计算机联锁计算机联锁系统概述1.车站联锁控制系统我国发展概述【中国】计算机联锁研制始于1983年。l1第一套系统安装在南京梅山铁矿井下200m深处24组道岔的运输线路上，1984年投入运营。l2在1987年7月研制开发了适用于地面厂矿铁路的计算机联锁设备，并首先在太原钢铁厂配料站首先使用。l3而在正线甚至干线上，最早是由卡斯柯信号有限公司（CASCO）从美国通用铁路信号公司（GRS）引进，并结合我国铁路实际运营技术条件开发出VPI安全型计算机联锁系统。第一套系统安装在广深线的红海站上，于1991年11月投入运营，开创了我国计算机联锁技术在干线车站上运用的先例。l41993年10月由铁道科学研究院研制的车站计算机联锁系统在哈尔滨平房站正式使用。l51994年1月由通号总公司研制的车站计算机联锁控制系统在南京分局浦口到发场开通使用。 1.1我国计算机联锁的典型系统铁科院研制lTYJLII型双机热备系统lTYJLTR9型三取二容错计算机联锁设备l1997年12月通过铁道部鉴定北京全路通信信号研究设计院研制lDS6-11型双机热备系统lDS6-20型三取二系统l1999年1月通过铁道部鉴定 2.计算机联锁的功能联锁控制功能：进路控制；信号开放、关闭；道岔单独操作、锁闭、解锁显示功能：站场基本图形显示；现场信号设备状态显示；值班员按压按钮动作的确认显示；联锁系统工作状态、故障报警显示；时钟显示、汉字提示等记录存储和故障检测与诊断功能：系统可按时间顺序自动记录和存储值班员按钮操作情况、现场设备动作情况和行车作业情况；提供图像再现功能；实现进路存储和自动办理；具有集中检测和报警功能结合功能：利用标准化通信接口板，网络接口板，可以直接与现代化信息处理系统相联结进行数据交换 3.计算机联锁的优越性 技术上：l进一步完善了联锁控制功能；l可靠性、安全性高；l灵活性大；l便于系统维护经济上：l可以降低设备投资成本；l重量轻、体积小，可节省基本建设费用 4.计算机联锁的技术实现特点 人机对话设备已经由传统的控制台、控制盘，改为数字化仪、鼠标、大屏幕显示器等，使系统操作更简单，显示清晰、直观，显示内容更为丰富。系统软硬件设计全部都采用模块化结构，可根据需要灵活应变。采用高可靠、故障安全硬件结构联锁软件设计为双程序设计，两套程序采用分层结构，程序和数据运用冗余编码技术使得危险侧故障降到最低。信息传输方面，采用同步或异步通信方式，确保信道安全可靠。为了提高系统运行稳定性，采取了必要抗干扰措施。系统功能齐全，除联锁外，还要有显示、检错、诊断、存储记录等功能。预留有与其他自动化设备相连的接口。 5、计算机联锁的定义计算机联锁用微型计算机对车站值班人员的操作命令与现场实际状态的表示信息进行逻辑运算，从而实现对信号机、道岔及进路进行集中控制和联锁的车站联锁设备。微机联锁软硬件实现联锁的逻辑关系采用积木式的软硬件大量减少人为工作动作速度快，信息量大，可控性强通用性强，适应改扩建，修改容易节约成本，提高安全性和可靠性6.计算机联锁系统的基本结构 层次结构l集中式控制结构l分散式控制结构冗余结构l可靠性冗余结构l安全性冗余结构6.1车站联锁的层次结构人机会话设备联锁机构人机会话层室外设备监控层联锁层6.1车站联锁的层次结构人机会话层操作人员通过操作向联锁机构输入操作信息并接受联锁机构输出的反映设备工作状态和行车作业的表示信息。联锁机构系统核心，实现联锁功能，必须具有故障安全性能。其根据联锁条件，对输入的操作信息和状态信息，以及联锁机构的当前内部信息进行处理，改变内部信息，产生相应的输出信息，即控制命令，并交付监控层控制电路予执行。监控层接受上层信号控制命令和道岔控制命令，并向联锁层传输信号、道岔、轨道电路的状态信息，其控制电路必须时故障安全的。6.1计算机联锁的层次结构光笔控制盘、大屏幕显示器计算机联锁运算与测控电子电路运转值班室室外现场信号机械室输入、输出适配电路6.2计算机联锁的控制结构 集中式控制与分散式控制结构集中式控制系统由室内、室外两部分构成，特点是联锁系统的各层功能均由一台计算机完成 l控制台l联锁处理机l输入输出接口l电源设备l现场信号设备控制台联锁处理机输入输出接口室内室外操作信息表示信息状态信息控制命令6.2计算机联锁的控制结构分散式控制结构的特点是将联锁系统的功能按结构层次划分成若干相对独立又有一定联系的功能模块，均由相应的计算机来处理。由于功能模块的划分并非唯一，所以具体结构形式是多种多样的 控制台监视控制机联锁机目标控制器与其他系统联系6.3分散式控制结构监视控制机（上位机）信息管理计算机，人机会话功能，还用于实时记录信息及其再现，另外还有诊断功能；联锁机（下位机）实现信号设备的联锁逻辑处理功能，完成进来确选、锁闭、发出开放信号和动作道岔的控制命令，与执行层有两种方式：专线方式和总线方式 目标控制器控制命令和状态信息的转送站，一方面接收和效核来自联锁机的控制代码，经译码后形成控制命令，以驱动相应的设备控制电路；另一方面由接收监控对象的状态信息，经编码传送到联锁机。 联锁机输入输出接口监控对象室内室外联锁机室内室外总线控制器控制器控制器总线方式总线方式专线方式专线方式监控对象监控对象监控对象6.4系统的冗余结构 可靠性冗余减少出现故障时系统停止工作的概率，采用逻辑上为“或”关系的二重结构，如下图：模块A模块B输入或门输出安全性冗余出现故障时，为了减少产生危险侧输出的概率，采用相互较核的逻辑上为“与”的二重结构，如下图： 模块A模块B输入与门输出6.4系统的冗余结构监控机的双机冗余系统结构人工切换控制较简单，当操作人员发现故障时，人工切换开关，将备用机投入使用，采用自动切换控制时，必须对工作机进行不间断的故障检测，一旦发现故障，立即切换，把备用机替上去。 监视控制机主机监视控制机备机输入切换开关6.4系统的冗余结构联锁机双机冗余系统结构考虑到安全性在每一台联锁机内装配两套功能完全相同、但编程方法完全不同的独立版本的联锁程序，用单机顺序执行双份程序并对两者的运算结果进行比较（逻辑“与”），经比较器判断相同时，说明运行正常，可作为系统输出。不一致时，进行倒机，启用备机。 程序A程序A输入切换开关联锁备机程序B联锁主机程序B比较器比较器输出6.4系统的冗余结构联锁机三机冗余系统结构三套联锁计算机的性能相同并分别执行同一套联锁程序，输出由表决器进行表决，有两套输出相同，则表决有正确输出，也称为三取二结构。只有当任何两套计算机同时发生相同故障，并产生同样输出信息时，表决器无法检测出错误，但这种情况概率很小。 联锁A机联锁B机输入联锁C机V输出7.计算机联锁的故障安全因为通用电子器材本身并不具有故障状态的不对称性，所以要采取保障措施。故障安全保障措施涉及行车安全的信息代码可以在故障或干扰时能被检测出，或安全侧代码概率大代码畸变或迷路时，系统不得产生危险侧输出涉及行车安全的信息代码在传输中，不至于因故障到达错误目的地，或可以被检测出8.计算机联锁系统的发展计算机联锁系统应当能够直接接受调度计划并自动生成进路控制命令以及确定命令的执行时机，这样不仅减少了车站值班人员办理进路的工作，而且较彻底地防止了错办进路的可能。车站联锁系统要向列车间隔调整系统提供必要的信息，以便其确定运行速度和制动距离等。小结铁路信号是保障行车安全的必要技术措施。铁路信号机制必须要具备故障安全性能。联锁系统要保障进路控制等行车的重要车站信号控制技能。计算机联锁的特性与优势，大力发展计算机联锁必将推动整个列车运行系统向智能化发展。