计算机联锁系统在铁路信号方面的应用

计算机联锁系统在铁路信号方面的应用
摘要：计算机联锁系统是铁路通信的重要应用，对于铁路现代化及自动化运营
起到至关重要的作用。

利用计算机联锁系统可以实现车站之间的联锁，从而让铁
路运营更加高效、安全、可靠。

本文首先对计算机联锁系统进行介绍，并分别对
其系统结构的硬件部分和软件部分进行分析，对计算机联锁系统通信方式进行研究，并提出系统日常注意事项及设备维护措施。

关键词：计算机联锁系统；铁路信号；控制应用
科学技术水平的不断提升，其为各个产业的发展均产生了积极的推动作用，
计算机联锁系统作为一种现代化的技术系统，通过其在铁路产业中的有效应用，
进一步为确保铁路的行车安全，提高运营效率以及降低调度人员的工作强度均产
生了有利的影响。

因此，只有确保计算机联锁系统在铁路工程中的有效应用，才
能有效降低铁路信号故障的发生机率，为铁路的安全稳定运行提供了保障。

1 计算机联锁系统概述及功能
计算机联锁系统利用计算机技术来确保铁路行车安全及通过能力，通过一些
技术手段，保证铁路信号、岔道及进路之间的制约关系以及操作顺序，我们将这
种制约关系和操作顺序称之为“联”，这个系统也就是计算机联锁系统。

对计算机
联锁系统和继电集中联锁进行比较，计算机联锁系统具有以下优点：首先是在安
全性、可靠性、可用性以及可维修性方面有所提升；其次是功能更加丰富，设计
方便；最后，省工省料，造价经济，并且为铁路信号未来智能化、网络化发展提
供基础条件。

计算机联锁系统的功能主要有几个方面：（1）联锁系统通过采集轨道继电器接点来获取轨道区段的占用及出清状态，从而为联锁下位机执行逻辑运算提供前
置条件；（2）进路控制，进路相关操作，建立、锁闭及解锁；（3）道岔控制，
道岔相关操作，解锁、转换及锁闭；（4）信号机控制，对信号机显示进行控制。

2 车站计算机联锁系统应用现状
2.1 国外车站计算机联锁系统的应用现状
1978 年世界第一个计算机联锁系统在瑞典哥德堡问世, 从20世纪80 年代起
各国竞相研究开发计算机联锁系统, 90 年代起很多国家已开始大面积推广微机联
锁系统,经过20 多年的发展, 计算机联锁技术在发达国家已发展成为完善成熟的技术。

2.2 国内车站计算机联锁系统的应用现状
国内对计算机联锁系统的研究开始于20 世纪80 年代, 进入90 年代后, 随着与
发达国家在计算机联锁技术上的交流增多和计算机技术的发展, 计算机联锁进入
了快速发展阶段。

当前的计算机联锁系统虽然已经处于可用阶段，但是在可靠性
和安全性方面都有待提高。

计算机联锁系统可以借助大屏幕显示器向操作人员提供更加全面,和直观的信
息比如站场的基本图形显示和现场信号设备的运行状态等等,值班人员操作的整个
流程也能清晰的显示出来。

计算机联锁系统的结合功能通常就是指计算机联锁系
统采用标准化的通信接口板、网络接口板和符合标准要求的通信规程,可以直接和
现代化信息处理系统充分的联结在一起从而完成数据交换环节这样也就使得生产
现场也能够了解到站场最新的变化情况。

计算机联锁系统在运行的过程中通常将
故障一安全原则当成是最为重要的内容，也就是说在系统出现故障的时候,系统可
以自动的保证信号的安全阻止信号升级，这样一来也增强了系统的安全性。

3 计算机联锁系统硬件组成
3.1 计算机联锁系统的技术要求
根据有关技术标准的规定，计算机联锁系统的主要技术要求为：（1）系统的功能：人机会话功能（能够接受操作并表示系统状态）；联锁控制功能；对系统主要组成设备的工作状态进行监测的功能；能够于上一级通信网络实现联网的功能。

（2）系统的性能：系统的可靠度——系统的平均故障间隔时间MTBF 大于或等于 106h。

系统的安全度——系统的平均非安全性输出间隔时间大于或等于1011h。

系统的运行周期——不大于250ms。

3.2 计算机联锁系统的硬件构成
现以采用二乘二取二的最典型的系统结构为例来介绍计算机联锁系统的硬件构成。

设置一套双系热冗余的2乘2取2 联锁系统（简称ZLC），负责完成管辖区域内的所有联锁功能，及与轨旁ZC和车载CC之间的接口和数据传输；该设备布置在设备集中站的信号机房内。

配置2层冗余的通信传输结构，一层为ZLC系统与ATS子系统、联锁维修机及现地控制工作站之间的信息交换提供网络传输通道；一层为ZLC与车载和ATP 计算机之间的信息交换提供网络传输通道。

上述传输设备均安置在信号机房的网络机架内。

设置一套热备冗余的现地控制工作站（HMI）。

车站值班员的操作命令（例如：进路办理、单操道岔、开放引导进路等所有的联锁操作）经HMI处理后送给ZLC；ZLC把联锁运算后的相关表示信息（信号机状态、道岔位置、区段状态等）送至HMI上显示。

该设备布置在综控员室的综合控制台上。

本项目设备集中站的ATS监控工作站与联锁设备的操纵工作站合用，称为现地控制工作站。

设置一个联锁维修机（SDM），负责完成本设备集中站所辖车站的联锁诊断和故障记录等；并把相应的信息内容通过网络送至维修中心。

该设备布置在信号机房内的维护操作台面上。

4 保证铁路信号计算机联锁可靠性的技术
计算机联锁控制系统运行的过程中采用这两项技术可以十分有效的保证系统运行的质量和水平，避错技术通常可以分成两种，一种是硬件避错技术,一种是软件避错技术。

前者主要是选择和使用一些可靠性非常强的元件来组成计算机联锁控制系统,同时在这一过程中还要充分重视环境因素所产生的不利影响这样也就很好的提升了系统运行的质量。

软件避错技术在使用的过程中最为重要的一项原则就是要采取有效的措施减少软件当中的缺陷和不足,保证软件不出现故障。

我们可以采用先进的软件工程强化软件管理,同时对设计程序进行适当的优化调整等。

计算机联锁控制系统的容错技术主要是借助以下三个层次来实现的。

4.1 系统上的保障技术
为了更好的保证系统自身的可靠性在计算机联锁控制系统设计的过程中我们应该采用的是冗余可靠性结构设计的方式当前主要的研究和应用形式有两种，一种是三取二静态冗余结构,-种是双击热设备动态冗余结构。

4.2 设备上的保障技术
设备及保障技术主要有硬件、软件和数据可靠性保障技术。

硬件可靠性保障技术通常有两类,一类是故障检测技术,类是故障屏蔽技术。

软件可靠性保障通常有容错设计技术、容错算法和减少程序失控的基本变成技术等等。

另外为了可以更好的保证软件设计的质量和水平我们在实际的工作中可以采用程序失控捕捉技术将容错设计真正的体现在接口软件的设计工作中,数据可靠性的提升从本质上来
说就是要保证数据容错的水平。

4.3 网络通信上的保障技术
通过链路的冗余、节点的冗余、通信协议的冗余来提高整个局域网的可靠性。

5 结语
综上所述，计算机联锁系统作为一种目前被广泛应用于铁路产业中的现代化
系统，其不仅可以提高铁路的运营效率，同时也是提高铁路自动化水平以及企业
管理水平的关键所在。

通过本研究对铁路信号计算机联锁系统的结构分析，进一
步总结了系统的工作原理，并采取了三模静态冗余技术，实现了对系统安全性和
可靠性的保障，有效解决了由于系统故障所造成的安全性问题，从而为推动铁路
企业的健康发展产生积极的影响。

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