1  项目概况
    德兴铜矿采矿场的原矿运矿铁路单程运距9km，轨距为750mm，目前年运矿近1 300万吨，约47 500趟次，日运输原矿量达4万吨，重车间隔为6分钟一趟，每列由18节十立方米的矿车组成。每天发重车达 135列次，每趟运矿量多达270吨。有18组转辙机，3个信号站。原 2#站和3#站的6502半自动化电气集中信号系统运行了13年，已经老化需要更新改造。为了更好地适应采矿场特殊的运矿生产要求、安全运行要求和铁路运行监督管理要求，充分利用当前高速发展的铁路信号技术和计算机应用技术成果，德兴铜矿对系统进行了更新改造，以期解决过去铁运工段生产运行过程中所碰到的问题，实现铁运工段的生产和安全管理水平的双提高。
    根据德兴铜矿技术人员提出的改造设计初步方案和技术要求，最终选择如下：由北京和利时系统工程股份有限公司（以下简称为和利时公司）专门研制的、以核工业控制技术为核心的三取二表决联锁逻辑主机和可带电热拔插的智能I/O模板的硬件系统；中国铁路通信信号研究院开发的微机联锁核心软件（但需要和德兴铜矿联合开发相关支持软件、嵌入微机联锁核心软件）；调度监控系统软件因与生产、管理等结合非常紧密，由德兴铜矿自行开发。
2  系统构成功能特点实施方案
    系统设备构成：2#站为联锁计算机主机柜、综合接口柜台、微机电源屏、控制显示设备、历史监测设备各一套。3#站与2#站所配设备基本相同，只是ICM与OCM模板数量不同。1#站的6502电气集中系统因使用时间较短，为节省费用留待二期改造。本次改造只增加一些信息接口设备（如联锁主机柜、信号采集设备、微机电源屏、历史监测设备等，这
些设备二期改造时可继续使用）以实现调监功能，还有连接各站信息的光缆及信号调制解调设备等。
    信号站主要功能：正确反映、记录1#站6502电气集中的信息；值班员可通过历史站输入各矿工、电机车司机个人信息、电机车号等管理信息；对自动闭塞区段进行全程监视，运行并记录各区间的车速；值班员可以设定各区间车速的上下限；自动记录并打印超过限值车辆实时信息；可以设定禁止发车时间或运行间隔时间；运算并记录各区间的车速、违章车辆的实时信息；将违章闯红灯的车号、时间记录打印并报警；轨道衡的数据通过通讯站进入历史站，可将各趟车的运矿量、运矿车号、放矿点等参数对应并进行统计，可供随时查阅、打印、拷贝等。
    调度监督系统主要功能：监视车站自动闭塞和进路使用状态；监视车站信号使用和车站岔道位置状态；各站的站场画面的回放功能；系统设备信息的统计、记录、监视、报警；操作和生产运行信息统计和记录。
? 联锁计算机（SIC）
    (1)  它由三台自主开发的计算机（ICU）构成，以软件完成三取二表决的三模松散耦合式故障安全计算机系统；
    (2)  三台计算机完全独立的运行相同程序。为了降低错误，三台计算机错开数微秒工作；
    (3)  当一台表决不一致时，首先进行自诊断，当故障时，报警并停止联锁运算和控制，其它两台仍能正常工作；当诊断正常，在完成数据更新后重新投入工作。
? 输入控制模板（ICM）与输出控制模板（OCM）
共性：
    (1)  输入模板均配置CPU，并有完善的故障诊断电路，具有板极在线自诊断功能，实现了智能化；
    (2)  输入模板可双冗余配置，具有冗余运行功能，冗余配置的主、备模板，可自动或手动切换，提高了系统安全性；
    (3)  采用双断输入技术，有效解决因器件损坏以及混线带来的安全问题；
    (4)  可带电插拔。
    所不同的是，ICM采用时间冗余法检查输入值，实现故障安全输入；OCM采用回读技术，保证输出信息正确，才能输出。
    在实施方案上，既要保证不影响生产，又要充分利用现有设施。各站微机联锁改造工程新增的设备做到在现有机房内进行安装调试，待旧设备拆除后调整出空间后再就位。信号通过DJ4型调度监督设备中的光电隔离采集设备进入双机热备DI模板，通过已有配线架来实现与连锁系统对接。为不影响生产运输，自制了一台模拟配线架，该配线架与待割接的配线架接线编号方式完全对应，只是增加了一排调试用的发光二极管指示灯，通过事先模拟调试，发现并解决了设备硬件和软件中存在的一些问题。实际割接时对号入座接入现有配线架，每站仅用2小时的正常列检停车时间便顺利完成了线路割接，实现了一次投运成功。
3  实施效果
    系统经过2002年为期一年的试运行检验，达到了设计要求。投入运行的前期，出现过一些因施工原因造成的网络故障，例如因光纤固定不妥不能经受电机车运行过程中的震动，造成光纤插头与集线器插座虚接。针对这种通信故障可能造成误动作的设计缺陷，技术人员立即对通讯数据的处理程序和集线器的接头工艺进行了改进，消除了隐患。
到目前为止，除了一些常规的维护性故障以外，整个系统工作稳定可靠。微机联锁系统安全性能优于原6520电气集中系统的指标，最重要的是微机联锁软件所具备的智能判断功能彻底消除了误办敌对进路的人为操作失误；预设的安全自动闭锁、车速监测、历史回放等功能的实现，给生产和安全的管理带来了很大方便，有效地遏制了部分违章行为，方便了事故分析；监测系统增设的生产管理功能，对生产作业中全线设备的作业情况、各班生产人员的产量等都有完整真实的记录，提高了管理的透明度。随着员工们对微机联锁系统操作的逐渐了解和掌握，已能自觉执行系统规范的操作，运用调监系统的信息资料进行日常的生产运行管理。
    总之，这次运用现代高新技术对传统的6502电气集中铁路信号系统进行改造取得了预期的效果：和利时公司的三取二表决联锁逻辑主机和智能I/O模板保证了系统硬件的先进性和升级换代的方便性；与中国铁路通信信号研究院共同开发的微机联锁软件保证了调度系统运行的安全可靠性，共同开发的调度监控软件满足了采矿场铁运工段生产和安全管理要求的特殊性。该系统实现了对铁路进行安全调度；实现了对全线生产运行情况进行记录、查看、报警；实现了生产报表自动生成打印，并与矿局域网实现了互联，达到了通过局域网远程监控生产的目的。德兴铜矿在全国同行业率先成功应用了先进的“三取二表决”联锁逻辑主机及调监系统，使铁路运行及安全管理水平达到了全国同行业的领先水平，技术人员的业务技术能力也得到了锻炼和提高。该系统应用过程中所解决的技术问题和研究成果可通过移植广泛应用于国内其他具有铁路运输的矿山，具有很好的推广价值。