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应用设计

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皮尔磁:开创性的铁路道岔设置

     无论是长途铁路还是区域铁路,有轨电车还是山区铁路,瑞士的铁路运输都特别可靠、舒适和安全。瑞士铁路运营商不断向基础设施和轨道车辆投资。有时,立法者对安全铁路运营的要求为开发创新的先进解决方案提供了动力。 

     在2018年,用于苏黎世Dolderbahn铁路和卢塞恩湖Rigi铁路上的道岔控制器产品解决方案停产。铁路运营商转而求助于瑞士公司VT Verkehrs- und Industrietechnik AG (VT AG)。该公司的总部设在Neuenhof,它为上部构造、防护和仓库提供广泛的产品与相应的服务,并为铁路、本地运输和行业的整体基础设施提供服务。

     面对产品停产通知,苏黎世的公共交通公司VBZ(Dolderbahn的运营商)和Rigi Bahnen AG进行了一些创新的改造:采用只需一次性认证的通用软件解决方案,并通过皮尔磁PSS 4000-R自动化系统中的安全铁路模块控制和监控不同类型的道岔。自动化专家皮尔磁不仅负责软件开发,还负责项目管理、验证、调试和文档编制。皮尔磁以高度专业的方式在短时间内提供全面的产品组合以及健全的专业知识。

 

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     Dolderbahn准时从Römerhof山谷站驶往苏黎世老城区东部。该电动齿轨铁路大约需要六分钟才能克服米轨上平均坡度为19%的160米高度。在大约600米开外,它与前往山谷的火车在一个相会的道岔相遇。自2020年4月以来,皮尔磁的PSSuniversal控制器和I/O模块一直通过轨道侧面的控制箱来安全地控制两个非同寻常的回转道岔,从而排除了道岔设置错误所引起的故障。所使用的模块是经过验证的PSS 4000-R安全自动化系统的一部分,用于为铁路行业提供量身定制的经济解决方案。这些模块符合CENELEC的EN 50121、EN 50126、EN 50128、EN 50129、EN 50155和EN 45545标准,甚至能够达到SIL 4要求。这种自动化系统采用模块化设计,非常适合棘手的数字控制与改造任务。

 

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针对三种类型道岔的一种解决方案

     解决方案的目的是用符合CENELEC标准的高效、先进的系统来取代已停产的道岔控制器。事实证明,这是一个真正的挑战。八个道岔由三种不同的类型组成,并且对控制器有不同的要求。Dolderbahn上的两个回转道岔(第一种类型)由更高级别的信号箱控制,它们没有自己的跟踪使能信号。道岔的位置显示在信号箱中,如果道岔未达到其末端位置,则系统将产生故障。铁路人员必须现场检查道岔位置,并在必要时手动将其移动到末端位置,以便维持运营。

     第二种道岔类型(Rigi铁路)主要通过无线电传输接收定位命令,也可以手动操作。这类道岔具有自己的跟踪使能信号,其位置通过道岔位置指示器显示。如果在触发定位命令后的规定时间内未达到末端位置,则控制器将尝试将这些道岔重置到起始位置。第三种道岔类型还有一个菱形道岔,也可以通过道岔控制器对其进行设置和监控。

按照时间表进行改造

    “仅出于时间和成本原因,装置周围的某些施工工程必须与正常运营同时进行。我们正在考虑一种高度标准化的硬件和软件解决方案,该解决方案同样适用于所有的道岔类型”,VT AG的项目经理Daniel Rufener说。VT AG对该项目进行招标,并与皮尔磁签订了合同。“多年来,我们一直与皮尔磁保持密切的合作关系,皮尔磁不仅在瑞士铁路圈享有很高的声誉,在其他地方亦是如此。此外,借助PSS 4000-R自动化系统中的铁路模块,皮尔磁可以提供“现成的”组件,这些铁路组件已在实际铁路应用中久经考验”,Daniel Rufener说,这正是他们选择皮尔磁的原因。就购置成本和维护成本而言,它们通常比在铁路环境中使用的专有控制解决方案便宜得多。“我们发现皮尔磁提出的开发通用软件的建议非常令人信服”,Daniel Rufener说。“它符合CENELEC的EN 50128标准以及SIL2要求,但只需认证一次,就可以转移到所有类型的道岔上。”

 

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不只是道岔控制

     皮尔磁开发的控制解决方案可以履行各种任务和功能,对于第一类道岔,它专门负责切换道岔和激活液压系统。定位命令由信号箱中更高级别的控制器发出。Dolderbahn上采用的定位技术是目前先进的技术,根据道岔类型,火车驾驶员仍须目视检查道岔是否处于正确位置。对于第二和第三类道岔(Rigi列车),PSS 4000-R自动化系统也可以执行更高级别的控制器或信号箱任务,即控制用于切换各道岔的液压和电气组件。皮尔磁自动化系统还检查通过无线电发出或手动发出的定位命令以及道岔位置和跟踪使能信号,并在软件中以面向对象和安全的方式对信息进行处理。“必须先转换每个独立的道岔控制器,然后再对其进行检查,因为无法使用旧控制器来测试软件”,Daniel Rufener解释道。

排除逻辑错误

     通用解决方案的一个优点在于,这三类道岔的硬件均相同:“通过特定硬件输入来选择道岔的类型,控制器启动时读取该输入。然后,如果选择了错误的类型或存在不正确的信号,控制器会自动检查所有未使用的输入和信号”,皮尔磁的项目经理Raphael Lanz解释说。除了与来自皮尔磁的同事Marco Biasca、Bernd Maier和Christian Korupp一起实施广泛的软件开发外,他还负责根据EN 50128和所有文档创建源代码、调试、验证和开发V模型程序。“我们的项目文档并不是每天都能准备的如此充分”。瑞士东南部铁路(SOB)的评审员称赞道。

     拥有仅需认证一次的通用控制解决方案具有多个优势:与传统解决方案相比,安装和调试所需的时间更少。这至少对于只需要进行部分改造并继续保持运营的应用是一个优势。更重要的是,该解决方案可以简单地转移到将来的道岔控制器改造中,以节省时间。“作为承包商,我们可以相信所有皮尔磁解决方案和产品均满足所需的CENELEC标准并经过瑞士联邦运输局(BAV)批准。皮尔磁为铁路运营商提供了简洁的合理编程环境,从而使其能够进行简单的维护和故障诊断”,Daniel Rufener概括了优势。瑞士的Verkehrs- und Industrietechnik AG公司可能会实施进一步的铁路项目和改造。“就我们而言,我们的发展离不开皮尔磁的技术能力、深入的标准知识以及令人愉快的合作关系”,Daniel Rufener总结道。

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王静
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