在當今的歐洲，道口障礙物檢測是需要進(jìn)行完整認證后才可投入使用的。在這篇文章中我們將討論如何從過(guò)去的繼電器為基礎的安全聯(lián)鎖系統進(jìn)步到使用電子技術(shù)為基礎的安全聯(lián)鎖系統。

使用雷達來(lái)進(jìn)行道口障礙物檢測，只有在路口沒(méi)有任何車(chē)輛和行人的情況下才會(huì )允許保護信號燈熄滅并允許機車(chē)通過(guò)。在整個(gè)信號應用中，對安全運營(yíng)最關(guān)鍵的則是信號的安全互鎖。     以可編程邏輯控制器（PLC）為基礎的控制系統已經(jīng)在眾多行業(yè)使用多年，其中比較典型的例子就是Pilz公司的PSS 4000系統已經(jīng)廣泛應用于機械安全、流程安全、礦產(chǎn)、橋梁、水處理系統以及歐鐵中。

1個(gè)平交道口通常由道路信號燈以及鐵路兩側的可提升道桿進(jìn)行防護，有時(shí)也會(huì )有行人聲音提醒裝置。道桿一般是處于被抬升的位置，當放下時(shí)將延展并橫跨每個(gè)進(jìn)出通道方向的寬度。    平交道口通常是自動(dòng)運行的并且閉合過(guò)程是由機車(chē)靠近檢測回路來(lái)觸發(fā)的。一旦雷達確認路口沒(méi)有滯留的車(chē)輛和行人則會(huì )發(fā)送鐵路信號給機車(chē)司機，在此我們需要一互鎖系統來(lái)正確地并安全地控制鐵路信號燈、道路交通信號燈以及道桿。

最早的鐵路互鎖系統是機械式的。鎖床和鋼條構成了操作桿網(wǎng)格并且由操作桿來(lái)提供輸入信號。為道岔切換點(diǎn)、信號燈和道桿提供輸出信號。如果在執行功能的過(guò)程中存在操作桿沖突問(wèn)題則會(huì )有相應的防干涉機械措施。

后來(lái)出現了繼電器互鎖系統單純地由電氣回路來(lái)運行，然后出現了上一代系統中大量機械操作桿被面板按鈕或者開(kāi)關(guān)或者視頻接口替換的情況。復雜的電氣回路由一系列繼電器和觸點(diǎn)組合構建而成，且能確保每個(gè)信號輸出的狀態(tài)和位置。當設備運行時(shí)，他們位置的變化會(huì )導致電路打開(kāi)并鎖定會(huì )與該位置相沖突的其他設備。同樣地，當它們控制的設備安全運行時(shí)，其他回路才會(huì )閉合。直到今天該類(lèi)技術(shù)還在繼續使用中，如果在一個(gè)平交道口互鎖系統中某個(gè)繼電器線(xiàn)圈發(fā)生失效了，則信號燈會(huì )變成紅色且道桿會(huì )被放下，我們稱(chēng)作該類(lèi)失效情況為失效安全。

現代電子互鎖技術(shù)的發(fā)明距今已有30余年。其使用固態(tài)電子技術(shù)無(wú)任何運動(dòng)部件，原先網(wǎng)絡(luò )化的繼電器則被運行在特殊目的微處理器控制硬件中的軟件邏輯所取代。邏輯功能由軟件來(lái)實(shí)現而非硬線(xiàn)電路并且提供了修改的可能性，僅需重新編程而非重新接線(xiàn)。重要的邏輯存儲在固件中或者只讀存儲器中，使得邏輯不易被非安全修改并保證安全測試要求。

在很多行業(yè)，軟件為基礎的電子控制系統已廣泛用于典型工業(yè)機電工藝處理的自動(dòng)化控制，例如工廠(chǎng)裝配線(xiàn)設備的控制、游樂(lè )場(chǎng)設備以及電梯等。它們擁有通用的名稱(chēng)叫可編程邏輯控制器(PLC)并且相同的PLC結合配套的軟件編程可用于許多不同的應用場(chǎng)合來(lái)進(jìn)行控制。

當今PLC也開(kāi)始進(jìn)入鐵路信號控制領(lǐng)域，包括平交道口、車(chē)載應用等等。但不是所有PLC都是故障安全型，對于互鎖PLC最重要的要求是擁有較高的安全完整性水平(SIL)。簡(jiǎn)單而言就是軟件中的控制指令被至少2個(gè)相異的內部中央處理器（CPU）同時(shí)執行并且它們互相之間有交叉校驗特性。

硬線(xiàn)繼電器邏輯通過(guò)不同編程語(yǔ)言被轉換成PLC代碼并沒(méi)有想象中那么簡(jiǎn)單，在編程之前必須使用一系列正式的方法（符合EN 50128標準）來(lái)創(chuàng )建系統要求規范并且要驗證其符合鐵路信號和通訊系統的安全標準。如果做到了則會(huì )帶來(lái)如下益處：

PLC硬件是完全經(jīng)過(guò)測試和考驗的

安全PLC的固件/軟件符合IEC 61508-3（電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統的功能安全）

通過(guò)重復使用已驗證的功能塊使為批量化系統編程變得簡(jiǎn)單和靈活

PLC的安裝節省空間

某些供應商的PLC，例如Pilz公司的PSS 4000系統，能夠滿(mǎn)足鐵路行業(yè)溫度、電磁兼容性等環(huán)境的應用要求，符合EN 50121標準。

無(wú)需特殊的空調系統/加熱器/過(guò)濾系統

控制系統構架能夠最高符合SIL 4的要求。

PLC的可擴展性并且可運行于開(kāi)放式以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )中

測試時(shí)間和服務(wù)時(shí)間都要大大小于繼電器應用

英國東薩塞克斯沿海信號升級項目覆蓋了南部的Eastbourne至西部的Lewes站以及東部的Bexhill站，該項目使用了Pilz公司的PSS 4000系統替換了26英里長(cháng)且已到生命終期的機械式信號系統。采用了新信號系統之后沿線(xiàn)速度提升至90英里/小時(shí)，10個(gè)平交道口進(jìn)行升級改造并且6個(gè)信號站將被廢棄。

采用了全新的互鎖系統—PSS 4000用于平交道口來(lái)替換傳統繼電器為基礎的互鎖系統之后空間更省了，無(wú)需較多設備房空間來(lái)承載成百上千個(gè)繼電器，因此照明和散熱的成本也減少了，電纜需求量也減少，可靠性更高，平交道口的升級和維護成本也大大降低。整個(gè)系統包含底板、電源、邏輯處理器、輔助通訊處理器以及一些現場(chǎng)特殊模塊，整個(gè)電柜大小為高330.2 mm，寬483.0 mm，深355.6 mm，重量為15.0 KG。

自動(dòng)化系統PSS 4000-R是專(zhuān)門(mén)為鐵路應用要求而設計的，其根據CENELEC標準要求可達到最高SIL 4控制系統要求，符合EN 50121, EN 50126, EN 50128, EN 50129及EN 50155。模塊化、可擴展的、分散式I/O的系統結構在項目應用時(shí)具有非常高的靈活性?；趯?shí)時(shí)以太網(wǎng)協(xié)議SafetyNET p的網(wǎng)絡(luò )連接能夠幫助自動(dòng)化系統PSS 4000-R實(shí)現遠距離的安全網(wǎng)絡(luò )連接。專(zhuān)門(mén)設計的60V電壓接口模塊能否兼容鐵路行業(yè)特殊應用需求。已應用于鐵路行業(yè)的多個(gè)領(lǐng)域，例如通訊系統、道岔控制、平交道口保護、站臺屏蔽門(mén)系統、車(chē)載應用等等。PSS 4000-R模塊的產(chǎn)品特性是特別堅固設計、符合鐵路領(lǐng)域日益提高的要求。應用周?chē)h(huán)境溫度為-40℃…+70℃，機械負載系基于鐵道車(chē)輛上的震動(dòng)或者沖擊（Category 1、Class A與B，依據EN 61373），以及信號與通訊設備（追蹤區域1-3m，依據EN 50125-3）。電磁兼容性（EMC），系針對鐵道車(chē)輛（EN 50121-3），以及針對信號與通訊設備（EN 50121-4）。

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