【铁道信号】计算机联锁教学资料

第二篇计算机联锁第六章计算机联锁综述第一节计算机联锁的基本概念一、计算机联锁的定义什么叫计算机联锁：计算机联锁是以计算机技术为核心，采用通信技术、可靠性与容错技术以及“故障－安全”技术实现铁路车站联锁要求的实时控制系统。

二、计算机联锁的主要技术条件⒈计算机联锁能满足各种车站（场）规模和运输作业的需要，保证行车安全，提高运输效率，并具备大信息量和联网能力。

⒉计算机联锁采用硬件冗余结构，如双机热备、三取二或二乘二取二的结构。

可靠度指标：平均故障间隔时间大于或等于106h；安全度指标：平均危险侧输出间隔时间大于或等于1011h。

⒊计算机联锁使用的涉及安全的电路符合故障－安全原则；电路故障能及时发现，当故障会危及行车安全时，能切断系统的危险侧输出。

⒋计算机硬件体系结构为层次结构，如分为人机对话层、联锁运算层和执行表示层。

⒌计算机联锁具有通过通信前置处理机和通信网与其他系统实现通信能力，与调度指挥系统的数椐通信符合有关规定。

⒍计算机联锁的软件系统达到软件制式检测要求的可靠性和安全性，所有程序都具有模块化、结构化和标准化的特点。

⒎计算机联锁的各种接口与通道能保证长期使用的高稳定性和高可靠性。

与安全有关的接口与通道符合故障－安全原则，还采用了光电隔离、动态冗余编码、参数限界冗余、故障检测及其它特殊方法，以防止危险后果的发生。

⒏计算机联锁能通过外部数椐通道或计算机网络与其它自动化或管理系统，如CTC、TDCS等连接，与之信息交换。

⒐计算机联锁设有两路独立电源供电，并且有自动转接功能，以保证不间断供电。

计算机和电子设备的直流电源具有不间断供电和有效去除脉冲及浪涌干扰的性能。

⒑计算机联锁采取了必要的防电磁干扰和防雷措施，以保证在规定严酷性等级的运用环境中，设备都能正常工作。

⒒信号设备的接地电阻值不大于10Ω，用于防护电子设备的安全保护地线的接地装置其接地电阻值不大于4Ω。

对于重雷害地区，地线设置还采取了特殊措施。

⒓监测子系统作为系统的基本组成部分，为维护使用部门提供监测、报警、统计、分析、管理、远程诊断及维护功能。

⒔根据需要设应急盘，在计算机联锁失效时控制道岔和引导信号。

第二节我国计算机联锁系统的发展自20世纪80年代初，我国发展了计算机联锁系统研究，1984年在南京梅山铁矿投入使用。

驼峰编组场尾部计算机联锁系统于1989年未通过鉴定并在郑州北编组站使用。

在干线铁路上引进并结合我国铁路实际运营技术条件开发的计算机联锁系统，于1991年在广深线的红海站投入运营。

国内研制的第一套计算机联锁系统于1993年在哈尔滨局平房站正式开通使用。

二十余年来，国内计算机联锁从路外到路内，从小站到大站，从支线到干线，从中间站到编组站，发展十分迅速。

至今全路大部分车站己使用各种型号的计算机联锁系统。

开始用得比较广泛的有TYJL－Ⅱ型双机热备系统、TYJL－TR9型三取二系统；DS6－11型双机热备系统；JD－1A型计算机联锁系统；VPI型计算机联锁系统。

双机热备计算机系统在长期应用和发展中己经逐步成熟和稳定，但由于其先天的不足，仍然暴露出许多软、硬件设计上的缺欠。

随着提速、客运专线、大型客运站、重点车站、重载线路的建设和改造，它们对计算机联锁系统的可靠性、安全性提出了更高的要求。

我国目前的研究成果主要为三取二冗余系统和二乘二取二冗余系统。

因此实现计算机联锁在结构上的突破，向多重冗余／校核方向发展，采用三取二或二乘二取二模式是一个必然。

2000年，中国通信信号集团公司研究设计院与日本京三制作所合作，采用K5B 故障－安全型硬件，结合本院自行开发的计算机联锁软件，成功研制开发出了适合我国铁路运输的DS6－K5B型计算机联锁系统。

2001年，北京交大微联科技有限公司、北京铁路局与日本信号株式会社进行了合作，利用日本信号公司的故障－安全二取二CPU单板（EI－32单元）的先进技术，结合在中国国内已成功应用的JD－IA型计算机联锁的软件，成功开发了EI32－JD型计算机联锁系统。

第三节计算机联锁系统的功能、优越性及主要技术特点一、系统的功能计算机联锁系统不仅具备继电联锁设备的联锁控制功能，而且利用计算机的快速信息处理能力、储存能力和联网能力，可方便的实现继电联锁设备难以实现的一些功能。

⒈联锁控制功能计算机联锁系统的联锁功能与继电式电气集中是相同的，能根据车站行车安全的需要，在规定的联锁条件和规定的时序下自动对进路、信号和道岔实行控制。

①进路的控制。

包括列车进路和调车进路的选排、锁闭和解锁；引导进路的控制等。

列车进路的办理方法和继电联锁设备办理方法基本相同，仍沿用按压双按钮才形成操作命令的规定，这样可避免因误动一个按钮而产生错误操作命令的可能。

一些系统为办理慎重起见，对原铅封按钮的相应办理作了一些改动。

②信号的正常开放、关闭、人工重复开放以及防止自动重复开放。

③道岔的单独操纵、锁闭和解锁。

此外，通过在联锁软件中增加相应的功能模块，再加上少量的硬件电路，系统可进一步实现一些特殊电路的联锁功能。

例如：非进路调车控制、道发线出岔进路控制、延续进路控制以及场间联系等。

⒉显示功能计算机联锁系统采用大屏幕显示器取代表示盘，可以向操作人员提供更加丰富、直观的显示信息。

①站场基本图形显示。

②现场信号设备状态显示。

主要有：道岔的定、反位和四开位置，道岔单独锁闭和封闭状态；信号机的开放和关闭状态，灯丝断丝；轨道电路区段的空闲、占用、锁闭状态。

一般用不同颜色代表不同含义。

③车站值班员按压按钮动作的确认显示。

④联锁系统的工作状态、故障报警显示。

⑤时钟显示，必要的汉字提示，如操作错误提示、联锁状况提示、执行失败原因提示等。

⒊.记录存储和故障检测与诊断功能利用计算机的信息处理能力和存储量大的优点，计算机联锁系统为实现系统维护、行车管理自动化奠定了基础。

主要体现在：①系统可按时间顺序自动记录和储存车站值班员按钮操作情况、现场设备动作情况和行车作业情况。

电务维修人员只需根据功能菜单提示，按压相应的功能键，将前一段时间内的系统运行状况或作业情况按规定格式显示出来，作为查找故障、分析故障的参考。

这些信息也可打印出来。

②提供图像再现功能，即系统可将前一阶段储存的数据以站场图形方式显示在屏幕上，按照实际操作和车列运行情况再现出来，以便更直观的地查找故障及分析问题。

③实现进路储存和自动办理，可进一步提高车站行车作业效率。

④具有集中检测和报警功能。

主要体现在两个方面：一是联锁系统的自检测功能，当系统自身出现故障时，维护人员可通过屏幕提示的错误号判断、查找故障；二是对信号机、转辙机、轨道电路等现场设备的工作状态进行集中监测，一旦发现故障，及时记录并报警。

监测和报警的具体内容，可根椐维修需要，全天候或定时对主体信号设备的参数进行测试、分析、判断、超限时及时报警。

⒋语音提示功能该系统具有通过语音或音响在控制台上播放提示信息的能力。

当有多条信息需要同时播放时，这些信息轮流播放。

⒌结合功能利用标准化的通信接口板、网络接口板以及通信规程，可直接与现代化信息处理系统（如CTC、微机监测系统、TDCS、列车自动控制系统等）相联结进行数椐交换。

二、系统的优越性计算机联锁系统具有技术上与经济上的优越性。

⒈计算机联锁系统能够用较少的硬件投资和发挥软件的作用，较容易地克服继电电路难以解决的一些问题。

对接近区段小车的跳动，能够防止错误取消进路；对信号继电器、锁闭继电器前接点的粘连，系统能够及时检出并报警等等。

另外，在进路控制方式上，计算机联锁系统为实现进路储存和自动办理创造了条件。

⒉计算机联锁系统可以最大限度地利用软、硬件资源及冗余和其它容错技术，因此可靠性与安全性更高。

⒊计算机联锁系统无论是硬件还是软件均采用标准化，模块化结构，不同规模和作业性质的车站或站场，只需要编制一些站场数据，选用功能不同和数量不等的模块组装即可。

因此系统设计、施工工作量也大大减少。

⒋在维护方面，计算机联锁系统的维修工作量小，并且具有自诊断、故障定位功能，降低了维护难度并可通过远距离联网，实现远程故障诊断。

另外系统的继电部分结构简单，便于维护，而且继电器用量少，使得继电器检修工作量少。

⒌计算机联锁系统能提供现代化的声、像、图文显示，人机交互的功能更加完善，内容更加丰富，信息量更大，工作效率更高。

⒍计算机联锁系统便于联网，为铁路信号系统向智能化和网络化方向发展创造了条件。

通过与CTC联网，可根据调度计划实现进路程序控制。

通过与旅客向导服务系统、车次号跟踪系统联网，可构成全方位的计算机综合控制、管理系统，增强了运输调度指挥自动化、智能化水平。

⒎采用分布式系统结构时，计算机联锁系统可以省去干线电缆，大幅度降低工程造价。

⒏体积小、占地面积小，且随车站规模，节省更为显著。

三、系统的主要技术特点计算机联锁系统在技术实现上主要有以下特点⒈人机对话设备己由传统的控制台改为数字化仪、键盘或鼠标加大屏幕显示器等，使得系统操作简便，显示清晰、直观，显示内容更为丰富。

⒉系统软、硬件设计全部采用标准化、模块化结构，不同规模和作业性质的车站或站场可通过增减模块，便可适应其需要。

硬件模块连接采用接插件结构，便于系统维护。

⒊采用高可靠、故障－安全硬件结构。

通常与联锁有关的计算机模块均采用冗余比较或多数表决的方式实现系统的故障－安全保证，并采用双重或三重系统不停顿故障重组技术，提高系统的可靠性和可用性。

输入－输出接口电路遵循闭环工作原理，并采用动态脉冲形式的故障－安全电路，电路中的任何一个器件发生故障，均可导致脉冲信息的中断，从而使设备导向安全。

⒋联锁软件设计为双程序比较，两套独立版本的程序采用分层结构，各自使用完全独立的数据，程序和数据运用冗余编码技术，使得故障在每层都得到检查，将危险侧故障最终降到最低限度。

⒌在信息传输方面，系统各计算机之间逐步过渡为光纤连接并进行网络通信；信息采用特殊编码和多重冗余等措施，确保数据传输安全可靠。

⒍为了提高系统运行稳定性，采取了一系列的抗干扰措施，外部设备和计算机之间采用光电隔离，系统设有单独的防雷柜进行通道防雷等，保证系统不受干扰影响、运输稳定可靠。

⒎系统功能齐全，除联锁控制功能外，普遍还有显示、检错、诊断、储存记录、语音提示以及与室外设备结合等功能。

⒏预留有与其他自动化设备（如CTC、TDCS、微机监测系统、列车自动控制系统等）相连接的接口。

第七章计算机联锁系统的基本原理计算机联锁系统是一种利用计算机技术取代继电技术构成的车站信号实时控制系统。

它的基本硬件结构与工业上应用的一般计算机实时控制系统有许多相似之处，主要是由工业控制计算机、过程输入／输出通道以及外部设备等组成，并通过标准总线联接在一起，构成一个基本的联锁控制系统。

有了硬件系统，要保证它们可靠有序地工作，必须配备软件系统，因此计算机联锁系统中的软件和硬件都是计算机控制系统的重要组成部分。