道岔、平交道口或障碍物进行物理连接。
在使用机械联锁控制的区域内,铁路的轨道旁边穿插着几个建筑物(信号塔),里面有手动或遥控操作的信号杆。
即使这是一个古老的解决方案,机械联锁(包括手动和遥控)仍在英国干线铁路网中运行,特别是在农村地区和不繁忙的线路。
继电器联锁
在进路继电器联锁(RRI)中,控制规则是通过电子继电器的布尔逻辑实现的。
数以千计的继电器分别与属于联锁控制区域的各个轨道设备相连。每个轨道设备被赋予两个不同的值,这样它的状态就可以用布尔值来编码(如开关的正常/反转,轨道电路的清除/占用,可以理解为二进制)。
与轨道相连的整套继电器的电子状态确定了某一瞬间的 "铁路状态",它代表了联锁系统的输入值。
建立进路或取消进路的命令是以按钮的形式从站长控制台(控制面板)上发出的。当命令下达后:
1)继电器联锁检查命令是否安全,并且
2)它激活了一组连贯的继电器,通过继电器状态锁定所要求的进路。
继电器电路是以联锁表为输入文件,以联锁规则为逻辑建立的。联锁表决定了列车在站场内可能的运动及其与其他车站的关系。
在一个典型的继电器联锁装置中,用于实现这种类型的逻辑的继电器数量是数以千计的。这意味着布线、安装调试和维护的高成本和高耗时。
固态联锁(来自英国的解决方案)
固态联锁(SSI)系统最早开发于20世纪80年代,由英国铁路公司、GEC(现在的阿尔斯通公司)和西屋公司(后来被英维思和现在的西门子铁路自动化公司收购)联合开发。
固态联锁是利用电子技术取代传统继电器建立的联锁系统,它使用了和进路继电器联锁中的相同联锁规则或控制方程。
进路继电器联锁中用于形成逻辑电路的继电器被软件变量所取代,只需要最后的输出驱动继电器。处理器使用互锁方程评估虚拟继电器(软件变量)的位置,这些方程现在以数字化的形式或以算法、布尔方程或状态图的形式存在处理器存储器中。控制规则方程被修改为软件算法并存储在嵌入式系统存储器中。
固态联锁意味着与最古老的技术相关的几个优点,包括:
- 占用空间最小
- 整个逻辑电路都在软件中进行模拟
- 节省了继电器接线费用
- 安装时间大大缩短
- 维护非常简单
- 软件的验证和评估有一个正式的文件化流程
一些特定系统的过时表明,未来固态联锁装置的部署将非常有限。不过,目前有两家厂商拥有专有的 "下一代 "类似固态联锁的产品,分别称为Westlock(西门子铁路自动化公司)和Smartlock(阿尔斯通)。这些产品与经典的固态联锁数据和轨旁设备向后兼容,适合未来ETCS的部署。
基于计算机的联锁(CBI或CI)
计算机联锁是最现代的信号联锁产品的总称,通过计算机而非旧技术实现。
现代化的CBI可以确保更高的可用性、可靠性和安全性。
云联锁
云联锁是近几年由西门子提出的概念。云联锁通过无线网络将控制命令下发到道岔、信号机、计轴等轨旁元件,同时这些轨旁元件通过无线网络将各自的状态信息传送到中央联锁计算机。
云联锁可以大幅减少线缆的使用以及由此带来的维护和故障。其本质仍然是基于计算机的联锁。
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