计算机联锁车站信号室内设备平面布置的探讨

　　摘要：二十世纪九十年代以前，我国的车站均采用继电联锁，没有什么计算机设备，所以也就没有设置一个独立的微机室的必要。但随着计算机技术的迅猛发展，微电子设备在铁路车站信号楼内开始大规模推广使用，一个简便的办法就是利用既有信号楼内的信号机械室后半部分的空闲位置，采用铝合金玻璃框架隔断出一个微机室，用于集中放置微机集中联锁、CTC、TDCS、DMIS、微机监测等微电子设备，但这毕竟只是一种临时变通的权宜之计，没有针对微电子设备的电磁兼容、综合布线和综合防雷方面的特殊要求，进行专门的考虑和设计，因此在设计与施工伊始，就给日后运行的稳定性、可靠性的不足埋下了隐患。
　　关键词：联锁，信号，室内设备
　　引言
　　利用计算机对车站作业人员的操作命令及现场表示的信息进行逻辑运算，从而实现对信号机及道岔等进行集中控制，使其达到相互制约的车站联锁设备，即微机集中联锁。计算机联锁首先于1978年在瑞典哥德堡投入运用，进入20世纪80年代后，美、日、英、法、德国、丹麦、荷兰等国进入试验阶段或开始使用。1984年中国铁路开发出第一台计算机联锁，1991年11月19日，中国铁路干线上第一个微机联锁系统在广深线红海站开通，此后取得迅速进展。
　　计算机联锁是目前最先进的车站联锁设备，具有运作速度快，信息量大，操作方便，安全性高，设备体积小、重量轻，便于调试和维修的特点，提高了自动化程度和作业效率，微机集中联锁全面地替代继电联锁已经成为一种现实。但在实际推进过程中，车站信号楼室内信号设备平面布置设计思路，却没能跟上微机集中联锁、CTC、TDCS、DMIS、微机监测等计算机系统的发展步伐，仍然停留在基于继电联锁的布置模式，从而造成现在车站信号楼电磁兼容、综合布线、综合防雷等方面暴露出一系列的问题。本文对计算机联锁车站的信号楼室内信号设备平面布置的结构设计方面存在的问题进行分析和探讨，并提出了相应改进措施。
　　1问题分析
　　现有的车站信号楼内信号设备平面布置主要存在以下四个方面的问题：
　　（1）强电对弱电微电子设备的电磁辐射干扰
　　电源室内的强电设备如配电箱、各种电源屏产生的强电磁辐射，会对邻近的运转室内的计算机联锁动作机构和显示屏，以及电源室正下面一层的通信机械室内的光端机、路由器等传输设备及其传输线路产生强烈的电磁辐射干扰。
　　（2）强电对弱电传输线缆的电磁耦合干扰
　　微机室连接到运转室和通信机械室的低压传输线缆，不得不穿越多种强电设备所在的信号机械室和电源室两个强电干扰区，从而遭到电磁感应污染；由于线路太长，甚至难以避免会与强电线缆长距离平行敷设于同一走线槽，这很容易受到强电线缆的电磁辐射干扰和电磁耦合干扰，造成的直接后果就是，轻则速率降低、重则误码严重，极端情况下还可能引起内部元器件损伤。
　　以上两种电磁干扰，大大降低了微电子设备运行的可靠性，因此现在国际国内的电磁兼容、综合布线和防雷接地方面的标准规范，均要求必须可靠屏蔽、合理布线。
　　（3）信号传输距离长，不得不加装中继放大延伸
　　微机联锁上位机到运转室的控制台，一般有三种线缆：一种是VD15接口的视频线，一种是PS/2接口的鼠标线，还有一种是PS/2接口的键盘线，最大传输距离一般要求不大于10m。CTC、TDCS、微机监测等计算机系统到通信机械室的传输设备，主要通过2M同轴线和RJ45双绞网线相互连接，最大传输距离一般要求不大于100m；还有一部分通过DB9接口的RS232、RS422或RS485或者V35接口的电缆连接，最大传输距离一般要求不大于15m。
　　微机室连接到运转室和通信机械室的低压传输线缆，由于微机室跟运转室、通信机械室间隔整个信号机械室，而且不能简单计算直线距离，而是需要沿着桥架、走线槽进行布线，这都决定了远远超出了技术条件允许的传输距离，实际施工中不得不加装长传器等中继放大延伸设备，以保证线缆的长距离传输。
　　（4）直击雷泄流时的电磁辐射干扰
　　现在信号楼均按照铁道部相关规定，建设设计信号综合防雷系统：信号楼顶敷设3m×3m的避雷网，女儿墙上150mm高环绕一圈避雷带，至少信号楼四角各有一根引下线，连接到围绕信号楼一圈的环形综合地网，与信号楼框架结构共同形成了一个大空间法拉第笼屏蔽。
　　现在微机室位于信号机械室的最角落，也就是信号楼的一个角落，正好邻近信号楼的一根引下线，一旦信号楼遭遇直击雷，基于集肤效应原理，四个角的雷电浪涌过电流最大，绝大部分雷电流将沿着引下线泄放到环形综合地网所在的大地中，这个暂态过程会产生强烈的电磁辐射干扰，而位于角落的微机室受到的雷电电磁感应也就尤为显著。
　　如果是既有站对继电联锁进行改造，新上微机集中联锁，受限于搬移改造电源室内的电源设备，重新开挖电缆沟槽，加长重新布放供电线缆等方面的客观条件，不但需要增加改造资金投入，而且还会延长改造施工周期，所以不得不以可靠性降低作为交换代价，在信号机械室最角落，采用铝合金框架玻璃隔断出一个新的微机室，这毕竟属于一种临时对付的无奈之举，因此绝不能作为今后倒层大修改造和新建信号楼时予以参考的设计先例。
　　2整改建议
　　根据《铁路信号设备雷电及电磁兼容综合防护实施指导意见》（铁运〔2006〕26号）的有关条款“铁路信号设备综合防雷应采取综合防护的方法，第一条改善电磁兼容环境条件，包含屏蔽、等电位设置以及合理布线”；结合本人在铁路信号综合防雷系统设计与施工的实际过程中，对GB50057-94（2000年版）（建筑物防雷设计规范）、GB50174-93（电子计算机机房设计规范）、GB/T50311-2000（建筑与建筑群综合布线工程系统设计规范）等。国家标准中，有关微电子系统综合布线、电磁屏蔽等相关内容的领悟、思考与总结，在原有信号楼室内信号设备平面布置图的基础上，对各室的划分布局加以调整保持总体格局不变的基础上，将微机室与电源室两个机房空间位置作了简单对调，但带来的好处却非常明显：
　　（1）强弱电区域分离
　　微电子设备及其传输线路对强电设备所带来的电磁干扰很敏感、也很脆弱，所以应尽可能远离强电区域。
　　由于微机室、运转室和通信机械室内的设备均属于弱电微电子设备，在微机室与运转室仅间隔一个过道，微机室与通信机械室也仅间隔一层楼板，三个弱电机房相互邻近，共同组成了弱电区域。
　　现在电源室位于信号机械室的后边，信号机械室尤其是电源室分布有大量强电和线圈电感性设备，容易产生电磁干扰，现在电源室和信号机械室相互邻近，共同组成了强电区域。
　　弱电区域与强电区域各自集中，互不交叉，从空间位置上保证了强弱电区域分离，也就尽可能减少了强电设备对弱电设备的电磁干扰影响。
　　（2）综合布线简单化
　　从微机室到运转室和通信机械室的传输线路，不再必须穿越强电设备集中的信号机械室和电源室，而是集中在一个统一的弱电区域内，这样也就可以不必非采用昂贵的屏蔽电缆，也不必再为保证对绞电缆与电力线最小净距，而进行复杂的线缆布放和综合布线设计。
　　（3）传输线缆连续简短
　　微电子设备现在集中在一个统一的弱电区域内，相互间的连线长度全部可以满足技术条件的要求，这样就可以不必另行加装容易引起线路衰耗的长传器等中继放大设备。
　　由于现在传输线缆均满足技术条件允许的传输距离要求，也就不再需要额外加装信号传输线防雷保安器，这样连接接头就很少，防雷保安器及其连接接头所带来的衰耗也就没有了，从电磁兼容、综合布线、综合防雷的角度来讲系统的可靠性将大为提高。
　　（4）直击雷泄流干扰影响大大减弱
　　由于微机室位于整个信号楼中间位置，远离信号楼四角处的引下线，即使信号楼遭遇直击雷，雷电浪涌过电流经过引下线泄放入地时产生的电磁辐射感应，对位于信号楼中间的弱电区域的电磁干扰影响将不再那么明显和严重。
　　通过上面的分析可以看到，虽然仅仅是一个电源室与微机室的简单调换，但这样一来，不但信号楼内微电子设备的整体可靠性大大提高，而且还有利于控制总体成本。
　　3结语
　　以上是本人在计算机联锁车站信号室内设备改造的设计过程中，对车站信号楼室内信号设备平面布局的一点思考，希望能对车站信号楼室内信号设备的合理布局及铁路车站信号设备计算机系统的稳定可靠的运行、对于保证铁路运输的安全，起到一定的积极作用；本人所提出的车站信号楼室内信号设备平面布局，希望能为今后既有站的倒层大修改造和新建线路的信号楼设计与施工提供一个设计参考。
　　
　　参考文献
　　1 赵志熙等编著．计算机联锁技术．北京：中国铁道出版社，1999
　　2吴汶麒主编．城市轨道交通信号与通信系统．北京：中国铁道出版社，1998