计算机联锁系统软件
CIS-1型计算机联锁系统
四、CIS-1型计算机联锁系统接口电路
• CIS-1型系统采用“电平—动/静变换”电路构成表 示信息的闭环输入电路，采用“代码—动/静”和 “动/静—电平”两级变换电路构成联锁机输出电 路。 • CIS-1系统包含了CTC、TDCS等系统的联网接口。 CIS-1系统能直接与卡斯柯公司的CTC及TDCS系 统的基层信息网互联，而无需增加任何额外的硬 件和软件投资。
二、CIS-1型计算机联锁系统的主要结构
• 1、该系统采用高可靠工业控制计算机，以双机热 备冗余结构组成联锁处理系统，可实现双套联锁 系统的快速同步切换的功能，不影响值班人员的 任何操作和现场显示。 • 2、该系统特有的联锁上位机并行工作机制，可以 保证联锁上位机之间无需相互倒切即可同时进行 车站的各种列调车作业。 • 3、该系统独有的共享式网段隔离的双以太网互联 结构，通过网络传输经过加密编码的安全信息， 保证系统内各设备获得安全、可靠、稳定的信息。
六、CIS-1型计算机联锁系统典型故障分析与处理
系统发生故障时，应根据电务维修机的提示和各 子系统指示灯的显示分析故障的原因，最大限度 地缩小故障范围，及时准确地处理故障。下面以 举例的形式介绍系统常见故障的分析处理。 • 1、无驱动、无采集故障 原因：机械室混线故障或驱动盒故障。 现象： （1）全站信号立即关闭； （2）上位机、维修机提示故障组合的位 置。
五、CIS-1型计算机联锁系统软件
• 4．网络通信子系统
• 数据通信子系统包含上位机服务器模块、上位机客 户模块、下位机服务器模块、下位机客户模块和处 理模块。 • 处理模块包含上位机处理模块和下位机处理模块 上位机的处理模块主要完成按钮和命令的分析与发 送以及对下位机送过来的表示信息、同步信息、硬 件故障信息和报警信息进行处理等功能。 • 下位机的处理模块主要完成联锁运算、向上位机发 送硬件故障信息、表示信息、同步信息、报警信息 以及联锁机之间输出结果的比较信息等功能。
计算机连锁详解2
计算机联锁系统软件一、计算机联锁系统软件的总体结构计算机联锁系统软件的基本结构应设计成实时操作系统或实时调度程序支持下的多任务的实时系统，其软件的基本结构可归纳如下。
1．按照系统层次结构分类按照软件的层次结构，可分为三个层次，即人机对话层、联锁运算层和执行层，其结构如图7—17所示。
人机对话层完成人机界面信息处理；联锁运算层完成联锁运算；执行层完成控制命令的输出和表示信息的输入。
2．按照冗余结构划分按照冗余结构，可分为三取二系统的单软件结构和双机热备系统的双版本软件结构。
其小双版本软件结构，如图7—18所示。
3．按照联锁数据的组织形式划分按照联锁数据的组织形式，可分为联锁图表式软件结构和进路控制式的软件结构。
进路控制式的软结构(即模块化结构)如图7—19所示。
二、联锁数据与数据结构在计算机联锁系统中，凡参与联锁运算的有关数据统称为联锁数据：，联锁数据在存储器中的组成方法称为数据结构。
联锁数据包括静态数据(常量)和动态数据(变量)两大类，与之相对应的有静态数据结构和动态数据结构。
]．静态数据及其结构联锁程序需要哪些静态数据以及这些数据在存储器中的组织形式，对于联锁程序结构有很大的影响。
目前采用最多的是进路表型联锁和站场型联锁，对应的就存在两种不同的静态数据结构；进路表型静态数据结构和站场型静态数据结构。
建立任何一条进路都必须指明该进路的特性和有关监控对象的特征及其数量等，包括：进路性质，是列车进路还是调车进路；进路方向，是接车方向还是发车方向；进路的范围，即进路的两端，如果是迂回进路，还应指明变更点(相当于变通按钮所对应的位置)；肪护进路的信号机(名称)；进路中的轨道电路区段(名称)及数量；进路中的道岔(名称)、应处的位置、数量；进路所涉及的侵限绝缘轨道区段(名称)及检查条件；进路的接近区段(名称)；进路的离去区段(名称)；进路末端是否存在需要结合或照查的设施，如闭塞设备、机务段联系、驼峰信号设备等。
计算机联锁
室外三大设备：色灯信号机、转辙机、轨道电路。
双热系统的工作状态：①工作状态（正在使用的设备）②热备状态（电源灯亮）③冷机状态（A机工作，B机只供电）计算机连锁几大系列：①铁科院：TYJL-Ⅱ型、TYJL-TR9型②通号总公司：DS6系列、DS6-11、DS6-K5B③北京交大：JD-1A、EI32-JD④卡斯柯：CIS-1型⑤全电子单元：VPI型。
总线：是一组公用信号线的集合，通过这组公用信号线把计算机系统中的各个模板以及各种设备连接成一个整体，以便彼此之间进行信息交换。
总线分类：系统总线（内）、通信总线（外）、现场总线（CAN）。
基本原理框图信号机道岔轨道计算机联锁系统硬件：主要有人机对话设备：联锁控制计算机系统（主机）输入/输出通道接口：继电器结合电路监控对象：主机：上位机（操作表示机或控制显示机或监视控制机）、下位机（联锁处理机）维修机（监测机）计算机连锁系统软件：系统软件和应用软件联锁程序：①操作输入模块②操作命令形成模块③操作命令执行模块④进路处理模块⑤状态输入模块⑥控制命令输出模块7表示信息输出模块系统软件包括：①标准程序库②语言处理程序③操作系统④服务型程序⑤数据库管理系统⑥网络软件。
作用：管理整个计算机系统、监视服务、使系统资源得到合理调度、确保高效运行。
TYJL-Ⅱ组成：控制台、监控机、联锁机、执表机和电务维修机。
功能：①控制台：显示站场状态，接受操作命令，将操作人员的操作命令传输给监控机。
②联锁机：实现与监控机和执表机的通信调度、实现信号设备的联锁逻辑处理、采集现场信号设备状态③执表机：接收联锁发出的执行命令、采集站场信号设备状态、输出动态控制命令④电务维修机：屏幕显示、记录、图像再现。
系统切换：实现切换功能，必须解决双机通信、双机同步、单机自检测和双机切换四个技术问题。
备机状态：脱机、联锁和热备同步。
Power ：电源指示灯HDD：硬盘工作指示灯KB-LK：键盘锁指示灯红色自复式按钮：复位蓝色自复式按键：键盘锁。
EI32-JD型计算机联锁系统
降低了信号设备的维护成 本和故障率。
提高了铁路信号控制的安 全性和可靠性。
提高了铁路运输的效率和 安全性。
02
硬件设备及配置
主机设备
高性能工业控制计算机
采用高可靠性工业控制计算机，具备 强大的数据处理能力和稳定的运行性 能。
专用联锁处理板卡
多重冗余设计
主机设备采用多重冗余设计，确保系 统的高可用性和可靠性。
配置专用联锁处理板卡，实现信号设 备的联锁逻辑运算和处理。
外部设备
01
02
03
信号机
控制列车和调车车列运行 的信号设备，包括进站、 出站、通过、进路等信号 机。
转辙机
用于改变道岔开通方向的 设备，与主机设备连接实 现远程控制。
轨道电路
用于检查轨道区段占用和 空闲状态的电路设备。
网络通信设备
工业以太网交换机
系统组成及功能
• 网络通信设备：负责系统内部各设备之间的通信和数据传 输。
系统组成及功能
联锁软件
实现联锁逻辑运算和控制功能。
监控软件
实现对系统状态和现场信号设备的实时监控。
系统组成及功能
• 诊断软件：实现对系统故障的诊断和处理。
系统组成及功能
01
功能
02
实现铁路车站和区间的信号联锁关系，保 证列车和调车作业的安全。
背景
随着铁路运输的不断发展，对信号设备的安全性和可靠性要 求越来越高。计算机联锁系统作为一种新型的信号控制设备 ，具有高度的安全性和可靠性，已经逐渐取代传统的继电联 锁系统，成为铁路信号控制的主流设备。
系统组成及功能
联锁主机
负责处理联锁逻辑运算和与外部 设备的通信。
执行表示机
计算机联锁软件设计和锁闭模块设计
Ｕ Ｍ Ｌ 是一 种 面 向对 象 的标 准 建 模 语 言 ， 主 要 用 于 分 析 和 设 计 阶 段 的 系 统建 模 。 由于 Ｕ Ｍ Ｌ 易于 表 达 、 功 能 强 大 ， 融 入 了软 件 工 程 领 域 的 新 思 想 、 新 方 法 和 新 技 术 ， 适 合 用 于 支 持 面 向对 象 语 言 实 现 的项 目， 应 用 范 围不 仅 限 于 支 持 面 向对 象 的 分 析 与 设 计 ，还 包 括 从 需 求 分 析 开 始 的软 件 开 发 全 过 程 ， 己被 广泛 应 用 到 描 述 系 统 的静 态 结 构 和 动 态 行 为 ，所 以 Ｕ Ｍ Ｌ 模 型成 为 了 测试 用 例 生 成 的有 效 来源 。 根 据 系 统 不 同方 面 的 描 述 ，Ｕ Ｍ Ｌ 分 为 静 态 建 模 和 动 态 建 模 。 其 中 静 态 建 模 包 括 类 图 、 用 例 图 、包 图 、 构 件 图 和 配 置 图 ； 动 态 建模 包括 顺 序 图 、协 作 图和 活 动 图 。 ２ ． 系统软件分析与建模 计 算 机 联 锁 系 统 的功 能 主 要包 括 ： 人 机 界 面 信 息 处 理 功 能 、 进 路 控 制 功 能 和 执 行 控 的 ， 尤 其 是 通 信 技 术 、 计 算 机 技 术 、 网 络 技 术 和 电子 商 务 的 发 展 ，它 们 为 供 应链 的 重 构 提 供 了技 术 支 持 。在 网络 环 境 下 ， 企 业 间 及 企 业 与 客 户 的 信 息 交 流 更 方 便 ； 随 着 电子 商 务 的 发 展 ， 客 户 响 应 速 度 得 到 明 显 提 高 ，为 了 适 应 客 户 驱 动 生 产 和 供 应 链 中 企 业 联 盟 的 需 要 ，分 销 商 、 零 售 商 的作 用 将 不 断 减 弱 ， 直 至 消 失 。 作 为 广 义 的企 业 一 一 供 应 链 ，也 向“ 扁 平 化 ” 发 展 ， 即制 造 商 直 接 与 用 户 连 接 ，实行更好的信息交 互，能够较好地掌握 用 户 需求 ， 能 很 好 地 消 除传 统 供 应 链 存 在 的 问题 ，实 现 有 效 的 运 营 和 管 理 。 互 联 网等信 息 技术 促 进 了从供 应 商直 到 顾 客 的 整 条 供 应 链 双 向 的 、 及 时 的 、完 整 的 信 息交 流 ， 成 为 企 业 获得 顾 客 和 市 场 需求 信 息 的 有 效 途 径 。 同 时 ， 现 代 化 信 息 技 术 的 应 用 可 以 使 企 业 的业 务 延 伸 到 世 界 的 各 个 角 落 ； 企 业 利 用 信 息 技 术 还 可 以 开 展 虚 拟 经
计算机联锁系统介绍_V0.0.1
- - P 10
计算机联锁系统的发展概况
• 我国的计算机联锁系统的研制工作是从 80年代在一些研究部门和高等院校相继 开始的。 • 1984年，通信信号总公司研究设计 院研制生产出了国内第一个车站计算机 联锁系统，并成功的应用于地方铁路， 填补了我国计算机联锁控制系统的空白。
- - P 11
计算机联锁系统的发展概况
铁路运输系统及分工
• 铁路运输：以机车车辆等移动设备和铁道线路、桥梁 隧道、站场等固定设备为基本设备，以车站为运输生 产基地的实现旅客和货物运输的系统 • 车：车务段，运输指挥部门 • 机：机务段，负责机车的维修保养及司机 • 工：工务段，负责线路的维修保养养护 • 电 : 电务段，负责维修地面及机车信号 设备，负责 “交通红绿灯”，保障各部门能协调工作，保证列车 按计划有效运行 • 辆：车辆段，负责客车的车厢及列车员 • 其他：通信、水电、建筑、物资、生活
K5B
- - P 26
交大微联计算机联锁产品
- - P 27
铁科院计算机联锁产品
TYJL-II
TYJL-TR9
TYJL-III
- - P 28
计算机联锁系统的技术要求
• 《TB-T_3027-2002_计算机联锁技术条件》总则 – 计算机联锁是以计算机为主要技术手段实现车站联锁的信号系统。计算机联锁应能满足 各种车站、车场（不含驼峰场）规模和运输作业的需要，应保证行车安全, 提高运输效 率, 改善劳动条件,并具备大信息量和联网能力。 – 计算机联锁必须工作可靠并符合故障-安全原则。 – 联锁计算机必须采用高可靠性硬件和冗余结构。 – 计算机联锁软件的安全完整性等级宜划分为5级，由高至低依次为4～0级。等级的划分 等同于EN50128和EN50129的规定。 – 有关电源、电磁环境、外部接口、人机接口（考虑操作失误）等环境条件和使用条件的 设计应采用与安全完整性等级相适应的设计方法。 – 联锁计算机在发生一处故障与一次错误办理同时存在的情况下，不得产生危险侧输出。 – 计算机联锁的硬件和软件结构应实现模块化和标准化。 – 计算机联锁应能与其他信号系统结合, 并能与其他管理信息系统交换数据。 – 计算机联锁与其他系统通信时，应遵循规定的通信协议。 – 计算机联锁应能够与分散自律调度集中系统接口，向其提供车站状态信息，接收调度集 中传来的操作命令并予以执行。 – 计算机联锁应能够与无线闭塞中心、车站列控中心等列控系统接口，向其提供行车必要 的状态信息，接收传来的信号降级显示命令并予以执行。 – 计算机联锁应能与微机监测系统接口，向其提供室内外联锁设备的联锁状态监测信息。 -- 计算机联锁必须向规定的软件检测设备提供必要的接口。
(完整word版)计算机联锁系统软件教案
计算机联锁系统的软件计算机联锁的软件由联锁数据和联锁程序组成，各种型号的计算机联锁系统最大的区别就是软件的不同,而且各家公司对其软件均采取保密措施，具体程序均不对外公布。
当然维修单位也没有必要掌握具体的程序,这里对计算机联锁系统的软件只作简单的介绍。
1 联锁数据在计算机联锁系统中，所有的信息进入计算机后均变为数据，计算机只能对这些数据进行运算处理，凡参与联锁运算的有关数据统称为联锁数据.在联锁运算中有些数据是固定不变的,如表示设备的编号或位置的数据。
这些在联锁运算中不发生变化的数据被称为静态数据,也称常量。
而在联锁运算中发生变化的数据,如表示状态输入信息、操作数入信息的数据，被称为动态数据，也称作逻辑变量。
在联锁程序运行的过程中有大量的静态和动态数据参与联锁运算,各种数据存放在存储器中，数据在存储器中的组成方法被称为数据结构。
1。
1 数据编码代表信号设备状态或控制命令的开关量有两个状态被称为二值逻辑变量。
为了实现故障—安全, 一般用多位二进制数表示一个二值逻辑变量。
即用码长为n 的二进制代码，取其两个码与二值逻辑量对应，其它2n-2个代码均为非法码，两个有效码一个对应安全侧另一个对应危险侧（次安全侧)。
如果由于信息受到干扰，而产生非法码时，计算机将其作为安全侧信息处理,从而实现故障导向安全。
这种方式称为信息冗余。
实践证明，在数据编码时，取1、0相间的代码对应危险侧，则安全性更高。
在数据存储时，将同一数据存入不同的单元，数据输出时采用比较法和多数表决法还可进一步提高系统的安全性。
1.2 静态数据在静态数据库中，将进路的特性及与该进路有关的监控对象的特征用一组数据表示出来,这组数据与联锁表相似，在这里被称为进路表。
一般的系统进路表均采用站场形数据结构。
其构成方法是先将信号平面布置图上各监控对象及操作按钮的位置数据化，这些数据存放在只读存储器中，即每一个信号设备对应有一个数据块，各设备的数据合起来形成一个小型静态数据库,即站形数据库。
计算机联锁习题与解答
操作输入变量：反映操作人员操作动作的开关量
状态输入变量：反映监控对象状态的变量，如轨道电路，道岔定反位，信号状态等。
表示输出变量：指向控制台，表示盘或屏幕显示器提供的变量。
控制变量：指控制信号和道岔的变量
中间变量：指联锁程序执行过程中产生的一些变量
十、联锁控制程序的六个模块及相应的功能：
按冗余结构分：三取二系统的单软件结构、双机热备制式的双版本软件结构
按联锁数据的组织形式分：小站规模的联锁图表式软件结构、中站以上规模的进路控制式的软件结构
八、连锁数据 静态数据
联锁数据：指在联锁计算机中，所有参与联锁运算的数据。
静态数据：进路性质、进路方向、进路范围、防护进路的信号机、进路中的轨道电路区段及数量、进路中的道岔应处于的位置和数量、进路所涉及的侵限绝缘轨道区段及检查条件、进路的接近区段、进路的离去区段、进路末端是否存在需要结合或照查的设施。
监控层 接受联锁层的信号控制命令改变信号显示，接受道岔控制命令，驱动道岔转换，向连锁机构传输信号状态信息、道岔状态信息，
以及轨道电路状态信息。
室外设备 执行命令
四、铁路信号系统包括：
列车运行控制系统(CTCS)：作用是安全防护（在任何情况下防止列车许可运行、防止列车超速运行、防止列车溜速）、人机界面、检测功能、可靠性和安全性.
轨道电路的主要工作状态有：
调理状态：指轨道电路在没有机车车辆占用时，不论在任何不利的电源和天气等条件下：接收端的继电器都处于励磁状态，发出轨道电路区段空闲的信息。
分路状态：轨道电路被机车车辆占用时，不论在任何不利的电源和天气条件下，接收端的继电器都处于失磁状态，发出轨道电路区段被占用的信息。
基于Linux系统的铁路信号计算机联锁安全平台软件设计
基于Linux系统的铁路信号计算机联锁安全平台软件设计基于Linux系统的铁路信号计算机联锁安全平台软件设计摘要：随着现代化铁路系统的发展，信号计算机联锁安全成为保障铁路运行的重要组成部分。
本文基于Linux系统，设计了一种铁路信号计算机联锁安全平台软件，旨在提高铁路运行的安全可靠性。
1.引言铁路信号计算机联锁是保障铁路系统运行安全的主要控制手段。
联锁接在计算机上，通过软件控制铁路信号设备和运行机车的安全系统。
本文提出了一种基于Linux系统的联锁安全平台软件设计方案，旨在提高铁路信号计算机的操作效率和系统的稳定性。
2. 软件设计目标本设计旨在实现以下目标：2.1 提高系统的安全性和可靠性，确保铁路运行的平稳和可控；2.2 改善联锁软件的操作界面，提升用户体验和工作效率；2.3 增强系统的故障诊断能力，快速定位和处理问题，减少停机时间；2.4 兼容现有的信号设备，减少硬件更换和成本。
3. 软件架构设计基于Linux系统的铁路信号计算机联锁安全平台软件设计采用模块化、分层化的架构，包括以下几个主要模块：3.1界面模块：设计友好的操作界面，方便用户进行信号设备控制和参数配置；3.2逻辑控制模块：实现信号设备之间的逻辑控制和联锁功能；3.3通信模块：使用高效的通信协议，确保信号设备之间的准确、及时的通信；3.4数据存储模块：将关键数据进行持久化存储，以便故障诊断和数据分析；3.5故障监控模块：实时监测联锁系统的运行情况，及时发现和处理故障。
4.关键技术实现4.1 采用多线程技术实现并发处理，提高系统的吞吐量和响应时间；4.2 利用数据库技术进行数据存储和管理，保证数据的完整性和一致性；4.3 引入自动故障诊断算法，实现快速定位和处理问题；4.4 使用加密算法对关键数据进行加密，提高系统的安全性。
5.实验与结果为验证基于Linux系统的铁路信号计算机联锁安全平台软件设计的可行性和有效性，在实际铁路信号计算机系统上进行了实验。
JD-ⅠA型计算机联锁系统
四、JD-ⅠA型计算机联锁系统硬件设备设臵
音箱 鼠标或数字化仪等 车务人员终端 前台监视器 后台监视器
显示分屏器
运转室
操作表示机 A 操表机倒机单元
联锁倒机组合 A, 输入/输出 电源 （5V、 12V、32V）
联锁倒机组合 B, 输入/输出 电源 （5V、 12V、32V）
采集机箱 A1 联 锁 A 柜 采集机箱 A2 采集机箱 A3
三、JD-ⅠA型计算机联锁系统的组成及功能
2、联锁机
联锁计算机简称联锁机，也称下位机。功能如下： （1）接收操作表示机下发的操作命令。 （2）通过输入接口电路采集站场状态。 （3）完成联锁运算。 （4）根据运算结果，通过输出接口电路输出控制命令控 制组合架继电器动作。 （5）将站场状态信息、提示信息、故障信息等传送给操 作表示机。
四、JD-ⅠA型计算机联锁系统硬件设备设臵
（3）输出驱动和检测机箱层 输出驱动和检测机箱是一个集输出驱动和检测电路为 一体的机箱，可根据车站站场大小配臵一个或多个。输出 驱动和检测机箱中除插有与采集机箱相同的机箱控制板和 I/O匹配板外，主要插有输出驱动、检测两种印制板。输 出驱动板上设计有输出电路和继电器驱动电路。联锁机通 过输出驱动板中的接口电路驱动组合架继电器。输出驱动 板中的输出电路根据联锁机控制命令产生动态脉冲，驱动 电路根据动态脉冲，控制电容充放电，进而产生能动作 JPXC－1000型继电器的直流电平。32路回读检测板用以 检测驱动电路是否工作正常。检测板臵于左右各一块16 路输出驱动板中间，并与之对应。
维修机终端 电务维 修机及 监视器 鼠 标 键 盘 打 印 机
微机室 机械室
机械室组合架接口
JD-IA 计算机联锁系统—硬件结构图（ L 型）
联锁系统介绍-ILOCK
IPS子系统硬件
VLE板
VPS板
I/OBUS2板
I/OBE2板
VIIB板
VOOB板
IPS子系统硬件
• 安全逻辑运算板（VLE） VLE板是整个联锁处理子系统的核心，包括通过I/O选址读取输 入/输出信息、进行联锁运算、与MMI、SDM、其它iLOCK系统 通信等。对于大型联锁车站或有光通信的车站，为了缓解VLE 板的通信压力，其中的安全通信由CPU/PD1板完成。VLE板通 过总线与VPS板、CPU/PD1板通信。
• 输入输出总线扩展板（I/OBE2）
I/OBUS2板与I/OBE2板交换信息，通过I/OBE2板实现差分驱动，
驱动双断输出板。
IPS子系统硬件
• 双采安全型输入板（VIIB） VIIB板为iLOCK系统的两个CPU分别采集提供相同的接口。每块 VIIB板有16个输入端口，每个输入端口对应一个指示灯，当某端 口有输入信号时，相应的指示灯点亮。
MMI界面实例
MMI界面实例
GPC子系统
较大车站（一般为25组道岔以上车站）根据用户需要设置 值班员台（GPC） 。
GPC的显示界面与MMI完全相同，但是没有操作功能。
SDM子系统
SDM与微机监测站机构成二合一的微机监测与诊断维护子系统 ，主要 完成系统维护及接口设备监测的功能。
生成iLOCK系统专用的应用数据（ADS）后才能被系统所接受执行。
系统芯片
系统芯片
应用芯片
应用芯片
MMI子系统
MMI提供了iLOCK系统与用户之间的人 机接口。MMI可采用彩色显示器或者控 制台等作为计算机联锁系统的人机交互 界面，用来供信号员通过鼠标等操作工 具办理各种作业。
MMI工作于WIN 2000或更高版本的 WINDOWS多任务操作系统，对每个车 站，采用N+1热备工作方式，使用高可 靠的工业控制计算机，通过高速网口或 串口与其它系统（子系统）交换信息。
《计算机联锁》练习册答案
习题一一.填空1.车站信号联锁系统的发展大致经历了（机械化联锁）阶段、（机电联锁）阶段、（继电联锁）阶段和（计算机联锁）阶段。
2.填补我国计算机联锁技术空白的是由（通号总公司研究设计院）研制生产的计算机联锁系统。
3.我国车站计算机联锁系统的研制生产单位为（通号总公司研究设计院）、（铁道部科学研究院）、（卡斯柯信号总公司）和（北方交通大学）。
4.计算机联锁系统的主要功能包括：（基本的联锁功能）、（显示功能）、（记录存储和故障检测与诊断功能）和（结合功能）。
5.计算机联锁系统中，联锁层与控制层之间的联系方式分为（总线）方式和（专线）方式两种。
6.（1978）年世界上第一个计算机联锁系统在（瑞典）问世。
7.计算机联锁系统就是用（计算机）取代传统继电器进行选路和联锁运算，并通过（动态输出）输出控制命令动作信号设备的系统。
8.首次应用于国铁的车站计算机联锁系统是由（铁道部科学研究院）开发研制的。
9.车站计算机联锁系统的发展趋向为：从局部使用微机逐步向（全微电子化）方向发展；由集中式控制过渡到（分布式）控制，进而实现（多层次）控制；室内外设备由（专线）方式过渡为（总线）方式。
二.判断1.填补我国计算机联锁技术空白的是由铁道部科学研究院研制生产的计算机联锁系统。
（×）2.首次应用于国铁的计算机联锁设备是由通号总公司研究设计院研制生产的。
（×）3.拥有车站计算机联锁系统制造特许证的厂家才能生产计算机联锁系统。
（×）4.车站计算机联锁系统的软件检测合格证为终身制的。
（×）5.计算机联锁系统实现联锁控制关系依靠计算机的软硬件技术。
（√）6.对于我国车站计算机联锁系统的规范管理工作首要的应该是对开发研制单位的规范化管理工作。
（√）三.名词解释1.车站信号联锁系统：控制车站内的道岔、进路和信号机并且实现它们之间相互联系的系统称为车站信号联锁系统。
2.计算机联锁系统：用计算机取代传统继电器进行选路和联锁运算，并通过动态输出输出控制命令动作信号设备的系统称为计算机联锁系统。
计算机联锁软件实训报告
一、实训背景随着计算机技术的发展，计算机联锁系统在铁路、轨道交通等领域得到了广泛应用。
为了提高我国铁路运输的安全性和效率，培养具备计算机联锁系统设计、维护能力的人才，我校开展了计算机联锁软件实训。
本次实训旨在让学生了解计算机联锁系统的基本原理，掌握计算机联锁软件的设计与实现方法，提高学生的实际操作能力。
二、实训目的1. 理解计算机联锁系统的基本原理和组成；2. 掌握计算机联锁软件的设计与实现方法；3. 提高学生在实际工作中解决计算机联锁系统问题的能力；4. 培养学生的团队协作和沟通能力。
三、实训内容1. 计算机联锁系统概述实训过程中，我们首先学习了计算机联锁系统的基本原理和组成。
计算机联锁系统主要由联锁机、通信设备、输入设备、输出设备、控制设备等组成。
联锁机是计算机联锁系统的核心，负责处理各种联锁逻辑，实现列车运行的安全控制。
2. 计算机联锁软件设计实训过程中，我们重点学习了计算机联锁软件的设计方法。
计算机联锁软件设计主要包括以下几个方面：（1）需求分析：分析计算机联锁系统的功能需求，明确软件需要实现的功能模块。
（2）系统设计：根据需求分析结果，设计计算机联锁系统的总体架构，包括各个功能模块之间的关系。
（3）模块设计：针对各个功能模块，进行详细设计，包括模块的输入输出、数据处理流程、算法实现等。
（4）代码实现：根据设计文档，编写代码，实现各个功能模块。
（5）测试与调试：对软件进行测试，确保软件功能正常，性能稳定。
3. 计算机联锁软件实现实训过程中，我们采用C++语言进行计算机联锁软件的开发。
以下是部分实现代码：```cpp// 联锁机主函数int main() {// 初始化联锁机InitLockMachine();// 处理联锁逻辑while (true) {ProcessLockLogic();}return 0;}// 初始化联锁机void InitLockMachine() {// 初始化各个功能模块// ...}// 处理联锁逻辑void ProcessLockLogic() {// 获取输入信号// ...// 处理联锁逻辑// ...// 输出控制信号// ...}```4. 计算机联锁软件测试与调试实训过程中，我们对计算机联锁软件进行了全面的测试与调试。
计算机联锁工程软件安全生产优化方案
技术应用计算机联锁工程软件安全生产优化方案刘鹏1，杨璘1，孙翼1，宋小莉2（1.中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所，北京100081；2.中铁检验认证中心有限公司，北京100081）摘要：为实现铁路车站计算机联锁系统工程软件的安全生产，依据铁路信号运用管理办法及相关安全评估标准，在软件生产环节制定一系列优化措施。
针对工程软件设计、编制环节存在的问题，提出有效解决方案；结合工程应用经验，通过采用双套校核机制减少软件人员在数据编制时的错误，提高软件的安全性和可靠性；依据软件生产流程控制特点，采用信息管理系统、开发联锁数据自动生成工具应用到软件生产中，提高软件生产效率。
研究表明，上述优化方案应用于联锁工程后效果良好，可有效提高联锁软件的生产效率和安全性。
关键词：计算机联锁；软件；质量管理；流程控制；接口设计；调试中图分类号：U284文献标识码：A文章编号：1001-683X（2020）03-0102-05DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.03.1020引言计算机联锁在铁路车站应用广泛，特别是在高速铁路信号系统中，由于高速铁路列车运行速度高、运行间隔小、正点率要求高，为提高高铁系统的安全与效率，必须配有计算机联锁系统［1］。
计算机联锁系统对可靠性和安全性2方面都有极高要求，特别是在安全性方面，要求达到最高的安全完整性等级［2］。
联锁软件主要负责联锁逻辑运算，是计算机联锁系统各子系统中功能和逻辑安全要求最高的核心软件。
在计算机联锁软件工程生产实施中，为避免诸如设计、软件变更、软件数据配置错误等问题发生，其应用软件应从流程控制、软件数据安全防护、软件管理等方面加强软件安全生产，在保证软件安全性的前提下提高软件质量和生产效率。
1联锁软件生产存在的主要问题在联锁系统工程实际实施中，影响联锁系统可靠运行除了系统硬件、标准版软件功能缺陷之外，绝大部分是设计人员和软件人员在软件生产过程中产生的诸如设计、数据配置错误等造成的，这些诸如“人的行为”问题经常影响现场设备使用，延误设备开通工期，频繁加大联锁回归测试。
计算机联锁软件设计和锁闭模块设计
计算机联锁软件设计和锁闭模块设计【摘要】根据计算机联锁软件设计可靠性和安全性的要求，采用统一建模语言UML对其进行建模，可以保证列车安全、高速的运行。
【关键词】联锁软件；UML；建模车站信号计算机联锁软件是一种保证站内行车安全，实现进路控制的安全性苛求软件。
随着铁路运输速度的不断提高，以及铁路客运专线、高速铁路的快速建设，对铁路计算机联锁系统的可靠性和安全性提出了更高的要求。
车站联锁系统是以技术手段实现以进路控制为主要内容的联锁功能的系统。
计算机联锁系统，就是采用计算机技术构成的车站信号自动控制系统。
该系统以进路、道岔、信号为控制对象，由计算机系统来实现进路、道岔、信号之间的联锁，并按列车运行和调车作业的要求，自动控制选择进路、转换道岔、锁闭进路等。
本文以铁路车站信号联锁控制系统为背景，研究基于UML对联锁软件进行建模。
有助于测试人员加深对联锁系统基本功能模块的理解，根据UML的动画模拟过程，自动完成测试工作，提高联锁软件的可靠性和安全性。
主要研究工作包括对联锁系统核心--进路过程进行分析和子模块划分，并对其中的子模块，如进路锁闭模块，进行了动态建模。
1.UMLUML是一种面向对象的标准建模语言，主要用于分析和设计阶段的系统建模。
由于UML易于表达、功能强大，融入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术，适合用于支持面向对象语言实现的项目，应用范围不仅限于支持面向对象的分析与设计，还包括从需求分析开始的软件开发全过程，已被广泛应用到描述系统的静态结构和动态行为，所以UML模型成为了测试用例生成的有效来源。
根据系统不同方面的描述，UML分为静态建模和动态建模。
其中静态建模包括类图、用例图、包图、构件图和配置图；动态建模包括顺序图、协作图和活动图。
2.系统软件分析与建模计算机联锁系统的功能主要包括：人机界面信息处理功能、进路控制功能和执行控制功能等。
计算机联锁控制系统硬件部分由上位机和联锁机组成，系统安全软件主要是指联锁机软件部分。
EI32-JD型计算机联锁系统
余系统，称为I、Ⅱ系。平时两系同时接收 操作表示机发来的控制信息和驱采机采集 到的设备状态，并据此进行联锁运算。平 时只有I、Ⅱ系中的某一系联锁机作为主控 机，只有主控机可向驱采机发出控制命令， 可以对外输出。另一系用作备机，备机只 有联机后，才能实现热备。如主控系发生 故障，备系在主控机整理p脱pt 机后，可自动升为22
其安全保障 • 七、EI32-JD型计算机联锁系统软件 • 八、EI32-JD型计算机联锁系统的维护
整理ppt
2
一、EI32-JD型计算机联锁系统的结构
• EI32-JD型计算机联锁系统属于分布式计算 机控制系统，系统包括人机对话层（也称 操作表示层）、联锁运算层、执行层，系 统体系结构如下图所示：
输人口令，即可进入上电解锁状态，此后车站值
班员只需连续按压“区段故障解锁”按钮和各个
轨道区段按钮(用处于该区段的道岔名称代替)即可
逐段解锁各个区段，不必重复输入口令。
整理ppt
25
五、EI32-JD型计算机联锁系统的倒机原理
在此期间如果车站值班员办理了其他的操作，则 系统退出上电解锁过程。如需恢复此过程，则需 再次按压“区段故障解锁”按钮，重新输入口令， 才可再次进入上电解锁过程，直至所有区段都解 锁完毕。这种操作方式，即保证了上电后全场所 有区段均处于锁闭状态以利安全，又避免了车站 值班员操作过于繁琐，使车站值班员在紧急状态 下可迅速恢复系统的正常功能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第六章计算机联锁系统软件第一节软件的功能与总体结构一、软件的功能一般来说，计算机联锁系统的软件应具有以下功能：1．人机界面信息处理功能（l ）操作信息处理对正常的操作进行处理，形成有效的操作命令，并在屏幕上给出相应的表示，以便使值班员确认自己的操作：对错误的操作进行处理，并在屏幕上给出相应的提示，以便使值班员能够立即发现自己的错误操作，及时采取措施纠正错误的操作。
（2）表示信息处理对现场信号设备的状态，在屏幕上实时地给出显示，使值班员能随时监督现场设备的运用情况。
（3）维护与管理信息处理对现场的信号设备的故障状态，在屏幕上及时地给出特殊的显示，以便使维护人员迅速、准确地查找故障；自动记录并储存值班员办理作业的时间及被操作的按钮，完成与其他周边系统的联系。
2．进路控制功能（基本联锁控制）能够完成规定的联锁功能，主要包括：1）进路选出（建立）；2）进路锁闭；3）信号开放；4）信号保持开放；5）进路解锁；6）进路正常解锁；7）进路非正常解锁；8）道岔单独操纵；9）进路引导总锁闭等。
3．执行控制功能（1）输出控制：根据联锁软件生成的控制命令来驱动现场设备控制电(2)输入控制：采集现场设备的状态信息，为联锁运算提供数据。
4.自动检测与诊断功能主要是在执行联锁程序的过程中检测故障的外在现象，检查硬件资源的物理失效，软件的缺陷以及故障的位置。
5 •其他功能(1)非进路调车控制功能：(2)平面调车溜放控制功能：(3)站内道口控制功能：(4)与调度集中系统联系功能；(5)与调度监督系统联系功能：(6)与其他系统，如站内调度、管理信息系统等的结合功能(7)监测联锁设备状态功能等。
上列各项功能尽管存在着某些联系，但它们的目的性是不同的，而且在一个具体车站上也不需要联锁系统具备所有这些功能，因此对于每项功能需由独立的软件甚至是由独立的计算机来实现。
在这些软件中，人机界面信息处理软件、基本联锁软件、执行控制软件、自动检测与诊断软件，是计算机联锁系统必须具备的。
二、软件的总体结构计算机联锁系统是以计算机为主要技术实现车站联锁控制的系统，该系统应保证行车安全，提高运输效率，改善劳动条件，并为管理、服务现代化创造条件；应能满足各种站场规模和运输作业的需要。
因此，系统软件的基本结构应设计成实时操作系统或实时调度程序支持下的多任务的实时系统。
综合分析国内外研制的计算机联锁系统，其软件的基本结构可归结如下：1•按照系统层次结构分类按照软件的层次结构，可分为三个层次，即人机会话层、联锁运算层和执行层，其结构如图4-1所示。
人机对话层完成人机界面信息处理；联锁运算层完成联锁运算，执行层完成控制命令的输出和表示信息的输入。
2•按照冗余结构划分按照冗余结构，可分为三取二系统的单软件结构和双机热备制式的双版本软件结构。
其中双版本软件结构，如图 4 —2所示。
图4-1软件的层次结构图4-2双版本软件结构3•按照联锁数据的组织形式划分按照联锁数据的组织形式，可分为小站规模的联锁图表式软件结构和中站以上规模的进路控制式的软件结构。
其中进路控制式的软件结构（即模块化结构）如图4-3所示在图4-3中，各个模块之间相对独立，只有数据交换，没有程序上的联系,使得系统结构清晰，设计、编程均可实现标准化。
第二节联锁数据与数据结构联锁数据，是指在联锁计算机中，所有参与联锁运算的数据。
在联锁数据中，有一些数据有可能由于硬件故障或受到干扰而发生错误 时，其后果不仅能导致系统失败，而且会造成危险输出。
例如，一个涉及行车安全的逻辑变量的安全侧代码可能由于故障而畸变成 危险侧代码，这是十分危险的。
又如，一个地址码在传输过程中发生错误而未识别出来， 也将造成数据传输的去向混乱，其后果也是十分危险的。
因此必须采取适当的数据编码和差错控制技术以提高系统的可靠性和安 全性。
关于编码和差错控制的一般原理，在数字和通信的技术书籍中多有介绍， 在这里将从安全的角度强调一些应注意的问题。
另外，参与联锁的数据量是很大的，它们在存储器中的组织方法称做数据 结构。
数据有静态数据（常量）和动态数据（变量）两类。
相应地有静态数据 结构和动态数据结构。
数据结构的形式不仅影响联锁程序的结构， 而且关系到 数据结构自身的生成方式问题。
一种好的数据结构可用计算机辅助设计方法生 成，这样可以减少或避免编制数据结构时的人为错误。
1 •数据的编码在计算机联锁系统所处理的大量数据中， 代表安全信息的二值逻辑变量占 有重要的地位。
如果简单地用一个二值码元（bit ）代表一个具体逻辑量，显 然是不符合故障一安全要求的。
因此，必须采取多个码元编码。
编码技术是冗余技术联锁数据在信息领域里的具体应用。
对于涉及安全的逻辑量，取一个字节（1 Byte）的全8位编码作为一个逻辑量值，并取其中的相间码10101010和01010101作为有效值。
因为10101010 和01010101间具有最大的码距，且具有更高的故障一安全值。
对于参与运算的一些非逻辑变量（如一些标志），可以采用增加码位的方法来判别它是否因故障而出现错误，还可以采用比较法或多数表决法来提高该类数据的安全性。
在计算机系统中还有一些常量。
对于参与运算的一些常量的检测，除了用比较法外更多的是用校验法，即设计一种算法对数据进行整批的检测。
常量一般是存于ROM中的，对于常量的检测也就是对ROM勺检测，检查方法很多，在此不再多述。
2.数据的传输在多个计算机的安全系统中，当计算机之间相距较远时，一般采取串行数据传输方式。
所传输的数据有逻辑量、数字量和地址数据等。
为了克服数据在传输中出错，一般采取避错和容错相结合的技术。
避错技术是采用可靠的器件，抗干扰的通道介质以及严格的工艺措施等，力求数据不发生错误。
采取容错技术就是传输理论中的差错控制技术。
在编码理论中，常用到（n,k ）分组码这一术语，其中n表示整个传输码的位数，k表示信息位数，那么n-k就是冗余位数，一般称做监督位。
编码理论的重要内容之一是研究信息码元与监督码元的相关性，设计出合理的码字，在满足规定的检错和纠错能力情况下，使得编码和译码技术易于实现而且经济。
应该说，当前的传输编码理论比较成熟，理论上讲，用增加通道的空间和时间的办法总是能用编码方法达到代码防护的预期水平。
但从目前使用中的安全系统来看，多采用标准的编码形式，例如汉明码和BCH码等，而不米用纠错能力很强的特殊编码方式。
在实时控制系统中，要求数据及时刷新，因此可利用周期循环传输的特点采取比较或表决方法提高数据的安全性，这也就是说数据的接收端必须是安全系统。
如果在运算时间上允许的话，可对重要数据附上它的产生或传输的时间标志，在使用它时检查它的时间标志是否过时，从而提高了系统的安全性。
、静态数据及其结构联锁程序需要哪些静态数据以及这些数据在存储器中的组织形式，对于联锁程序的结构有很大的影响，在这里，以标准的、各条进路共享的联锁程序为背景，讨论静态数据及其结构形式。
建立任何一条进路都必须指明该进路的特性和有关监控对象的特征及其数量等，这包括：(1)进路性质，是列车进路还是调车进路：(2)进路方向，是接车方向还是发车方向：(3)进路的范围，即进路的两端，如果是迂回进路，还应指明变更点(相当于变通按钮所对应的位置)：(4)防护进路的信号机(信号机名称)：(5)进路中的轨道电路区段(名称)及数量：(6)进路中的道岔(名称)、所处的位置、数量：(7)路所涉及的侵限绝缘轨道区段(名称)及检查条件；(8)进路的接近区段(名称)：(9)进路的离去区段(名称)：(10)进路末端是否存在需要结合或照查的设施，如闭塞设备、机务段联系、驼峰信号设备等。
若将上列各项纳入一个数据表中就构成了一个进路表。
将一个车站的全部进路(包括迂回进路)的进路表汇总在一起就构成了总进路表(它很像我们熟悉的进路联锁表)。
总进路表存于ROh中就是一个静态数据库。
当办理进路时, 根据进路操作命令可从静态数据库中选出相应的进路表，从而可找到所需的静态数据。
三、动态数据及其结构参与进路控制的动态数据主要包括操作输入变量、状态输入变量、表示输出变量、控制输出变量以及联锁处理的中间变量等。
1• 操作输入变量操作输入变量是反映操作人员操作动作的开关量。
在RAM中需设一个操作变量表集中地存放操作变量。
每个操作变量在变量表中的逻辑地址应与它的输入通道的地址一一对应。
操作变量表根据系统的硬件体系结构，可能存于人机会话计算机或存于联锁计算机中。
在联锁系统中，为了防止误动一个操作而形成操作命令，一般需由两次或两次以上的操作才能形成操作命令，例如办理一条基本进路需按压进路始端和终端按钮。
所以操作输入变量是形成操作命令的原始数据。
在RAM中应开辟一个区域集中地存放操作命令，称这些操作命令的集合为操作命令表。
一条操作命令形成后，就可从操作变量表中删去相应的操作变量了。
操作输入变量除了用以形成操作命令外，还作为表示信息的原始数据以及监测系统的记录内容。
为了记录，需将操作输入变量表的内容复制一份存于监测系统中，保存时间应不小于8h。
2•状态输入变量状态输入变量是反映监控对象状态的变量，如轨道区段状态、道岔定位状态、道岔反位状态、信号状态、灯丝状态，以及与进路有关的其他设备状态等。
状态变量是参与联锁运算的安全数据，每个变量最好经由两个通道输入，形成两个变量分别存入两个相距较远的存储单元中，其目的在于对两个变量进行直接地或间接地比较可以发现输入通道是否发生了故障。
如果发现了故障则给出故障信号，促成双机切换，提高了系统的可靠性。
如果不采取双通道输入方式，则需通过双机互检方法才有可能发现输入通道故障。
状态变量应周期性地及时刷新，以保证变量能确切反映监控对象的实际状态。
刷新周期一般应不大于250 ms。
状态变量除了参与联锁运算外，还作为表示信息和监测系统的原始数据。
状态变量在RAh中有两种基本组织方式，一种组织方式是将同类输入变量集中在一个变量表中，例如将全部轨道区段变量集中在轨道区段变量表中。
对于这种数据结构，只要给出变量表的首地址以及各个变量在表中的逻辑地址，就能查到所需变量。
对应这种结构形式，在站场形数据结构中，应把状态变量的逻辑地址列入相应的轨道区段静态数据模块中。
这样一来，在建立进路时就可把进路中的所有状态变量的逻辑地址找出来，并构成进路表，从而为联锁程序提供了状态变量的地址。
由此，我们可以进一步加深对进路表的理解：它不仅反映了进路的特征和哪些监控对象与进路有关，而且指明了监控对象的状态变量的地址。
状态变量的另一种组织方式是分散存储方式。
在存储器RA吋为每一监控对象开辟一个存储区称做动态数据模块，如图4-4 (b)中虚线框所示，动态数据模块与静态数据模块一一对应。
凡是与监控对象相关的变量均设在该模块中，例如在轨道区段动态数据模块中包括状态变量、进路锁闭变量、进路解锁用的变量以及其他变量等。