铁路信号计算机联锁系统的设计与实现
浅谈铁路信号计算机联锁系统
浅谈铁路信号计算机联锁系统发布时间：2022-01-20T07:48:05.936Z 来源：《防护工程》2021年30期作者：宾勇靖[导读] 联锁设备是保证铁路运输以及列车运行的最重要、最关键的设备。
广西柳州钢铁集团铁路运输公司摘要：计算机联锁系统(简称：CBI)是负责行车进路建立铁路行车核心控制设备。
计算机联锁系统在信号操作员或者ATS系统操作下实现站内道岔、信号机、轨道电路之间联锁控制，是铁路安全高效行车不可缺少的保障装备。
本论文简述了计算机联锁系统的发展历程、我国计算机联锁系统研究与使用情况。
同时通过对GKI-33e铁路信号计算机联锁系统的功能结构、维护保养知识进行总结。
关键词：计算机联锁系统；发展；现状；功能引言联锁设备是保证铁路运输以及列车运行的最重要、最关键的设备。
在过去铁路信号联锁系统中最常见的是6502电气集中联锁系统，由于6502系统受到站场当中继电器数量、电路网络结构、网线数量等因素的限制，阻碍了铁路信号技术进步。
因此计算机联锁设备应运而生。
1课题研究的背景意义及发展铁路信号是铁路运输中一个重要的环节，是保证行车安全和提高运输效率的有力工具。
一旦信号设备出现故障，铁路运输系统将陷于瘫痪。
从铁路一开始出现，人们就把铁路信号中的故障--安全技术作为一个专题进行研究。
随着计算机技术的发展，形成以计算机信息技术为支撑的新时代铁路运输体系。
在这之中，铁路信号计算机联锁设备就是典型的代表，它的出现不仅给运输行业带来了新的发展方向，还进一步强化了铁路行业的可靠性和安全性。
因此，研究铁路信号计算机联锁设备管理和维护，具有十分重要的现实意义。
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，计算机联锁进入快速发展阶段。
铁科院通号所、通号公司设计院等单位相继开发出具有不同特点的单机、双机热备、三取二和二乘二取二等计算机联锁系统。
铁道部“十五”科技发展技术政策中明确规定要积极发展计算机联锁，在此期间，车站计算机联锁系统获得了更快的发展。
成灌铁路计算机联锁系统的设计与实现
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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
铁路信号计算机联锁的若干方面阐述
铁路信号计算机联锁的若干方面阐述在现代控制理论、计算机科学及微电子技术的快速更新条件下，铁路信号联锁控制正逐步向当前的现代控制技术方向发展。
计算机联锁是一种利用电子、电磁元器件和计算机构成的具备故障-安全性能的实时控制系统，该系统在铁路运输中具有道岔控制、电路信息处理、信号机控制、联锁逻辑运算、进路控制等功能，可有效提高铁路运输得靠性。
因此，加强有关铁路信号计算机联锁控制系统的相关研究，对于提高计算机联锁控制系统的应用水平具有重要的现实意义。
一、计算机联锁控制系统关键技术为确保系统的可靠性，在计算机联锁控制中主要采用两类可靠性技术，一种是在系统某部位出现故障时，系统仍可保证继续工作的技术，将其称为容错技术；另一种是避错技术，即避免和降低故障出现的技术。
避错技术又可分为软件避错和硬件避错，软件避错的基本功能是降低软件缺陷，保证软件无差错；硬件避错是指选用性能可靠地元器件构造成计算机的联锁控制系统，并综合考虑环境因素影响，以提升系统的整体可靠性水平。
当前应用相对广泛的软件避错技术有程序设计优化、软件可靠性管理、基本程序验证、软件工程开发等。
计算机联锁控制中的容错技术，其主要利用系统各部分间的冗余过程完成，主要层次有：（1）网络通信保障技术：利用节点、链路及通信协议的冗余过程来改善局域网整体的可靠性；[1]（2）设备级保障技术：包含软件、硬件及数据可靠性保障等，数据可靠性容错，其本质上是数据的容错，也就是对纠错码及检验码的使用，通过编码技术开展纠错与检错，是一类以信息冗余为基础的、使用冗余校验位的容错技术；软件可靠性容错，其包含降低程序失控的编程技术、容错算法及容错设计等基本技术，为确保软件设计的可靠性，在程序设计时还可采用程序失控的捕捉技术，其主要将容错设计与接口软件设计相结合，包含模拟量接口设计及I/O接口设计等；硬件可靠性保障技术主要为故障屏蔽技术与故障检测技术等。
（3）系统级保障技术：为确保系统的可靠性，在控制系统综合设计过程中可使用冗余可靠性结构配置，当前主要采用两种结构方式：双机热备动态冗余结构及三取二静态冗余结构。
铁路信号计算机联锁技术介
铁路信号计算机联锁技术介绍张肖（中铁建电气化局第三工程有限公司，保定071000）摘要：阐述计算机联锁技术的原理结构，详细说明当前我国铁路信号施工技术中广泛应用的几种计算机联锁主流技术，展望计算机联锁技术的未来发展趋势。
关键词：计算机联锁；铁路通信；信号1、概述随着微电子技术、计算机科学和现代控制理论的发展，特别是可靠性和容错技术的提高，使铁路信号联锁控制系统在经历了以机械、机电、继电等传统技术手段组成的系统后，正向今天的以微电子、计算机和现代控制技术为基础组成的系统发展。
计算机联锁首先与1978年在瑞典哥德堡投入运用，后在世界各国推广使用。
1991年11月19日，中国铁路干线上第一个计算机联锁系统在广深线红海站开通，从此我国铁路信号进入了计算机联锁时代。
计算机联锁是一种由计算机及其他电子、电磁器件组成的具有故障-安全性能的实时控制系统。
计算机联锁系统由相关硬件和软件设备组成。
硬件设备包括联锁计算机（完成联锁和显示功能）、安全检验计算机（实现检验联锁计算机的运行情况，发现故障可导向安全）、彩色监视器、微型集中操纵台、安全继电器输入输出接口柜室外、计算机联锁专用电源以及现场信号机、转辙机、轨道电路等室外设备。
软件设备是实现进路、信号机和道岔相互制约的核心部分，由两部分组成：一是参与联锁运算的车站数据库；二是进行联锁逻辑运算，完成联锁功能的运用程序。
车站数据库包括车站赋值表、车站联锁表、按钮进路表、车站显示数据等。
应用程序由多个程序模块组成，即系统管理程序、时钟中段管理程序、表示信息采集及信息处理程序、操作命令输入及分析程序、选路及转岔程序、信号开放程序、解锁程序和站场彩色监视器显示程序模块等。
计算机联锁系统的功能包括如下几点。
1）联锁逻辑运算：接收ATS或车站值班员的进路命令，运行联锁逻辑运算，实现对道岔和信号机的控制。
2）轨道电路信息处理：处理列车检测功能的输出信息，以提高列车监测信息的完整。
3）进路控制：设定、锁闭和解锁进路。
铁路信号计算机联锁系统的设计与实现
铁路信号计算机联锁系统的设计与实现摘要：随着社会的不断进步，科学水平也在不断地提高，因此计算机连锁系统对铁路行业可以产生有效地促进作用，这样在铁路信号中运用计算机连锁系统可以保证铁路在行车时的安全，而且还能够提高工作效率。
因此为了可以更好地保证铁路的稳定运行，就需要对铁路信号计算机连锁系统进行进一步的设计与实现。
本文首先对铁路信号计算机联锁系统进行概述，然后分析其主要特点，最后提出相关设计方案，旨在为促进我国铁路行业信息化发展提供参考和借鉴意义。
关键词：铁路信号；计算机联锁系统；设计分析；措施研究1 铁路信号计算机联锁系统概述对于计算机联锁系统来说，它具有特别多的优点，对于不同的车站规模和要求来说，不论他的大小，都可以进行不断的修改和完善，这样就使系统的兼容性得到了一定程度的提高，并且还极大地缩短了系统调试所需要的时间，产生了良好的经济效果。
因此，在铁路中也十分实用。
2计算机联锁系统的主要特点2.1实时性在进行计算机联锁系统的过程中，要对信息进行及时的输入和输出，这样才能够更好地对信息进行有效的判断和不断的对信息进行更新和完善，从而可以保证信息在传输的过程中具有一定的安全性。
2.2功能扩展性计算机联锁系统与传统的联锁系统是不一样的，对于计算机联锁系统来说，它可以给客户提供良好的操作界面，并且还可以提供一些与系统有关的解锁功能。
不仅如此，对于出现通信功能出现故障后，它可以进行远程的诊断和修复。
2.3经济性和结构模块标准化对于计算机联锁系统来说它的生产成本是比较低的，因此利用计算机联锁系统可以减少成本的付出，而且不同的领域对于计算机联锁系统的要求也不一样，因此计算机联锁系统就具有了标准化的特点。
3铁路信号计算机联锁系统的设计内容分析现在比较常见的联锁系统设计技术方案主要有三模静态冗余技术和二模静态冗余技术。
三模静态冗余技术可以使系统的安全性和可靠性得到一定程度的提高，而二模静态冗余技术就可以在给系统硬件的提供一定的安全保障的基础上，使故障检测技术得到有效的进行。
铁路信号计算机联锁仿真系统的设计与实现的开题报告
铁路信号计算机联锁仿真系统的设计与实现的开题报告一、选题背景和意义铁路信号联锁系统是保障铁路交通安全和运行的关键系统之一，它通过控制信号和道岔的开闭，实现列车运行的安全与高效。
计算机联锁仿真系统是为了方便信号计算机的联锁设计师在设计过程中，通过电脑仿真技术进行实时调试和联锁表的生成。
同时，针对联锁系统的故障和补救措施，可以进行模拟实验，以提高联锁系统的可靠性和稳定性。
二、主要研究内容和方向1. 设计一个实用的铁路信号计算机联锁仿真系统，支持信号机的设置、道岔的变化和列车的运行仿真。
2. 实现联锁控制逻辑的编写和正常运行的验证，包括信号机和道岔的间接控制和直接控制。
3. 合理选择仿真器的数据结构和算法，提高系统的运算效率和速度。
4. 制定可靠的测试方案，对仿真系统进行全面测试和评估。
三、研究计划与进度安排第一阶段（10天）：调研现有的仿真系统，研究信号联锁的原理和方法，确定仿真系统的需求和目标。
第二阶段（20天）：设计仿真系统的总体框架和流程，尝试通过UML等建模工具进行可行性分析和要求分析，确定仿真器的模块分配、互相调用的规定和交互方式。
第三阶段（60天）：实现仿真器的主要功能模块，包括信号机和道岔的控制和操作逻辑、联锁表的生成和仿真、列车的运行和控制逻辑等。
第四阶段（20天）：测试和评估仿真系统的性能和稳定性，实现自动化测试的方法和流程。
第五阶段（10天）：完善系统的用户手册和技术文档，并提交毕业论文。
四、论文的创新之处1. 设计一个可实用的信号计算机联锁仿真系统，通过多种仿真手段进行实际联锁的仿真，较大程度上避免了现有仿真器中所产生的误操作和漏操作等情况。
2. 仿真器的设计和实现采用C++等面向对象的编程思想，层次清晰，模块化，易于维护和升级，并在总体结构中实现了完备性和高效性的平衡。
3. 通过自动化测试协助，提高了仿真系统的可靠性和实用性，实现了自主操作和维护的便捷性和高效性。
五、预期的研究成果和应用价值完成本课题后，可以获得以下成果：1. 能够设计和实现一个实用的信号计算机联锁仿真系统，满足实际需求。
铁路信号计算机联锁系统及技术分析
铁路信号计算机联锁系统及技术分析摘要：随着计算机技术的成熟发展，铁路系统得到快速升级迭代，有效保障了列车运行安全和突发公共安全问题的及时解决。
然而由于各种技术资源和软硬件系统的持续输入，整个铁路系统内部架构日益庞大，内部操作系统和技术功能也愈加复杂，给系统的运行带来了巨大的安全隐患，严重影响了广大人民群众的生命财产安全。
关键词：铁路信号；计算机联锁系统；容错技术1铁路信号计算机联锁系统联锁是一种制约关系和操作顺序，在列车运行中，为保证行车安全有序的进行，需在道岔的信号和进路之间规定一种操作性强的制约关系和操作顺序，这就是联锁，而计算机联锁系统就是由计算机系统来实现的联锁操作。
铁路运输是我国的特色，运量大、速度快、成本低、安全可靠的铁路系统多年来为我国的国民经济做出了巨大的贡献，在未来，铁路仍将是我国长途交通运输的主力军。
铁路安全可靠的运行要依靠铁路信号，如果铁路信号设备出现故障，则铁路系统将会陷入瘫痪，长期以来，人们一直致力于研究铁路信号的故障排除与预防，计算机系统在铁路联锁中的应用对此具有跨时代的意义。
我国铁路信号计算机联锁系统从研发到推广只用了很短的时间，目前，已有千余个火车站应用了铁路信号计算机联锁系统，并在实际应用中得以完善、提高。
这些年，我国铁路信号计算机联锁系统从最开始的工业控制计算机联锁系统发展成为二乘二取二系统，二乘二取二系统中2个CPU 用于执行联锁任务，另2 个CPU 处于热备状态，二乘二取二系统的应用进一步提高了计算机联锁系统的安全性和可靠性，且维修方便。
铁路信号计算机联锁控制系统实现了铁路运行更高效、更安全、更可靠，完成了铁路运行像信息化、自动化、智能化的变形，大幅度推动了铁路行业的发展[1]。
2 铁路信号计算机联锁系统的工作原理铁路信号计算机联锁系统在使用的时候突破了以往集中式信号系统的管理模式，且系统运行显示出模块化、层次化的发展特点。
其中，模块化是指计算机联锁系统的主要模块，包括信号结合模块、PLC 模块等。
铁路信号计算机联锁系统的设计与实现
铁路信号计算机联锁系统的设计与实现作者：刘兴胜来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第02期【摘要】随着社会的发展，科学技术的发展也有了很大的提高。
现在，无论是陆路还是水路交通都越来越发达，尤其是铁路交通承担着人员、货物等的运输任务。
所以铁路信号计算机联锁系统，也受到了高度的关注。
各铁路局本着铁路信号安全预控，用程序进行控制；用过程进行保障的理念，预控铁路计算机联锁系统。
使铁路信号计算机联锁系统的设计、开发、施工、维护等环节，更趋于规范化和标准化。
让管理者和操作者，以及生产者，能够做到人机联控，提高了铁路部门的工作效率，降低了事故率。
【关键词】铁路信号；计算机联锁系统；设计与实现引言科学技术水平的不断提升，使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，进一步为确保地铁铁路的行车安全，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计算机联锁系统的特点通过对计算机联锁系统的特点分析，发现其主要体现在以下几方面：第一，实时性，主要是指计算机联锁系统必须及时实现对信息的输入和输出，以此来实现对信息的有效分析判断和更新，从而以一种安全性的信息形式将信息进行输出；第二，功能扩展性，不同于传统的继电联锁系统，计算机联锁系统不仅可以为客户提供操作界面和系统的解锁功能，同时也具备强大的远程通信功能和故障诊断功能等；第三，经济性，相较于其他联锁系统，计算机联锁系统的应用成本相对较低，从而使许多行业通过对计算机联锁系统的利用均实现了企业成本的降低；第四，结构模块标准化，计算机联锁系统在不同领域内的功能要求也不同，无论在硬件还是软件上，均具有标准化的主要特点。
由此可见，计算机联锁系统所具备的强大特点使其目前被广泛应用于各个行业中，并发挥出了较好的应用效果。
铁路信号计算机联锁软件研究与设计
铁路信号计算机联锁软件研究与设计摘要：计算机联锁系统作为保障行车安全的重要设备，在铁路系统现代化的进程中迎来了广阔的发展前景。
计算机联锁系统以计算机技术为核心，整体采用冗余结构、通信连接、控制系统等技术，是一种具备安全性高、可靠性强的实时控制系统。
根据计算机联锁软件的复杂逻辑、可移植性差等特点，本文在采用结构化语言、模块化思想的基础上，通过分析计算机联锁逻辑模块的功能需求，设计符合规范的软件编写流程。
关键词：铁路信号、计算机联锁、软件设计Abstract: As an important equipment to ensure the safety of driving, the computer interlocking system has ushered in a broad development prospect in the process of modernization of the railway system. The computer interlocking system takes computer technology as the core and adopts technologies such as redundant structure, communication connection and control system. It is a real-time control system with high security and high reliability. According to the complex logic of computer interlocking software and poor portability, this paper analyzes the functional requirements of computer interlocking logic modules based on structured languageand modular ideas, and designs a software writing process that conforms to the specification.Keywords: railway signal, computer interlock, software design1、引言在铁路领域，信号机、道岔、轨道区段和进路之间联锁关系是构成计算机联锁系统的重要依据[1]。
铁路信号计算机联锁详解
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。
计算机联锁系统
高可靠性、高安全性、高灵活性、易 于维护和升级。
系统组成与功能
系统组成
主要包括硬件和软件两部分。硬 件包括控制站、输入输出接口、 信号设备等；软件包括系统软件 、应用软件和数据库等。
功能
实现信号灯控制、道岔控制、进 路控制、列车检测等功能，保障 列车运行的安全和效率。
发展历程与趋势
发展历程
计算机联锁系统自20世纪70年代开始发展，经历了模拟电路 、继电器电路、微机控制等不同阶段，目前已经进入了计算 机联锁系统时代。
输入输出接口
连接信号设备，实现信号的控 制和采集。
存储设备
用于存储程序、数据和历史记 录。
电源设备
提供稳定的电源，确保系统的 正常运行。
软件设计
操作系统
联锁程序
诊断程序
人机界面程序
负责系统的资源管理和 调度。
实现信号的控制逻辑和 安全逻辑。
监测系统的运行状态， 及时发现和处理故障。
提供友好的人机交互界 面，方便用户操作。
发展趋势
未来计算机联锁系统将朝着高可靠性、高安全性、高智能化 、高可维护性的方向发展，同时将与现代通信技术、物联网 技术等相结合，实现更加高效、智能的铁路交通控制和管理 。
CHAPTER 02
计算机联锁系统的技术原理
硬件结构
01
02
03
04
中央处理器
计算机联锁系统的核心，负责 接收、处理和发送指令。
故障检测与处理
实时监测系统的运行状态，及时发现和处理ห้องสมุดไป่ตู้故障。
安全认证
对系统进行安全认证，确保系统的安全性。
CHAPTER 03
计算机联锁系统的应用场景
计算机联锁系统
计算机联锁系统介绍与设计
计算机联锁系统介绍与设计发布时间：2022-09-19T06:17:44.032Z 来源：《科技新时代》2022年（2月）4期作者：安禹学徐华祥[导读] 计算机联锁是以计算机技术为核心，采用了通信技术、可靠性技术与容错技术以及“安禹学徐华祥中车青岛四方机车车辆股份有限公司，青岛 266111摘要计算机联锁是以计算机技术为核心，采用了通信技术、可靠性技术与容错技术以及“故障—安全”技术实现车站联锁要求，自动实现车站内的道岔、信号机和进路之间的控制的技术，它是确保铁路系统安全、高效行车所必需的一种重要保障设施。
在计算机联锁系统中，上位机用于人机交互，用来接收工作人员输入的操作指令，经过联锁机的逻辑运算控制车站信号设备工作，并将信号设备的工作状态通过上位机表示出来，实时监控信号设备运行。
第一章绪论1.1 计算机联锁的背景随着我国铁路运输事业的不断进步和发展,高密性以及快捷性都成为其主要的发展目标和方向,许多联锁设备无法满足对安全方面越来越高的要求。
从技术上来看,电气式联锁和机械式联锁是我国铁路信号控制技术发展的两个阶段。
随着计算机技术理论的完善，发展出了计算机联锁。
目前我国现有的主要干线铁路均采用计算机联锁系统国内外1.2 国内外研究现状分析1978年世界上第一套新型的微机联锁设备在瑞典哥德保市诞生以来，各个地区的新型计算机联锁设备和系统技术都发展得相当迅速。
瑞典作为目前世界上最早的自主开发且通过自主创新设计成功研制广泛应用于国际的计算机联锁的技术国家之一,其生产技术上的发展周期可以大致划分表现为两个主要时期,第一代微机产品主要就是采用了传动继电器技术来进行控制供电信号及道岔,并且还首次具备了控制轨道传动的专用继电器。
第二代系列产品的道岔和信号系统设计采用了更为安全的一种无接点控制电路。
1985年前在哈尔斯堡站首次投入使用了该产品系列。
西德国铁1979年决定自主研制第一套微机联锁,自1983年起就开始由西门子、劳伦茨、 AGE 公司联合研制,1985年12月,联锁铁路首套微机联锁设备在慕尼黑地区正式交付投入运营。
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。
铁路信号计算机联锁系统设计与优化
铁路信号计算机联锁系统设计与优化随着铁路运输行业迅猛发展，原先的车站铁路信号联锁装置已无法适应铁路信号对可靠性与安全性的更高要求。
就技术方面而言，铁路信号系统经历了机械联锁和电气联锁等两个阶段，目前铁路干线上所使用的联锁系统绝大多数以计算机为核心构成了计算机联锁系统。
一、铁路信号计算机联锁系统的性能要求分析1、根据铁路干线特点设计联锁系统由于计算机联锁系统的综合性能远远超过继电联锁系统，因此车站联锁系统由继电装置向计算机联锁系统转化已成为一种不可扭转的趋势。
具体来说计算机联锁系统的优势主要表现在适时性、安全性、可靠性、可维护性及性价比等若干方面。
计算机联锁系统是利用目前已有的工业控制计算机，研制一套专用的硬件与软件系统实现信号、进路与道岔间的联锁关系，因此它实质上是一个满足故障--安全信号原则的联锁逻辑运算系统，计算机在系统中的作用是将操作命令与现场各种输入的表示信息读入，再根据计算机内部状态等条件进行逻辑运算，判断后输出控制信息至执行机构，实现多变量数字输入和多变量数字输出这样一个复杂传递函数的变换。
2、联锁系统的优化策略联锁系统必须不失时机地采集到输入变量的变化情况，及时刷新站场各类表示信息，及时输出道岔和信号的控制命令，而且对涉及安全（危险侧）的控制命令必须以具有故障——安全特征的形式输出。
（1）确保可靠性与故障——安全性信号联锁系统是一种实时控制系统，它必须是高可靠的，具体来说，对计算机联锁系统而言必须解决二个主要问题。
一个是系统内信息传递的可靠性与安全性：鉴于工业计算机自身不具备故障——安全特性，因此系统内传递的信息也不具备安全性，受各种干扰、辐射以及各类故障的影响，信息畸变在所难免，从而造成逻辑运算错误而可能引发危险侧输出。
另一个是系统内信息变换及逻辑运算的安全性：就联锁程序而言，无论设计调试方法多么严密也很难排除所有隐含的缺陷，这就要求必须引入避错及容错机制使故障形成的危险侧运算结果输出的概率达到规定的要求。
高铁计算机联锁仿真培训系统的设计与实现
高铁计算机联锁仿真培训系统的设计与实现摘要：随着中国高速铁路建设的不断发展壮大，高铁计算机联锁仿真培训系统的需求越来越多。
本论文从系统设计与实现两个方面，对高铁计算机联锁仿真培训系统进行详细探讨。
实践证明，本系统能够有效地提高人员的培训效率和水平。
关键词：高铁、计算机、联锁、仿真、培训系统一、引言高速铁路的发展使得列车速度达到了惊人的境地，然而为了保证列车的行车安全和准时性，高铁计算机联锁系统扮演着重要的角色。
计算机联锁系统是指在一定区域内，利用计算机智能化控制技术，将信号机、道岔、极限速度检查器等设备联成一个统一整体，实现列车行车路径的控制与监视。
因此，对高铁计算机联锁系统进行仿真可以有效提高系统的可靠性，降低事故发生的概率，而培训系统则是对系统操作人员进行培训和考核的关键环节。
本文着重分析高铁计算机联锁仿真培训系统的设计与实现，通过实验探究，优化不足，提高系统的稳定性和可靠性，为系统的庞大运作提供一份有效的解决方案。
二、系统设计高铁计算机联锁仿真培训系统的设计需考虑以下几个方面：1、仿真器硬件设计仿真器硬件设计主要包括虚拟机、软件仿真器，以及运行仿真器的计算机。
虚拟机是指一个模拟计算机系统的软件程序，通过虚拟机可以将计算机操作系统映射到虚拟机上进行运行。
而软件仿真器则可以模拟高铁计算机联锁系统所采用的信息留置原则，使得在仿真的过程中，系统能够模拟车辆进出站、限速过程等各种情况，从而达到真实还原高铁计算机联锁系统的功能。
2、仿真系统操作界面设计仿真系统的操作界面设计直接影响到培训人员的使用体验。
本文设计了基于Qt设计师的操作界面，使得用户可以直观地观察仿真系统的情况，设置仿真系统的参数。
3、数据录制与回放功能为了方便用户对培训过程进行回放以及误操作的修正，我们引入了数据录制与回放功能。
通过该功能，可以将所有模拟系统的操作记录下来，便于进行检查和修改。
三、系统实现高铁计算机联锁仿真培训系统的实现，主要涉及到以下技术：1、仿真器技术我们选择采用Python语言作为软件仿真器的基础语言，该语言具有高效、简洁、易学等特点。
计算机联锁表示盘系统的设计和实现
１引 言
确 的 进 路 命 令 ，必 须 向 其 提供 室 外 信 号 设 备 实 际 运 行
情 况 的一 个 动 态 显 示 。
驱 动板 直接接收工控机 的 Ｃ Ｔ信息 ，将其 ＣＲ Ｒ Ｔ信 显示 盘面接 收 驱动板传 送过来 的显 示信 息后 ，将
其 显 示 到 盘 面 上 适 当 位 置 。 显 示 盘 由 许 多 大 小 相 同 的
般都 是通过 继 电电路来 实现其功 能 ：但 伴随计 算机 间 通 过 线 路 进 行 连 接 ，使 之 成 为 一 个 统 一 的 整 体 每 技 术 在 车 站 信 号 系 统 中 的 应 用 以及 计 算 机 联 锁 技 术 的 个 模 块 由长 宽一致 的一 个 １ １ 阵的 发光 管 组成 （ ６ ６点 如 ａ） ，每 个 发 光 管 根 据 需 要 可 分 别 发 出红 、 具 体 实 施 ，通 过 计 算 机 软 、硬 件 结 合 技 术 来 实 现 表 示 图 ３ （ 所 示 ）
２１表示盘硬件结构 ．
板 ，面 板 根 据需 要 分 为 透 明 和 不 透 明 两 部 分 如 图 ３ 。 该 表 示 盘 系 统 硬 件 主要 由一 台 工控 机 、驱 动 板 、显 ２２系统结构 ， 示 盘 面 和 电 源 部 分 组 成 。 工 控 机 实 时 接 收 外 界 动 态 信 整 个 计 算 机 联 锁 系 统 硬 件结 构 如 图 ２ （ 中 带有 图 息 ，通 过 软 件 处 理 后 将 需 要 显 示 的信 息 通 过 驱 动 板 的 阴影的部分 表示该部分采用 了冗余结构 ） 。从图中看 出， 转 换 和 驱 动 ，显 示 到 表 示 盘 的显 示 盘 面 。 电 源 部 分 为 表 示 盘 系 统 与 维 修 机 相 连 ，维 修 机从 局 域 网 实 时 接 收 整 个 表 示 盘 系 统 提 供 电 源 。整 个 表 示 盘 系 统 硬 件 结 构 外 界信 号 设备 的 动态 信 息 ，通 过 串 口（ 采用 Ｒ 一 ２ Ｓ ４ ２协议 ） 如图 ｌ 。
计算机联锁接发列车故障设置盘的设计与实现
计算机联锁接发列车故障设置盘的设计与实现王定明（中国铁路昆明局集团有限公司普洱职工培训基地，昆明 650208)摘要：针对车务接发列车人员使用计算机联锁仿真培训系统开展培训存在的共性问题，采取在既有计算机联锁实训设备上增设接发列车故障设置盘方法实现故障设置，满足接发列车人员实训需要。
通过梳理车站固定信号联锁设备故障实训项目，基于TYJL-ADX计算机联锁设备工作原理，提出接发列车故障设置盘的设计和电路实现。
经试验表明，该方法不仅满足“故障-安全”的设计原则，而且能有效解决仿真培训系统存在的共性问题，有较强的通用性和推广价值。
关键词：铁路信号；计算机联锁；接发列车；故障设置盘中图分类号：U284.36 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2024)02-0014-06Design and Implementation of Fault Setting Panel for Train Receiving and Departing of CBI Training EquipmentWang Dingming(Pu'er Staff Training Base, China Railway Kunming Group Co., Ltd., Kunming 650208, China) Abstract: In order to address common problems that occur when training personnel responsible for receiving and departing trains using the CBI simulation training system, a fault setting panel for receiving and departing trains is added to the existing CBI training equipment. This addition allows for fault setting and meets the training needs of the personnel. This paper proposes a design for the fault setting panel and for implementing related circuits by examining the training items for addressing the faults of the fi xed signal interlocking equipment in stations and based on the working principle of TYJL-ADX CBI equipment. The experiments show that the method of adding the fault setting panel not only satisfi es the “fail-safe” design principle but also can eff ectively solve the common problems in the simulation training system. This method is highly versatile and worth applying to other training equipment.Keywords: railway signaling; CBI; receiving and departing trains; fault setting panelDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2024.02.003收稿日期：2023-11-29；修回日期：2024-02-03作者简介：王定明（1970—），男，高级工程师，本科，主要研究方向：铁路通信信号，邮箱：*****************。
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铁路信号计算机联锁系统的设计与实现
摘要：随着我国经济的快速发展，我国的科技也进入了飞速发展的时期，基于
此我国铁路在经济和科技同时发展的背景之下，取得了突出性的进步，对于目前
我国先进的铁路技术来说，传统的铁路信号技术已经跟上铁路发展的步伐。
甚至，一些铁路信号，由于传统的铁路信号问题而导致故障事件不断发生，而现今计算
机联锁系统是一个先进化的系统，可以作为计算机为基础进行铁路信号系统的传递。
本文将针对于计算机的联锁系统功能进行阐述，并且切实结合到联锁系统的
特点进行一定分析，切实对铁路信号计算机联锁系统进行一定的分析和设计，希
望以后对铁路工程当中提供相关的应用依据。
关键词：铁路信号；计算机系统；联锁系统；设计应用
目前科学技术的快速发展，也切实推动了各行各业的创新发展，铁路行业的发展也切实受到
了科学技术发展的影响，计算机联锁系统是给予现代化科技系统的技术提升，并且计算机联
锁系统在铁路当中得到了非常广泛的应用。
有效地保障了目前铁路出行的安全，也切实提高
了铁路的运行效率，运行效率的提升也切实降低了铁路工作人员的工作量。
产生了非常有利
的影响，所以基于此，计算机联锁系统在我国的铁路运行当中得到了广泛的应用，切实降低
了铁路信号故障的发生几率，计算机联锁系统的使用为铁路运行的安全提供了保障。
一、计算机联锁系统概述
（一）计算机联锁系统的功能以及定义
计算机联锁系统，主要是将计算机系统当中的控制系统加以运用，从而将计算机的硬件
系统和软件系统得到有效的组合。
帮助铁路信号以及铁路、进路、插道之间形成一个有效的
连锁关系[1]。
从一定程度来看，计算机的连锁系统是一种连锁逻辑的运算系统，并且其中具
有安全信号，在联锁运算系统当中，计算机对相关信息进行输入，并且计算机内部会运用逻
辑系统对相关数据进行分析，并且还需要将数据输入到执行机构内，切实实现相关数据的传送。
从计算机联锁系统的功能方面分析来看，计算机联锁系统，首先可以实现对继电器联锁
设备的控制，这种连锁控制可以通过计算机的快速处理，具备非常好的联网和储存能力，所
以这样的联锁控制为继电器设备的使用奠定稳定基础[2]。
（二）计算机联锁系统的特点
首先是计算机联锁系统具有实时性，由于计算机联锁系统具有信息的输出和输入功能，
并且可以及时对相关信息进行处理，而且实时进行更新，可以以安全的信息形式将信息进行
输出[3]。
第二是计算机联锁系统的功能扩展性，不同于传统的继电联锁系统，随着计算机联
锁系统的不断更新，最新版本的计算机联锁系统可以为客户提供相关的操作页面，这也确实
强大了相关的远程通讯功能，还可以提升故障判断功能这是非常重要的。
然后是计算机联锁
系统具有经济性，相比于其他的连锁系统，计算机联锁系统具有非常低的应用成本，这使得
通过对计算机联锁系统应用，切实降低了本企业的运营成本，所以计算机联锁系统具有非常
强的经济性。
最后是计算机联锁系统的结构模块标准化，由于计算机系统可以在不同的行业
和领域当中，有着不同的功能和要求，所以计算机在无论是在硬件上还是软件上都具有着标
准化的重要特点，由于计算机联锁系统具有着强大的功能，也因此被各个行业所广泛使用，
发挥出了非常良好的应用效果[4]。
二、铁路信号计算机联锁系统的设计
（一）铁路信号计算机联锁系统的基本结构以及原理
计算机联锁系统不同于其他连锁系统，这种系统具有非常强的层次化和模块化的特点。
层次化的特点，主要体现在计算机联锁系统具有人机对话的层次、联锁运算层次、执行层次
等三个主要层次，而模块化主要体现在计算机联锁系统的主模块、信号模块等多个模块，同
时进行运行铁路信号计算机联锁系统。
具有非常多的优点，可以根据不同的需求，对不同的
数据进行修改，基础上增加相应的硬件模块，从而满足该系统的兼容性，也有因此产生了非
常有利的影响，不仅可以有利于调试周期的缩短，还可以有效地发挥出非常好的实用性能以
及经济性能[5]。
单从铁路信号，计算机联锁系统的工作原理来分析，不同的事物层次具有不同的工作原理，主要表现为以下几点：
1、人机对话
人机对话将信息录入到连锁系统当中，可以使用键盘对相关信息进行操作，，在信息传
输过程当中，可以连锁传输到计算机联锁系统的内部。
若站点存在信息量过大的情况，则会
增加到计算机联锁系统的运行负担当中，所以需要将相关的操作命令转化为约定的格式，最
终上传到计算机联锁系统之中
2、联锁运算层
这是一个以物理层面作为计算机联锁系统的核心部分，这一部分主要负责的是信息的识别，从而对相关的运算功能进行利用，从而实现相关数据的整合，可以保障连锁信息运算层
出现故障时，可以实现故障的自我修复，这是由于系统具有自我修复功能，这是具有非常良
好的应用安全性。
3、执行层计算机
联锁系统当中，信号和信号之间的逻辑转换是其主要工作，可以保障相关的编程逻辑控
制器进行信息有效的输出和输入，实现相关系统安全的保障，从而在执行层次时负责对于设
备运行的监督，从而保障信息的有效采集，并且设置相应的驱动流程。
（二）铁路信号计算机联锁系统的设计和实现
目前三模静态的冗余技术以及二模静态的冗余技术，是系统容错设计方案当中非常经常
用到的。
三模静态冗余技术，可以有效提高系统当中的可靠性以及安全性，二模静态冗余技
术可以对硬件的安全性保障，还可以采取相关的故障检测。
但是通过两种技术的比较可以发现，两者都具备有屏蔽性能，并且两个技术都可以切实实现对硬件故障的屏蔽和修复，并且
三模静态冗余技术和二模静态冗余技术都存在着一些缺点，三模静态冗余技术其存在有无法
解决的技术上的容错问题，而二模静态冗余技术，其缺点是在于没有办法有效提高系统的可
靠性，所以在对计算机联锁系统进行相关设计时必须满足一些基本条件[6]。
计算机联锁系统的设计，首先是必须要具有非常好的结构模块，其标准化特点和结构化
特点、主要表现在对连锁机可编程逻辑控制器和安全信号组合灯设备上，进行标准化的设计。
可以将连锁软件结合的电路上，并可以广泛地用于不同的战场规模以及相关的作业要求当中。
需要发挥出较为好的系统故障判断能力，以安全作为导向。
并且对计算机联锁系统应用二级
复核式容错结构，首先要强大系统的故障判断能力，从而使得系统在故障的状态下也可以快
速的进行自我的修复。
其中连锁系统的硬件故障是较多的，其往往多于主机。
可编程逻辑控
制器，需要结合到相应的电路模块等设备当中，而故障也表现的是一些技术性的条件错误等等，严重时还可能会造成危险事故，所以要针对不同的故障采取不同的处理方式。
连锁信号逻辑要通过表达形式进行变化，在连锁系统当中，通常以一些硬件设备的状态
来实现相关安全信息的表达，所以硬件设备也存在着危险测信息和安全测两个逻辑状态，这
也确实要求相关电路的输出，必须要具有故障的不对称性，从而保证电路故障进行输出，实在安全测的概率明显偏高。
结束语：
综上所述，计算机联锁系统是目前被广泛的运用在铁路当中的现代化系统。
计算机联锁系统的使用可以帮助铁路提高运行效率，并且计算机联锁系统的使用还可以提高铁路的自动化水平。
文章主要对铁路信号的联锁系统信号进行研究，可以总结其系统工作原理，并采取了三模冗余技术和二模静态冗余技术，切实实现对于系统可靠性和安全性的保障，并且还解决了相关故障所造成的安全问题，从而推动铁路的健康发展。
参考文献：
[1]张照亮. 铁路信号计算机联锁系统的设计与实现[D]. 武汉理工大学, 2011.
[2]李泽刚. 铁路信号计算机联锁系统的设计与实现[J]. 工程技术(文摘版), 2016(10):00105-00105.
[3]苏曼. 铁路信号计算机联锁系统的设计与实现[J]. 内燃机与配件, 2018, 000(011):P.238-239.
[4]孙学明. 铁路信号计算机联锁系统的研究与设计[J]. 企业家天地, 2008(07):16-18.
[5]吕宗伟. 企业自备铁路信号计算机联锁系统的研究与设计[J]. 哈尔滨铁道科技,
2010(03):35-37.
[6]程运安. 安全型铁路信号计算机联锁热备系统的研究与实现[D]. 合肥工业大学, 2004.。