[01694871]轨道交通信号全电子化安全控制关键技术及应用

轨道交通车站信号联锁发展经历了四个阶段,轨道交通信号控制全电子化目前是最高阶段,是世界公认的铁路信号技术的发展方向。轨道交通信号控制的全电子化技术,可有效避免传统联锁系统的设备本身和人为因素造成的安全隐患,对于保障轨道交通的安全运行具有重大意义。针对轨道交通信号控制系统中存在的继电接点封连、线圈混线等安全隐患,保障我国铁路运输更安全的问题,研究了轨道交通信号控制全电子化关键技术及安全平台关键技术,设计出了适合轨道交通车站控制要求的基于全光网络信号控制系统的拓扑结构模型和技术实现方案,将信号控制系统的执行层延伸到铁路室外轨旁,实现了对现场设备轨旁的全电子化驱动和采集,降低了工程造价。按照”控制、监督、监测一体化“思想研制了全电子化轨旁执行单元,将新型电力电子器件作为开关元件,实现了铁路信号的无触点全电子化控制,解决了信号全电子化执行层的过载保护、高可靠性、雷电防护、抗浪涌冲击、电磁兼容等关键技术难题。为我国轨道交通车站控制提供了达到国际先进水平、性能优越、造价适中、安全、先进、可靠的的成套装备,使我国轨道交通车站仍在大量使用的第2代继电器联锁控制系统可实现升级换代至最先进的第4代。实现了我国轨道交通信号控制系统核心技术的国产化和跨越式发展。引领和推动了我国铁路行业的技术进步,保障了我国铁路运输安全。 1、主要技术内容 安全是铁路永恒的主题。项目对提高铁路运行安全性的全电子化联锁关键技术进行了研究,具有以下创新性： （1）首次按照“控制、监督、监测一体化”思想,规模化、系列化研究完成了轨道交通车站信号控制执行层的全电子化系列控制模块,为轨道交通车站控制升级换代提供了关键的全电子化装备。 （2）在国内外首次提出并实现了用于道岔位置控制和监测的”动态“检测方法,发明了无触点安全模块组件,攻克了全电子化执行模块的故障导向安全、雷电防护、抗浪涌冲击、电磁兼容防护等系列关键技术难题,并成功应用于系列化单元模块中。 （3）首次研制成功了用于战时抢建、灾后抢修和抢险保通的铁路信号应急联锁系统,系统搭建时间由120小时缩短到4小时以内,具有重要的国防和社会价值。 （4）研制了嵌入式高可靠二乘二取二联锁计算机系统,自主设计了联锁专用CPU主板,用大规模FPGA构造安全硬件比较器,板间信息传输全部采用光通信,保证了系统的可靠性和安全性。 项目成果形成了全电子化执行单元、全电子化联锁系统、区域联锁系统、应急联锁系统等4个系列的产品,在兰州大成科技股份有限公司形成了年产100套系统的产能。在推广过程中,连创5项国内第一： （1）在郑州新密车站现场演练成功第一套数字化车站信号应急联锁系统。 （2）在襄樊北机务段整备场车站开通运行第一个电气化轨道交通车站的全电子化计算机联锁系统; （3）在中国石化洛阳分公司（工业站和装卸站）开通运行第一个全电子化区域计算机联锁系统; （4）在国铁包白线西斗铺车站开通国内第一个全电子化计算机联锁系统; （5）在神华集团朔黄铁路三汲站车站开通国内第一套双线自动闭塞的全电子化计算机联锁系统。 项目总体技术水平和主要经济指标处于行业领先水平,较传统铁路联锁系统的安全性指标提高了2个数量级,设备造价与传统联锁相当,而在占地面积、维护运营成本等方面又远低于传统联锁系统。项目通过了国际上安全等级最高的欧标SIL4级安全认证,技术路线与国外同类产品完全不同,关键技术指标分别达到和部分超过了国外同类产品,而成本造价仅为其约2/3。 2、经济和社会效益 项目具有显著的经济效益和重大的社会效益。近三年企业新增产值1.25亿元,实施期内新增产值2.46亿元,间接经济效益超过20亿元。项目完全打破了发达国家对我国的技术封锁,为我国铁路的自主创新做出了突出贡献。项目建成了创新平台,形成了教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队,获得“全国专业技术人才先进集体”和“信息产业科技创新先进集体”;培养各类技术人才超过1500人次。 3、推动行业技术进步 项目具有完全自主知识产权,已获得授权发明专利4件,实用新型专利3件,软件著作权5项,形成了2个国内首部企业技术标准。项目成果填补了国内空白,引领和推动了我国铁路行业的科技进步,实现了我国铁路信号由第2代、第3代到第4代的更新换代,提高了行业的整体技术水平。 4、应用推广情况 项目产品截至2017年12月31日已经在全国18个省市区的400多个轨道交通车站运用,主要用户为铁路局车站、大型工矿企业专用线车站等。全国国铁车站约有 8000多个,加上地方专用线超过10000个,目前采用的6502电气集中车站每15年、计算机联锁每10年就要进行大修和更新改造。到2020年我国的城市轨道交通里程也将超过8000公里。另外,系统在维护、施工、设计等方面的便利性,因此在国外铁路应用具有显著优势。因此,本项目具有十分广阔的应用前景。