浅谈PLC在铁路信号微机联锁控制系统中的应用

PhilSisson

摘 要：相较于传统的继电电气集中系统，铁路信号微机联锁系统具备可靠性高、安全性好、综合效益优秀、综合性能强等特点，这些就使得近年来铁路信号微机联锁系统的应用日渐广泛化。而微型计算机近年来仿真系统的应用，使得铁路信号的管理满足了运输的安全、可靠和高效的要求，本文就对PLC在铁路信号微机联锁控制系统中的应用进行分析探讨。
关键词：PLC；铁路信号；微机联锁控制系统；应用
1 前言
我国是人口大国，每年铁路的乘坐率也是世界上最高的，随着社会经济的不断发展人们对于铁路运输的安全要求也在不断的提高，在这种背景下，各地的铁路部门均开始进行对铁路信号控制系统等一系列的改革和完善。现如今，微机联锁仿真系统逐渐取代传统的继电式电气集中控制系统并逐渐应用众多的铁路车站。
2 采用PLC的微机联锁控制系统设计
2.1 微机联锁控制系统的总体框架
微机联锁控制系统结构的安全联锁结构主要分成3层，第一层是控制机，该层的控制机一般采用具有非常高可靠性的工业控制微机，其还要保证后期在使用过程中的扩充，因此会适当的预留一些通信接口；第二层是联锁机，目前在几乎所有的车站联锁机均使用的是西门子可编程控制器，即S7-300；第三层主要是连接在室内的一些电源屏和接口柜等设备。
2.2 微机联锁控制系统中PLC的应用
2.2.1 PLC的功能
信号的收集和处理，联锁的运算，控制信息的输出，信号开放的保持情况，与上位机的信息交换等。具体的流程即首先搜集站场的所有信号，如信号机的关闭和开放，道岔的定、反位等讯息，然后接到命令之后做出相应的处理开放或者关闭信号机，实现道岔的定位和反位等，再后进行联锁条件的检查，在信号的输出控制时必须保证联锁运算所得的结果要和上位机的命令一致。
2.2.2 PLC的通信和软件设计
通信主要包括两个内容，首先是要进行通信的连接，然后就是通信的实现，连接时一定要遵循PPI等相关的协议。在对PLC软件进行设计时要遵循以下三项原则：实时性、安全性和可靠性。微机联锁仿真控制系统的实时性，主要是实现列车在站场内的运行的控制操作，当列车的状态在发生变化时，该控制系统也会产生相应的信号输出和与之对应的反应，从而能够保证列车的正常行驶；安全性主要出于对运行故障和故障导向的考虑，比如软件在运行的过程中突然失效或者崩溃，为防止安全事故的发生系统必须能够让列车立即停止运行，各种各样信号信息也都在此时显示为禁止或者关闭；可靠性主要是根据列车运行的实际情况来不断的提升安全可靠性能。
3 微机联锁仿真系统安全性评估
3.1 可靠性和安全性的估算
铁路信号系统的主要特性就是安全性和可靠性，对于微机联锁仿真控制系统的安全性和可靠性需要进行系统科学的评估，合格之后方可能进行使。近年来在容错技术的发展的带动下，计算机和电子数字技术也开始广泛应用与铁路信号控制的领域，通过对容错技术的应用能够更加深入全面地将微机联锁仿真控制系统的安全性和可靠性进行分析。所谓的系统可靠性即当时间和具体的条件一定的情况下该信号控制系统完成规定功能的能力便是可靠性；安全性的概念和可靠性有稍许的差别，指的是在系统运行过程中抑制危险因素的能力，对于计算机软件来说功能失效或者崩溃均是随机性的，所以在评估时主要考虑安全性和可靠性的概率特性。安全性和可靠性评估的过程非常的繁杂，因此在具体的评估时可以假定计算机及相关设备均完全可靠，这样的变量虽然无法使最终的计算结果准确度达到最高，但对于铁路信号控制所要求的准度却能很好的满足。计算的过程中失效率使用λ表示，在进行评估时λ的值我们取为10-4/h，那么在一定的时间t内故障发生的概率能够进行估算出来，相应的测评的周期内的故障发生率也可以通过计算估算出来，而这个估算出来的结果就是系统的可靠性和安全性。
3.2 故障检测覆盖率对于系统安全性和可靠性的影响
微机联锁仿真信号控制系统是未来铁路站场信号控制的发展方向，其应用的优势非常明显，可以通过设计和开发相应的PLC软件便能实现信号的控制操作，在系统的设计时可以根据不同列车站场的情况进行适当的改动，其灵活性好、软件的编程操作易于掌握，经过测评之后发现其性能良好。但是由于目前对于微机联锁信号控制系统的研究尚处于初级阶段，很多专业性较强的知识掌握的不是很熟練，因此可以先采用软硬件相结合的方式来实现站场内的信号的控制，随着科研的不断深入相信在不久的将来，国内的所有铁路站场内的信号控制系统完全可以实现微机联锁仿真控制系统。
4 结语
铁路信号微机联锁系统严格意义上并不属于电气集中联锁的高一级替代，这是由于铁路信号微机联锁系统具备强大的扩展功能，而这就为我国铁路运输自动化的实现打下了坚实基础。实际调研中发现，铁路信号微机联锁系统能够在实际应用中与机车安全控制系统、铁路运输信息管理系统实现紧密结合，可见该系统的作用之强。
参考文献：
[1]任栋.铁路信号微机联锁系统的管理与维护[J].信息通信，2014（09）：275.
[2]王法军.铁路信号微机联锁仿真系统初探[J].自动化与仪器仪表，2015（04）：207-208.