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1  項目概況
    德興銅礦采礦場的原礦運礦鐵路單程運距9km，軌距為750mm，目前年運礦近1 300萬噸，約47 500趟次，日運輸原礦量達4萬噸，重車間隔為6分鐘一趟，每列由18節十立方米的礦車組成。每天發重車達 135列次，每趟運礦量多達270噸。有18組轉轍機，3個信號站。原 2#站和3#站的6502半自動化電氣集中信號系統運行了13年，已經老化需要更新改造。為了更好地適應采礦場特殊的運礦生產要求、安全運行要求和鐵路運行監督管理要求，充分利用當前高速發展的鐵路信號技術和計算機應用技術成果，德興銅礦對系統進行了更新改造，以期解決過去鐵運工段生產運行過程中所碰到的問題，實現鐵運工段的生產和安全管理水平的雙提高。
    根據德興銅礦技術人員提出的改造設計初步方案和技術要求，最終選擇如下：由北京和利時系統工程股份有限公司（以下簡稱為和利時公司）專門研制的、以核工業控制技術為核心的三取二表決聯鎖邏輯主機和可帶電熱拔插的智能I/O模板的硬件系統；中國鐵路通信信號研究院開發的微機聯鎖核心軟件（但需要和德興銅礦聯合開發相關支持軟件、嵌入微機聯鎖核心軟件）；調度監控系統軟件因與生產、管理等結合非常緊密，由德興銅礦自行開發。
2  系統構成功能特點實施方案
    系統設備構成：2#站為聯鎖計算機主機柜、綜合接口柜臺、微機電源屏、控制顯示設備、歷史監測設備各一套。3#站與2#站所配設備基本相同，只是ICM與OCM模板數量不同。1#站的6502電氣集中系統因使用時間較短，為節省費用留待二期改造。本次改造只增加一些信息接口設備（如聯鎖主機柜、信號采集設備、微機電源屏、歷史監測設備等，這
些設備二期改造時可繼續使用）以實現調監功能，還有連接各站信息的光纜及信號調制解調設備等。
    信號站主要功能：正確反映、記錄1#站6502電氣集中的信息；值班員可通過歷史站輸入各礦工、電機車司機個人信息、電機車號等管理信息；對自動閉塞區段進行全程監視，運行并記錄各區間的車速；值班員可以設定各區間車速的上下限；自動記錄并打印超過限值車輛實時信息；可以設定禁止發車時間或運行間隔時間；運算并記錄各區間的車速、違章車輛的實時信息；將違章闖紅燈的車號、時間記錄打印并報警；軌道衡的數據通過通訊站進入歷史站，可將各趟車的運礦量、運礦車號、放礦點等參數對應并進行統計，可供隨時查閱、打印、拷貝等。
    調度監督系統主要功能：監視車站自動閉塞和進路使用狀態；監視車站信號使用和車站岔道位置狀態；各站的站場畫面的回放功能；系統設備信息的統計、記錄、監視、報警；操作和生產運行信息統計和記錄。
? 聯鎖計算機（SIC）
    (1)  它由三臺自主開發的計算機（ICU）構成，以軟件完成三取二表決的三模松散耦合式故障安全計算機系統；
    (2)  三臺計算機完全獨立的運行相同程序。為了降低錯誤，三臺計算機錯開數微秒工作；
    (3)  當一臺表決不一致時，首先進行自診斷，當故障時，報警并停止聯鎖運算和控制，其它兩臺仍能正常工作；當診斷正常，在完成數據更新后重新投入工作。
? 輸入控制模板（ICM）與輸出控制模板（OCM）
共性：
    (1)  輸入模板均配置CPU，并有完善的故障診斷電路，具有板極在線自診斷功能，實現了智能化；
    (2)  輸入模板可雙冗余配置，具有冗余運行功能，冗余配置的主、備模板，可自動或手動切換，提高了系統安全性；
    (3)  采用雙斷輸入技術，有效解決因器件損壞以及混線帶來的安全問題；
    (4)  可帶電插拔。
    所不同的是，ICM采用時間冗余法檢查輸入值，實現故障安全輸入；OCM采用回讀技術，保證輸出信息正確，才能輸出。
    在實施方案上，既要保證不影響生產，又要充分利用現有設施。各站微機聯鎖改造工程新增的設備做到在現有機房內進行安裝調試，待舊設備拆除后調整出空間后再就位。信號通過DJ4型調度監督設備中的光電隔離采集設備進入雙機熱備DI模板，通過已有配線架來實現與連鎖系統對接。為不影響生產運輸，自制了一臺模擬配線架，該配線架與待割接的配線架接線編號方式完全對應，只是增加了一排調試用的發光二極管指示燈，通過事先模擬調試，發現并解決了設備硬件和軟件中存在的一些問題。實際割接時對號入座接入現有配線架，每站僅用2小時的正常列檢停車時間便順利完成了線路割接，實現了一次投運成功。
3  實施效果
    系統經過2002年為期一年的試運行檢驗，達到了設計要求。投入運行的前期，出現過一些因施工原因造成的網絡故障，例如因光纖固定不妥不能經受電機車運行過程中的震動，造成光纖插頭與集線器插座虛接。針對這種通信故障可能造成誤動作的設計缺陷，技術人員立即對通訊數據的處理程序和集線器的接頭工藝進行了改進，消除了隱患。
到目前為止，除了一些常規的維護性故障以外，整個系統工作穩定可靠。微機聯鎖系統安全性能優于原6520電氣集中系統的指標，最重要的是微機聯鎖軟件所具備的智能判斷功能徹底消除了誤辦敵對進路的人為操作失誤；預設的安全自動閉鎖、車速監測、歷史回放等功能的實現，給生產和安全的管理帶來了很大方便，有效地遏制了部分違章行為，方便了事故分析；監測系統增設的生產管理功能，對生產作業中全線設備的作業情況、各班生產人員的產量等都有完整真實的記錄，提高了管理的透明度。隨著員工們對微機聯鎖系統操作的逐漸了解和掌握，已能自覺執行系統規范的操作，運用調監系統的信息資料進行日常的生產運行管理。
    總之，這次運用現代高新技術對傳統的6502電氣集中鐵路信號系統進行改造取得了預期的效果：和利時公司的三取二表決聯鎖邏輯主機和智能I/O模板保證了系統硬件的先進性和升級換代的方便性；與中國鐵路通信信號研究院共同開發的微機聯鎖軟件保證了調度系統運行的安全可靠性，共同開發的調度監控軟件滿足了采礦場鐵運工段生產和安全管理要求的特殊性。該系統實現了對鐵路進行安全調度；實現了對全線生產運行情況進行記錄、查看、報警；實現了生產報表自動生成打印，并與礦局域網實現了互聯，達到了通過局域網遠程監控生產的目的。德興銅礦在全國同行業率先成功應用了先進的“三取二表決”聯鎖邏輯主機及調監系統，使鐵路運行及安全管理水平達到了全國同行業的領先水平，技術人員的業務技術能力也得到了鍛煉和提高。該系統應用過程中所解決的技術問題和研究成果可通過移植廣泛應用于國內其他具有鐵路運輸的礦山，具有很好的推廣價值。