高速铁路计算机联锁系统.

⾼速铁路计算机联锁系统.
第三节⾼速铁路计算机联锁系统
联锁系统是铁路信号的重要组成部分，主要是⽤于车站进路的控制和保证列车运⾏和作业的安全。

⾼速铁路信号当然也离不开联锁系统。

⾼速铁路联锁系统除设计上要考虑到⾼速列车运⾏的特点外，其设备与普通铁路没有本质的差别。

但⾼速铁路进路由调度中⼼计算机控制，取消了地⾯信号，由车载信号控制列车运⾏，因此，选⽤的联锁系统必须是先进的联锁系统。

⼀、联锁系统的发展
车站联锁控制直接关系到⾏车安全，也影响到车站作业的效率及⾏车组织⼯作，因此联锁设备在不断改进。

早期的铁路联锁为⾮集中联锁，设备简单，⾄今在运输不繁忙的线路上仍有少量应⽤。

但这种联锁⽅式，安全技术措施不完善，车站作业效率差，要依靠⼈的正确操作组织⾏车。

1929年继电集中设备问世，经过不断改进，其安全可靠性和⼈机界⾯⽇趋完善。

⽬前在世界上(特别是国内)⼴泛使⽤的联锁主要是继电集中联锁。

这使铁路成了继电器的最⼤⽤户。

随着电⼦技术的发展，从60年代开始许多国家开始研究⾮继电器的逻辑电路⽤于联锁设备，但未能得到推⼴使⽤。

到了20世纪70年代随着计算机技术的发展，不使⽤继电器的集中联锁才获得了突破。

1978年瑞典铁路在哥德堡成功地开通了世界上第⼀个计算机联锁系统。

此后各国不再研究其他⾮继电器联锁⽽竞相开发计算机联锁系统。

经过20多年的发展，计算机联锁系统已经成熟，功能更加完善，配置更加灵活，性价⽐也已经超过继电器集中联锁系统。

计算机联锁系统是铁路信号发展的必然趋势。

如⽇本和英国铁路已制定技术政策，不再发展继电联锁，逐步由计算机联锁取代。

计算机联锁系统与继电联锁相⽐的优越性主要有以下⼏⽅⾯：
1.计算机联锁系统功能更加完善。

例如我国⼴泛应⽤的继电联锁设备(6502电⽓集中联锁系统)，受站场形状、电路逻辑层次和结构、继电器以及接点数量的影响，在功能及功能扩展⽅⾯受到限制。

对上述限制，计算机联锁系统通过增加少量硬件并开发软件即可解决。

2.计算机联锁系统的信息量⼤，利⽤当前的各种⽹络⼿段，可与⾏车调度指挥系统、列车控制系统联⽹，交换各种信息，以使整个信号系统协调⼯作。

3.计算机联锁系统易于实现系统⾃诊断和⾃检测功能，并通过联⽹实现远距离诊断。

有利于信号维修管理及维修体制改⾰。

4.体积⼩，功耗低，使信号室投资减少。

随着⼤规模集成电路的发展，计算机联锁系统的设备造价将会越来越低，与继电联锁相⽐将更占优势。

计算机联锁由于以上述的特点，近年来在国内外得到了⼴泛的使⽤和发展。

国内外均有成功的研究设计和使⽤维护的经验，因此计算机联锁系统应该作为⾼速铁路车站信号联锁的⾸选制式。

⼆、国外铁路计算机联锁系统
(⼀)瑞典铁路的EBILOCK 850、950系统
世界公认的第⼀个计算机联锁控制系统安装在瑞典哥德堡车站，在1978年开通使⽤。

当时信号机和道岔的控制仍由继电器来完成，保留了轨道继电器。

第⼆阶段是采⽤电⼦器件控制信号机和道岔，仍保留了轨道继电器。

第三阶段则实现了全电⼦化控制。

作为计算机联锁的核⼼部分，也经历了⼏个阶段的变化，从EBILOCK750演变到850系统。

其中$50R系统还具有⽆线通信接⼝，可与⽆线闭塞系统连接。

850系统采⽤双软件⽐较⽅式，只有两套软件的计算结果完全⼀致时，才能使执⾏元件执⾏控制命令。

该系统为分布式微处理器系统，可实现远距离控制。

系统硬件采⽤双重冗余热备⽅式，以提⾼系统的可靠性。

EBILOCK 850系统框图见图5.3.1。

图5.3.1 EBILOCK 850计算机联锁系统框图
20世纪90年代初期开发的EBILOCK950系统采⽤双机硬件冗余，⽐较⼀致后输出，也可通过硬件热备并且在每套硬件中都运⾏两套软件，达到故障安全的要求。

可适⽤于各种不同的安全规则。

(⼆)英国的固态联锁SSI系统
1985年，英国的计算机联锁系统SSI在明斯顿车站正式使⽤，它采⽤三取⼆表决系统(TMP)的模式。

系统中参与表决的3个模块运⾏相同的联锁软件，每⼀模块都可与其他两个模块的计算结果相⽐较以校验⾃⾝的计算结果。

当发⽣不可屏蔽的故障时，每⼀模块都可从系统中切除。

当某⼀模块因故障被切除时，其余两个模块按双机⽐较⽅式继续⼯作。

故障模块修复以后，系统重新恢复到三取⼆表决⽅式⼯作。

在故障模块未修复前，如果另⼀个模块再次出现故障，则系统停⽌运⾏，所有信号都置于禁⽌状态，这时系统导向安全状态。

SSI系统的结构框图见图5.3.2。

图5.3.2 SSI固态联锁系统结构框图
SSI系统为分布式结构，其联锁机通过数据链路与现场的采集控制模块相连，传输速率通常为9 600波特，采⽤缩短型的海明码，信息传送代码为曼彻斯特码。

最⼤传输距离达10 km，设中继器时，最⼤可达到40 km。

英国道⽐铁道研究中⼼在原SSI基础上正在开发第⼆代的计算机联锁系统。

英国西屋信号公司、澳⼤利亚西屋制动和信号公司为⾸的四个公司联合开发的WEST-RACE系统，采⽤了基于以系统的差异性取代系统硬件冗余来实现的安全原则。

系统设计采⽤两个或更多的不同路径，每个路径⼜都有独⽴的安全保证。

(三)德国⾼速铁路(ICE)的车站联锁控制系统
根据联邦德国铁路(DB)提出的故障安全技术要求，德国西门⼦公司和阿尔卡特公司共同开发了适合于⾼速铁路的联锁控制系统。

西门⼦公司以SIMIS系统为核⼼构成车站联锁系统，阿尔卡特公司则以SELMIS系统为核⼼构成车站联锁系统。

这两个系统的共同点是系统均采⽤硬件冗余⽅式，SIMIS系统已从1977年的SIMIS-B型(8080CPU)，经过SIMIS-C型
(8085CPU)，SIMIS31 16，SIMIS3216，SIMIS-E型，SICAS型(Siemens Computer Aided Signal ling)发展到⽬前的SIMIS-W 型。

SIMIS-W型总体结构见图5.3.3。

图5.3.3 SIMIS—W型计算机联锁系统总体结构图
图中区域控制计算机采⽤双机冗余⽐较的SIMIS故障安全原理，联锁与接⼝计算机则采⽤三取⼆的多数表决⼯作原理，以增加可靠性。

微机系统的安全操作应由4个独⽴通道保证(两个处理通道和两个监测通道)。

只有当每⼀通道都发出相同的操作命令时，操作的输出命令才有效。

阿尔卡特公司的ESTWL90计算机联锁系统，采⽤SELMIS安全模块。

SELMIS的硬件结构为三取⼆⽅式，软件冗余管理。

ESTWL90系统结构见图5.3.4。

图5.3.4 ESTW L90计算机联锁系统总体结构图
SIMIS和ESTW L90的系统框图⼤同⼩异，后者增加了⼀层输⼊输出层，通过该层接⼝与遥控设备和列车控制中⼼(LZB中⼼)相连。

轨旁设备的控制均通过区域计算机(SIMIS系统) 和分布式的单元控制模块来实现的，因此这两种联锁系统控制范围较⼴。

在德国ICE⾼速铁路上已⼤量安装了计算机联锁系统，车站的控制范围不局限于某⼀车站。

如Orxhausen 车站控制距离达到75 km。

Eilsleben站的计算机联锁取代了原来的17个继电联锁系统，控制范围达到43 km。

(四)西班⽛⾼速铁路ATCC系统
阿尔卡特公司提出先进列车控制中⼼ATCC(Advanced Train Control Center)概念，以满⾜⾼速铁路运输的需要。

ATCC系统将铁路信息中的调度集中、联锁和列控等所有领域的管理集中在⼀个地⽅，并将控制列车和进路的所有功能综合于⼀个系统中。

ATCC系统控制中⼼结构框图见图5.3.5。

图5.3.5 ATCC系统控制中⼼结构框图
控制中⼼主要由ESTW电⼦联锁中⼼和LZB列控中⼼组成，电⼦联锁中⼼通过单元控制模块对车站、邻站和区间信号、道岔、轨道电路等进⾏控制。

在电⼦联锁的⼈机接⼝界⾯(输⼊输出层)通过遥控系统与调度中⼼接⼝，⽽与LZB列控中⼼的接⼝是由联锁逻辑模块直接与其通信完成的，如图5.3.6所⽰。

图5.3.6 LZB列控中⼼与联锁逻辑模块通信⽰意图
(五)法国⾼速铁路SEI/TVM430
SEI综合联锁系统是法国CSEE Transport公司20世纪90年代开发的列控联锁⼀体化设备，并于2001年5⽉⾸次在TGV地中海线⽡朗斯—马塞段(列车最⾼时速350 km/h)上开通使⽤。

SEI系统使⽤UM2000型数字编码轨道电路，车载设备为TVM430，可兼容TVM300制式。

地⾯区间串⾏输⼊控制与车站控制合⼆为⼀，取消了接⼝，也减少了信息传输的延时，具有硬件结构模块化，功能完善，安全可靠等优点。

系统由沿线的地⾯控制中⼼SEI设备、光纤局域⽹、环线点式设备、UM2000轨道电路、轨旁设备和车载设备组成。

其中地⾯SEI设备组成见图
5.3.7。

图5.3.7 SEI综合计算机联锁系统框图
图中故障安全联锁ATP模块，采⽤安全处理模块，分别安装在三个组匣中，并通过存储器模块相互通迅，采⽤三取⼆表决模式，保证故障安全。

⽽现场设备的计算机控制采⽤编码微处理器(故障安全型)和动态安全检查模块，在控制柜中分别装有安全信息的和⾮安全信息的输⼊板和输出板。

SEI系统允许控制半径为7.5 km，即需要每15 km设⼀处中继站。

(六)⽇本电⼦联锁系统
⽇本的电⼦联锁的开发经历了⼏个阶段，最早可追溯到1966年，⽬前已停⽌使⽤。

20世纪80年代开发的主要有SMILE I型、Ⅱ型、Ⅲ型并在此基础上于1997年开发了PRIME和EL32型、⼯型系统。

另⼀系列开发的有K1、K2、K3型，近期有K5、K5B 型，此外另有201、202型电⼦联锁系统。

为确保⾼可靠性，包括输⼊/输出设备在内的许多设备由⼆重系构成，但在电⼦设备中对可靠性要求最⾼的“安全系统”，则由三重系表决⽅式构成。

电⼦联锁设备Ⅱ型为适⽤于⼩站的联锁设备。

Ⅱ型联锁系统采⽤了故障安全计算机和组件SPAC-8，它是由⼆台计算机、RAM、定时器、时钟同步电路、故障安全⽐较电路，由多芯⽚封装⽽成。

只有在⼆条总线数据⼀致时，且⽐较电路⾃⾝正常时，才输出交流信号，动作正常事故继电器。

如正常事故继电器落下则切断⾄信号设备的输出控制电路的电源，使输出固定在安全侧。

EL32型的系统构成见图5.3.8。

Ⅲ型电⼦联锁则具有满⾜安全性要求的联锁功能及闭塞功能，但仅适⽤于单线2股道、条进路的⼩站，设备采⽤硬件冗余⽅式，采⽤宏同步动作的相位差同步⽅式即⼆台计算机按⼀定时差定时启动，产⽣出交变信号，驱动正常继电器。

使⽤软件来实施故障诊断功能。

图5.3.8 EL32型计算机联锁系统构成框图
⽇本京⼭信号制作所⽬前研制的计算机联锁系统有K-3(轻轨，地铁)、K-4(⼤规模车站)、K-5(中、⼩规模车站)三种类型。

图5.3.9是K5型的集中型和分散型结构，同时采⽤双重系热备形式，电⼦终端装置可⾃由选择⼀重系或⼆重系。

图5.3.9 ⽇本K5型计算机联锁系统
(七)意⼤利安萨尔多ACC计算机联锁系统
意⼤利安萨尔多(ANSALDO)公司的ACC计算机联锁系统基于SARA体系结构，它的基本特点是模块式结构和冗余的计算机配置(图5.3.10)。

这些特点使控制系统完全能够满⾜对安全性、可靠性和可⽤性的要求，中央逻辑单元由三个CPU(TMR三套模块冗余)处理装置组成，通过平⾏独⽴处理数据的⽅式及三取⼆的多数表决⽅案保证其安全性。

图5.3.10 意⼤利安萨尔多ACC计算机联锁系统
ACC系统由⼀个控制中⼼及其通过⾼速数据传输⽹络连接的各外围装置组成。

控制中⼼除执⾏安全功能的中央逻辑单元以外，还有⼀个执⾏⾮安全辅助功能的RDT⼦系统。

(⼋)各国的计算机联锁系统的特点
各国计算机联锁系统⽐较见表5.3.1。

表5.3.1 各国计算机联锁系统⽐较
冗余技术
国别/公司计算机类型控制⽅式
硬件结构软件结构
通讯⽅式使⽤情况瑞典
ABB公司 EBILOCK—750型EBILOCK—850型
EBILOCK—950型UAC1610
(8085)芯⽚
Motorola68030
分散区域控制⽅式
三级控制
键盘控制
由微机替代电器控制现场设备
同750型
分解区域控制机和直接控制⽅
式
主备双机运⾏
主备双机运⾏双CPU⽐
较和主备双机运⾏
双套软件
双软件
数据结构：站场
图形结构、联锁
表结构
光缆、电缆、双通讯通道
CRC(8、4)编码，海明距离
d=7
循环⼯作时间
750型770型为1s
850型为0.6s
以太⽹或EBILOCK850环⽹
0.3～0.6s周期
1978年在哥德开始使⽤
1985年850型在哈尔斯
堡开始使⽤
英国 SSI SGI 6800芯⽚
6802芯⽚
专⽤微机
分散区域控制三中取⼆，设熔丝切断装置
单套软件，进⾏
电缆、曼彻斯特Ⅱ型电码，
缩短循环码(31、26)，
10kb/s,d=3
1985年在⾥敏顿车站使
⽤
现已在国内外20多个车
站推⼴使⽤
正在改进过程中
⽇本
Ⅰ型 (SMLE)
Ⅱ型 (µ—SMLE) Ⅲ型
Ⅳ型专⽤微机
8085芯⽚
专⽤微机
—SPAC 0
故障—安全型
模块
V30 16 bit
集中直接控制
与电⼦闭塞合⽤控制对象在8条进路以下
公布式控制
⼩站⽤(50条轨道电路以下)
区域性控制和直接控制
三中妈⼆硬件表决器
主备双机，彩双冗结构
持相位差动作的双机运
⾏
⼆重系统
并列双重系统
单套软件
单套软件
单套软件
接线逻辑运算
布尔代数逻辑运
⾏
光缆 1985年3⽉在东神奈川
站使⽤
1987年2⽉在常盘线勿
莱站使⽤
1985年开始使⽤，⾄
1987年3⽉底已有138站
使⽤
K5型 32bit cpu 德国
西门⼦公司 EIS型 SIMIS-B型
(8080芯⽚)
SIMIS-C型
(8085芯⽚)
SIMIS-3116
SIMIS-3216
SIMIS-E
(80386芯⽚)
SIMIS-W型
三级分解控制双机+硬件⽐较器单套软件 1985年12⽉在姆尔瑙(Mul-mau)开始使⽤，1989
年年底成批⽣产，⾄今已
开通250余套
法国
CS公司
SEI/TSM430 安全计算机集中直接控制三中取⼆
故障安全联锁
ATP模块
安全软件系统中有CTC接⼝模块控
制距离15km
已在法国TGV地中海线、
韩国⾼速铁路应⽤
阿尔卡特公司 SIMIS(8080芯
⽚)现已开发16
位计算机四组分解控制(啬系统服务层)
控制台输⼊
三中取⼆软件冗余管理光缆 1987年6⽉在哈⾐福尔
站使⽤
美国 GRS公司 VPI
US&S公司 MICROLOCK 16位计算机
16位计算机
集中控制
集中控制
单机运⾏(可热备⽤)
单机运⾏(可热备⽤)
双通道软件
信息冗余32位
双通道软件
1985年在纽约州契列车
站试⽤
1986年在Randotph
street 站使⽤(104条
进路)
意⼤利 Ansaldo ACC系统 68HC11
区域机采⽤
68302
分散区域性控制
三级控制
联锁机三中取⼆，区域
控制器采⽤⼆中取⼆，
采⽤854与现场控制模
块相连115.2kb/s
双套软件⽐较双通道光缆通信
2Mb/s系统可接8个通信端
⼝
海明距离d=24
每⼀对通信线可接32个
地址⼝
综观各国计算机联锁发展情况，它们有如下的⼀些共同的发展特点：
1.计算机联锁系统由于采⽤了先进的计算机技术和通信技术，联锁系统本⾝已不再是⼀个孤⽴的车站信号控制设备，⽽是综合⾏车指挥控制系统的⼀个重要组成部分，是具有多种功能和安全保证的指挥控制系统的基础设备。

他通过各种制式的总线、局
域⽹、⼴域⽹实⾏多层次控制，使控制范围扩⼤，减少投资，并可与运⾏图管理系统联⽹，根据调度计划实现进路程序控制，还可与旅客向导服务系统、车次号跟踪系统联⽹，构成全⽅位的计算机综合控制、管理系统。

各国⾼速铁路上的车站联锁系统多为区域控制式的联锁控制⽅式，即由⼀个站控制周围的若⼲⼩站及区间的道岔控制点。

这种控制⽅式是与他们国家的铁路⾏车组织特点分不开的，在各个⼩站不设值班员⼈员，均由调度员或枢纽站车站值班员进⾏控制，既优化了控制⼜达到了节约⼈⼒的⽬的，减少⽇常运营和维护的开⽀。

2.各国计算机联锁系统，⼤多采⽤硬件冗余⽐较表决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。

3.⾼速铁路列车运⾏速度⾼、运⾏间隔⼩、正点率要求⾼，为提⾼系统的安全与效率，联锁系统具有进路⾃动排列、进路储存及延续进路防护功能，车站股道设有过⾛防护区段及安全线。

4.各国计算机联锁系统正在向全电⼦联锁系统发展，如ABB的EBILOCK 850，英国的SSI系统，德国西门⼦SIMIS系统都已由固态器件取代继电器驱动信号和转辙机，这些设备多安装在铁路旁，减少了⼲线信号电缆，降低了成本。

意⼤利的安萨尔多公司还有编码和⽆编码的轨道电路控制器(TX发送和接收)也是由全电⼦装置完成的。

5.随着计算机技术发展，多媒体计算机的推出，各国均加强了⼈机⼯程的研究，提供现代化的声、像、图⽂显⽰，改善操作⼈员的⼯作环境和提⾼⼯作效率。

控制⽅式已由传统的控制盘改为键盘、数字化仪、⿏标等。

6.各国⾼速铁路均设⽴集中的维护管理中⼼，以保证⾼速铁路不问断的运转。

车站设维护管理终端与中央调度所的维护管理中⼼联⽹，传送各种信号设备状态、联锁系统的运⾏信息、故障报警信息。

维修⼈员可及时地对所管辖设备进⾏⼲预和维护，如法国⾼速铁路的维护中⼼，还包括了联锁系统的各种备件的管理。

三、京沪⾼速铁路计算机联锁系统设想
(⼀)联锁系统的设备组成及其基本功能
京沪⾼速铁路宜采⽤以计算机联锁为核⼼的车站综合控制系统，其总体框图见图5.3.11。

图5.3.11 车站综合控制系统总体框图
下⾯分别列出联锁系统中的各个单元模块的组成和功能。

1.MM1⼈机接⼝设备
设备包括具有强⼤信息处理能⼒、⽹络通信能⼒和有容错性能的计算机或⼯作站、⾏车⼈员的控制台、显⽰屏幕等。

信号员可通过控制台按钮或数字化仪或键盘、⿏标等进⾏控制，在屏幕上显⽰站场平⾯及车站信号、道岔、股道等信息状态，进路排列情况，进路储存信息，以及邻站、区间有关⾏车的信息，包括列车车次的显⽰。

设专⽤屏幕显⽰运⾏图或调度作业计划。

2.通信接⼝
车站综合数据局域⽹通过路由器和SDH光纤⼲线数据通信⼴域⽹连接起来，完成与调度指挥中⼼的通信联系，接收调度中⼼发来的计划、控制命令等信息，并发送车站的各种表⽰信息。

同样通过通信⽹络，也可以向远程诊断中⼼发送计算机联锁系统的状态信息及其他信息，包括⼀些模拟量的信息，同时接收诊断中⼼发来的设备维护、故障切除等命令。

3.联锁逻辑控制单元
联锁逻辑控制单元为计算机联锁系统的安全核⼼，此控制单元必须具有故障—安全性能。

它实现信号设备的联锁逻辑处理功能，完成进路选择、驱动道岔和进路锁闭，发出开放信号的命令。

前⾯曾提到车站联锁控制系统有两种控制模式，⼀种为区域集中控制，另⼀种为独⽴分散控制。

这两种控制模式对系统本⾝来说在技术实施上没有多少差别，均需有⾼质量的安全数据通道来完成信息的交换。

当系统采⽤区域集中控制时，远距离的信号和道岔设备是由设在当地的联锁逻辑单元或采集驱动单元(有的称为区域机、⽬标控制机、电⼦终端等)进⾏控制，中央联锁逻辑单元与各个控制单元，通过多重冗余联锁总线传送数据，进⾏安全信息交换。

通讯传输介质采⽤光缆，传输距离更长。

联锁逻辑单元通过串⾏通信与MMl⼈机接⼝设备和采集驱动单元接⼝，它还有并⾏总线接⼝，通过I/0端⼝直接采集和控制现场信号设备状态。

4.采集驱动单元
与联锁逻辑控制单元⼀样，要求具有故障安全性能。

主要功能是采集现场信号设备状态，驱动信号设备，通过串⾏接⼝接收联锁逻辑单元发出的执⾏命令和向联锁单元发送所采集到的信息。

同样它还可根据需要增加联锁逻辑功能，实现区域性信号联
锁，构成智能性的采集驱动单元。

5.区间道岔控制单元
区间道岔由设在该道岔旁的联锁逻辑控制单元进⾏控制，该单元通过信息通道与中央逻辑控制单元交换数据，接受控制命令或进⾏联锁逻辑运算，发出控制道岔动作和开、闭信号的命令。

实现区间道岔的远距离控制技术主要有以下两⽅⾯，⼀是安全信息的远距离传输。

⼀般⾼速铁路区间道岔设在两个车站中间，距车站约30 km以上，同时还需具有故障安全性能。

因此除⼀般的通信常⽤的CRC校验外，还需增加其他增⼤码距的编码⽅式。

另⼀难点是区间道岔的控制设备通常设在线路旁的箱(柜)中，环境条件恶劣，⽬前的车站计算机联锁系统尚不能满⾜这些要求，需⽴即研究开发能适应这种环境要求的冗余、容错的电⼦逻辑控制单元。

⼀般此单元可选⽤⼩型的双机冗余⽐较的故障安全控制系统，类似于德国ICE铁路上采⽤的区域性计算机控制单元。

6.综合控制系统周边⼩站的集中控制
综合控制系统周边⼩站的集中控制的实现与区间道岔的控制相同，由控制中⼼通过安全信息通道进⾏遥控。

同时还应考虑在集中控制失效时，现场的应急控制⽅式。

7.维修终端
微机联锁系统设有维修终端，电务⼈员通过终端监督系统设备的运⾏，可查找储存记录，诊断分析故障，根据铁道部微机联锁系统暂⾏技术条件，联锁系统应具有配套的微机监测设备，对室外联锁信号设备进⾏监测，此设备与维修终端相连，维修⼈员通过终端对信号设备进⾏检测、调整。

所监测到的各种故障，报警信息可通过通信⽹发往维修基地远程诊断中⼼。

(⼆)车站计算机联锁系统基本技术要求
在讨论⾼速铁路车站联锁控制系统⽅案时，⾸先要研究⾼速铁路与既有铁路各⾃的特点和它们对信号联锁设备的不同要求，研究车站作业⽅式的改变和对旅客服务的改进等⽅⾯的问题。

此外，⾼速铁路还要求车站的信号联锁设备与列控系统、电码化轨道电路等设备有更紧密的结合，以保证⾼速列车的安全。

1.系统的安全性：作为保证列车安全运⾏的基础设备，计算机联锁控制系统的⾸要任务就是确保安全。

随着新的可靠性理论的形成和冗余容错技术的应⽤和发展，可靠性概率和出现危险侧故障的概率，作为衡量系统故障安全性能的⼀个指标，已被⼈们所接收。

按照欧洲标准EN90126，联锁设备安全完善度等级为Ⅵ级，其危险侧故障率应⼩于1O-11/h。

这意味着上千套设备平均上百年才可能发⽣⼀起危及⾏车安全的故障。

计算机联锁采取的故障安全保证措施很多，主要有下⾯⼏种：
(1)利⽤计算机软硬件冗余技术，构成⼆重或三重系统并作⽐较或表决，以防⽌某个瞬间错误或某个器件失效⽽导致系统出现危险侧输出，在双重系统运⾏不⼀致时，整个系统的输出应保证处在安全侧。

(2)在输⼊/输出通道上使⽤特殊的接⼝电路、采⽤闭环检测技术及特殊编码技术，当通道发⽣故障时使开关量处于安全侧。

(3)在计算机内部对重要的数据采⽤冗余编码和多重校验技术，以便及时对联锁运算结果(包括中间结果)进⾏检测，以保证当微机内部发⽣故障时不会导致危险侧输出。

(4)采⽤必要的故障⾮对称器件，例如安全型继电器，⽤前接点控制道岔和开放信号，在发⽣故障时，继电器落下，切断输出电源。

2.系统的可靠性：传统的信号故障安全模式采⽤系统⼀旦故障导致信号关闭的作法，这样会引起列车的紧急制动。

对⾼速客运来说会对旅客带来损害，因此对系统的可靠性提出了更⾼的要求。

容错和避错技术是提⾼计算机系统可靠性的两种主要技术⼿段，尤其是容错技术，它是构成⾼可靠性和⾼安全性系统强有⼒的保障⼿段。

在考虑系统级冗余的同时，还应实现⼦系统级和插板级的冗余。

3.系统的可⽤性：系统可⽤性是指设备运⽤期间能够正常使⽤的⽐例。

可⽤性A由下⾯公式求出
设备停⽤时间
设备使⽤时间设备使⽤时间
+=
A
设备停⽤时间包括设备维护所⽤时间，故障修复时间等。

因此提⾼设备可⽤性就要求设备免维护，维护期间不停⽤或尽可能减少停⽤时间。

提⾼设备可靠性，减少故障次数。

进⾏预防性维护减少故障，尽可能减少修复时间。

如快速故障定技术，设备易于更换，增加备⽤设备等。

4.系统的综合性：为搞好旅客的运输⼯作，系统还必须提供旅客服务信息。

即与旅客服务系统接⼝，及时准确地提供有关列车运⾏的各种消息。

5.系统的灵活性：必须考虑系统及设备的升级和改进功能的能⼒，能灵活满⾜车站站场变更的要求，也能够适当增加新设备、增加新功能。

6.强⼤的系统后援⽀持：系统要求具有先进性、兼容性和可扩充性。

采⽤国际标准通⽤接⼝和国外先进的关键部件，保证系统若⼲年后，仍具有⽣命⼒和得到有⼒的技术⽀持和充⾜的备品备件。

7.铁道部颁布的《继电式电⽓集中联锁技术条件》和《微机联锁系统暂⾏技术条件》是⽬前联锁控制系统必须遵循的技术条件。

根据⾼速铁路的运营特点，某些条件需做适当修改和增删，如进路⼀次解锁问题，过⾛防护区段的设置，全站场包括道岔区段轨道电路的电码化等等问题，都与普速铁路有区别，此外在控制台监视显⽰⽅⾯需增加车次号显⽰和邻站信号显⽰等。

8.车站联锁控制系统从控制范围划分，有两种控制模式。

⼀种为独⽴分散的车站联锁系统，各车站的微机联锁系统⾃成体系，负责本车站的信号联锁功能。

另⼀种为区域控制的微机联锁系统，某个车站信号楼的联锁主机可以控制所管辖区域内多个车站的进路和信号，其他车站只有接⼝和执⾏电路。

由于⽬前车站微机联锁系统多采⽤分布式多微处理器系统和采⽤模块化结构，利⽤各种信息通道构成系统，这两种控制⽅式在技术上差别不⼤。

9.⾼速铁路站间距离长，有些站间可能设⽴渡线道岔，这是⾼速铁路特有的情况。

因此需实现区间渡线道岔的远距离控制。

对区间道岔进⾏进路照查和控制是相邻车站的联锁功能的⼀部分。

10.与综合调度系统联⽹。

联锁系统接收综合调度中⼼发来的⾏车计划、列车车次等信息，并根据车站内信号设备的状况，运输作业的要求，实现进路程序控制。

联锁系统也可直接从调度中⼼接收进路控制命令，排列进路。

联锁系统向调度中⼼传送进路状态、股道占⽤、道岔位置和列车进出站时间等信息。

11.与列车运⾏⾃动控制系统即地⾯列控中⼼进⾏有机的结合，向列控系统发送信号、进路等状态并接收轨道电路信息。

12.必须具有信号检测、设备状态信息储存、打印及再现功能，并与维修中⼼联⽹实现集中监测及远距离故障诊断。

(三)联锁系统与其他信号⼦系统的接⼝要求
车站计算机联锁系统与通信信号系统中的其他⼦系统有着密切的关系。

这些系统分⼯不同，但相互间必须交换各种实时安全信息和其他⽅⾯信息。

与其关联的⼦系统，分别为列车运⾏控制系统，列车运⾏指挥系统，信号集中监测系统和车站信号局域⽹系统。

车站综合数据局域⽹是连接各⼦系统的专⽤信息通道。

车站综合控制系统的构成依赖于车站的综合局域⽹和其他安全信息专⽤通道。

1.车站信号局域⽹设备功能要求
(1)实现对车站信号设备的统⼀管理。

(2)实现对信息采集和输出的统⼀管理，便于车站信号设备与外界的信息交换。

(3)便于车站信号设备间的相互信息交换和硬件设备的共⽤。

(4)提⾼车站整体信号设备的可维护性。

(5)按拓朴结构显⽰设备的⼯作状态，提供⽹络诊断⼯具，进⾏⽹络的诊断和分析。

为保证⽹络的可靠⼯作，采⽤双以太⽹结构。

采⽤客户机⼀服务器结构⽅式或对等⽹络结构⽅式。

后者是计算机直接相互通信，不需要服务器来管理资源，适⽤于少于⼗台计算机的⽹络规模，维修成本较低，且维修容易。

局域⽹各系统之间采⽤TCP/IP信息交换协议，并采⽤应答⽅式进⾏通信，可以保证各⼦系统的独⽴性。

2.与列车控制系统的接⼝要求
计算机联锁系统与控制地⾯中⼼的接⼝有两个，⼀是安全信息的交换，如进路排列、轨道电路占⽤情况等信息。

它可通过各⾃的安全信息通道加以扩展，或采⽤独⽴的专⽤的安全信息通道(加信息防护)来实现。

另⼀接⼝是⼈机信息交换，不参与控制，仅提供信息显⽰，如区间列车追踪情况，设备状态等。

此类信息通过车站综合信息局域⽹相互交换。

计算机联锁系统与列车控制系统均为安全控制系统，系统的失控将导致重⼤事故。

由于两个系统采⽤的计算机安全技术都是相通的，因此在开发研制⾼速铁路联锁系统和列控系统时可考虑使两个系统的⼀体化。

轨道电路单元、列控编码单元和联锁控制单元均作为⼀种专⽤模块共同连接在总线(安全信息数据⽹)上，由⼀套安全计算机控制。

3.与综合调度中⼼的接⼝要求
综合调度系统的主要任务是进⾏列车运⾏调度、运营管理、旅客服务等项⼯作，调度管理需要⼤量的有关列车运⾏的实时信。