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1  項(xiàng)目概況
    德興銅礦采礦場(chǎng)的原礦運(yùn)礦鐵路單程運(yùn)距9km，軌距為750mm，目前年運(yùn)礦近1 300萬噸，約47 500趟次，日運(yùn)輸原礦量達(dá)4萬噸，重車間隔為6分鐘一趟，每列由18節(jié)十立方米的礦車組成。每天發(fā)重車達(dá) 135列次，每趟運(yùn)礦量多達(dá)270噸。有18組轉(zhuǎn)轍機(jī)，3個(gè)信號(hào)站。原 2#站和3#站的6502半自動(dòng)化電氣集中信號(hào)系統(tǒng)運(yùn)行了13年，已經(jīng)老化需要更新改造。為了更好地適應(yīng)采礦場(chǎng)特殊的運(yùn)礦生產(chǎn)要求、安全運(yùn)行要求和鐵路運(yùn)行監(jiān)督管理要求，充分利用當(dāng)前高速發(fā)展的鐵路信號(hào)技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)成果，德興銅礦對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了更新改造，以期解決過去鐵運(yùn)工段生產(chǎn)運(yùn)行過程中所碰到的問題，實(shí)現(xiàn)鐵運(yùn)工段的生產(chǎn)和安全管理水平的雙提高。
    根據(jù)德興銅礦技術(shù)人員提出的改造設(shè)計(jì)初步方案和技術(shù)要求，最終選擇如下：由北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱為和利時(shí)公司）專門研制的、以核工業(yè)控制技術(shù)為核心的三取二表決聯(lián)鎖邏輯主機(jī)和可帶電熱拔插的智能I/O模板的硬件系統(tǒng)；中國(guó)鐵路通信信號(hào)研究院開發(fā)的微機(jī)聯(lián)鎖核心軟件（但需要和德興銅礦聯(lián)合開發(fā)相關(guān)支持軟件、嵌入微機(jī)聯(lián)鎖核心軟件）；調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)軟件因與生產(chǎn)、管理等結(jié)合非常緊密，由德興銅礦自行開發(fā)。
2  系統(tǒng)構(gòu)成功能特點(diǎn)實(shí)施方案
    系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成：2#站為聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)主機(jī)柜、綜合接口柜臺(tái)、微機(jī)電源屏、控制顯示設(shè)備、歷史監(jiān)測(cè)設(shè)備各一套。3#站與2#站所配設(shè)備基本相同，只是ICM與OCM模板數(shù)量不同。1#站的6502電氣集中系統(tǒng)因使用時(shí)間較短，為節(jié)省費(fèi)用留待二期改造。本次改造只增加一些信息接口設(shè)備（如聯(lián)鎖主機(jī)柜、信號(hào)采集設(shè)備、微機(jī)電源屏、歷史監(jiān)測(cè)設(shè)備等，這
些設(shè)備二期改造時(shí)可繼續(xù)使用）以實(shí)現(xiàn)調(diào)監(jiān)功能，還有連接各站信息的光纜及信號(hào)調(diào)制解調(diào)設(shè)備等。
    信號(hào)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(jī)車司機(jī)個(gè)人信息、電機(jī)車號(hào)等管理信息；對(duì)自動(dòng)閉塞區(qū)段進(jìn)行全程監(jiān)視，運(yùn)行并記錄各區(qū)間的車速；值班員可以設(shè)定各區(qū)間車速的上下限；自動(dòng)記錄并打印超過限值車輛實(shí)時(shí)信息；可以設(shè)定禁止發(fā)車時(shí)間或運(yùn)行間隔時(shí)間；運(yùn)算并記錄各區(qū)間的車速、違章車輛的實(shí)時(shí)信息；將違章闖紅燈的車號(hào)、時(shí)間記錄打印并報(bào)警；軌道衡的數(shù)據(jù)通過通訊站進(jìn)入歷史站，可將各趟車的運(yùn)礦量、運(yùn)礦車號(hào)、放礦點(diǎn)等參數(shù)對(duì)應(yīng)并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可供隨時(shí)查閱、打印、拷貝等。
    調(diào)度監(jiān)督系統(tǒng)主要功能：監(jiān)視車站自動(dòng)閉塞和進(jìn)路使用狀態(tài)；監(jiān)視車站信號(hào)使用和車站岔道位置狀態(tài)；各站的站場(chǎng)畫面的回放功能；系統(tǒng)設(shè)備信息的統(tǒng)計(jì)、記錄、監(jiān)視、報(bào)警；操作和生產(chǎn)運(yùn)行信息統(tǒng)計(jì)和記錄。
? 聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)（SIC）
    (1)  它由三臺(tái)自主開發(fā)的計(jì)算機(jī)（ICU）構(gòu)成，以軟件完成三取二表決的三模松散耦合式故障安全計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；
    (2)  三臺(tái)計(jì)算機(jī)完全獨(dú)立的運(yùn)行相同程序。為了降低錯(cuò)誤，三臺(tái)計(jì)算機(jī)錯(cuò)開數(shù)微秒工作；
    (3)  當(dāng)一臺(tái)表決不一致時(shí)，首先進(jìn)行自診斷，當(dāng)故障時(shí)，報(bào)警并停止聯(lián)鎖運(yùn)算和控制，其它兩臺(tái)仍能正常工作；當(dāng)診斷正常，在完成數(shù)據(jù)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(shí)現(xiàn)了智能化；
    (2)  輸入模板可雙冗余配置，具有冗余運(yùn)行功能，冗余配置的主、備模板，可自動(dòng)或手動(dòng)切換，提高了系統(tǒng)安全性；
    (3)  采用雙斷輸入技術(shù)，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(shí)間冗余法檢查輸入值，實(shí)現(xiàn)故障安全輸入；OCM采用回讀技術(shù)，保證輸出信息正確，才能輸出。
    在實(shí)施方案上，既要保證不影響生產(chǎn)，又要充分利用現(xiàn)有設(shè)施。各站微機(jī)聯(lián)鎖改造工程新增的設(shè)備做到在現(xiàn)有機(jī)房?jī)?nèi)進(jìn)行安裝調(diào)試，待舊設(shè)備拆除后調(diào)整出空間后再就位。信號(hào)通過DJ4型調(diào)度監(jiān)督設(shè)備中的光電隔離采集設(shè)備進(jìn)入雙機(jī)熱備DI模板，通過已有配線架來實(shí)現(xiàn)與連鎖系統(tǒng)對(duì)接。為不影響生產(chǎn)運(yùn)輸，自制了一臺(tái)模擬配線架，該配線架與待割接的配線架接線編號(hào)方式完全對(duì)應(yīng)，只是增加了一排調(diào)試用的發(fā)光二極管指示燈，通過事先模擬調(diào)試，發(fā)現(xiàn)并解決了設(shè)備硬件和軟件中存在的一些問題。實(shí)際割接時(shí)對(duì)號(hào)入座接入現(xiàn)有配線架，每站僅用2小時(shí)的正常列檢停車時(shí)間便順利完成了線路割接，實(shí)現(xiàn)了一次投運(yùn)成功。
3  實(shí)施效果
    系統(tǒng)經(jīng)過2002年為期一年的試運(yùn)行檢驗(yàn)，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。投入運(yùn)行的前期，出現(xiàn)過一些因施工原因造成的網(wǎng)絡(luò)故障，例如因光纖固定不妥不能經(jīng)受電機(jī)車運(yùn)行過程中的震動(dòng)，造成光纖插頭與集線器插座虛接。針對(duì)這種通信故障可能造成誤動(dòng)作的設(shè)計(jì)缺陷，技術(shù)人員立即對(duì)通訊數(shù)據(jù)的處理程序和集線器的接頭工藝進(jìn)行了改進(jìn)，消除了隱患。
到目前為止，除了一些常規(guī)的維護(hù)性故障以外，整個(gè)系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)安全性能優(yōu)于原6520電氣集中系統(tǒng)的指標(biāo)，最重要的是微機(jī)聯(lián)鎖軟件所具備的智能判斷功能徹底消除了誤辦敵對(duì)進(jìn)路的人為操作失誤；預(yù)設(shè)的安全自動(dòng)閉鎖、車速監(jiān)測(cè)、歷史回放等功能的實(shí)現(xiàn)，給生產(chǎn)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(jiān)測(cè)系統(tǒng)增設(shè)的生產(chǎn)管理功能，對(duì)生產(chǎn)作業(yè)中全線設(shè)備的作業(yè)情況、各班生產(chǎn)人員的產(chǎn)量等都有完整真實(shí)的記錄，提高了管理的透明度。隨著員工們對(duì)微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)操作的逐漸了解和掌握，已能自覺執(zhí)行系統(tǒng)規(guī)范的操作，運(yùn)用調(diào)監(jiān)系統(tǒng)的信息資料進(jìn)行日常的生產(chǎn)運(yùn)行管理。
    總之，這次運(yùn)用現(xiàn)代高新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)的6502電氣集中鐵路信號(hào)系統(tǒng)進(jìn)行改造取得了預(yù)期的效果：和利時(shí)公司的三取二表決聯(lián)鎖邏輯主機(jī)和智能I/O模板保證了系統(tǒng)硬件的先進(jìn)性和升級(jí)換代的方便性；與中國(guó)鐵路通信信號(hào)研究院共同開發(fā)的微機(jī)聯(lián)鎖軟件保證了調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性，共同開發(fā)的調(diào)度監(jiān)控軟件滿足了采礦場(chǎng)鐵運(yùn)工段生產(chǎn)和安全管理要求的特殊性。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)鐵路進(jìn)行安全調(diào)度；實(shí)現(xiàn)了對(duì)全線生產(chǎn)運(yùn)行情況進(jìn)行記錄、查看、報(bào)警；實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)報(bào)表自動(dòng)生成打印，并與礦局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)，達(dá)到了通過局域網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控生產(chǎn)的目的。德興銅礦在全國(guó)同行業(yè)率先成功應(yīng)用了先進(jìn)的“三取二表決”聯(lián)鎖邏輯主機(jī)及調(diào)監(jiān)系統(tǒng)，使鐵路運(yùn)行及安全管理水平達(dá)到了全國(guó)同行業(yè)的領(lǐng)先水平，技術(shù)人員的業(yè)務(wù)技術(shù)能力也得到了鍛煉和提高。該系統(tǒng)應(yīng)用過程中所解決的技術(shù)問題和研究成果可通過移植廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)其他具有鐵路運(yùn)輸?shù)牡V山，具有很好的推廣價(jià)值。