联锁系统

联锁概述地铁作为人们出行交通的首选，也是由一个庞大的系统所组成，在地铁系统中分为很多子系统，如：可应用于轨道交通行业中，实现环境和设备监控系统（EMCS）、火灾报警系统（FAS）、气体灭火系统（FES）、电力监控系统（SCADA）、自动售检票系统（AFC）、调度监督（DSS）系统等。

其中DSS系统是最为重要的系统，DSS 是一个分布式系统，包括调度中心子系统、电务维护子系统、通信网络子系统和车站子系统。

DSS的核心系统就是铁路信号联锁系统。

该系统的可靠性、安全性，稳定性、和实时性决定了列车运行的安全性。

在铁路车站上，为了保证机车车辆和列车在进路上的安全，有效利用站内线路，高效率地指挥行车和调车，改善行车人员的劳动条件，利用机械、电气自动控制和远程控制、计算机等技术和设备，使车站范围内的信号机、进路和进路上的道岔相互具有制约关系，这种关系称为联锁。

为完成联锁关系而安装的技术设备称为联锁设备。

联锁是铁路车站联锁的简称，是铁路信号设备的重要组成部分联锁的基本内容包括：防止建立会导致机车车辆相互冲突的进路；必须使列车或调车车列经过的所有道岔均锁闭在与进路开通方向相符合的位置；必须使信号机的显示与所建立的进路相符合。

进路上各区段空闲时才能开放信号；进路上有关道岔在规定位置时才能开放信号；敌对信号未关闭时，防护该进路的信号机不能开放。

同时这三点也是联锁最基本的三个个技术条件，只有在满足了这三点条件，联锁才能成立，列车进路与调车进路才能安全进行。

联锁设备控制车站的道岔、进路和信号机，并实现它们之间的联锁关系的设备，称之为联锁设备。

联锁设备是轨道交通的重要信号设备，用来在车站和车辆段实现联锁闭塞关系，建立进路，控制道岔的转换和信号机的开关，以及进路解锁，以保证行车安全。

联锁设备分为正线车站联锁设备合车辆段联锁设备。

联锁设备早期为机械联锁，后来发展成为继电器集中联锁。

随着3C技术的快速发展，计算机联锁已经成为联锁设备的主要发展方向联锁设备应满足1)、开放信号时，要求进路上有关的道岔必须处于开通该进路的位置。

2）、开放信号时，要求该进路上没有车占用。

3）开放信号时，要求该进路有关的敌对信号没有开放。

4）开放信号时，要求该进路上有关的道岔不能扳动，其敌对信号机不能开放。

联锁设备原理图：微机联锁微机联锁的功能与特点计算机联锁是用微型机算计的软硬件和其他一些电子、继电器件组成的，具有故障-安全性能的实时控制系统。

其安全可靠、处理速度快，与继电集中联锁相比具有十分明显的技术经济优势。

无论在安全性、可靠性、经济性等方面都是继电集中联锁无法比拟的，而且设计、施工、维修和使用大为方便，是一套全新的系统设备。

微机联锁控制系统的联锁功能包括如下几点：1）联锁逻辑运算：接收ATS或车站值班员的进路命令，进行联锁逻辑运算，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性；3）进路控制：设定、锁闭和解锁进路；4）道岔控制：解锁、转换和锁闭道岔；5）信号机控制：确定信号机的显示。

微机联锁控制系统的特点有以下几个方面：1）性能方面：大大减少了系统的设计与施工工作量，并方便系统的功能扩容与完善；提供现代化的声像图文显示，人机交互功能完善；系统可靠性和安全性更高；2）经济方面：性能价格比高，适于大型车站的系统应用；采用分布式系统结构，节省干线电缆的使用造价；体积小、占地面积小，车站规模越大，面积节省更为显著；3）维护方面：安装、运营、维修费用大幅度减少；具有自诊断、故障定位等功能，可实现远程实时控制；继电部分结构简单，便于维护；4）其他方面：系统便于联网，为铁路信号系统的智能化和网络化方向发展创造条件。

同时，微机联锁控制系统也存在一定的不足，需要在结构和性能上进行近一步的研发：1）系统应用大量的电子元件，需要在抗电磁干扰及防雷害等方面采取防护措施；2）系统中实现联锁逻辑的计算机一旦出现硬件故障，其影响会很大，甚至使系统不能工作。

因此微机联锁控制系统必须时刻关注系统的结构与性能，提高可靠性和可用性。

2.1 微机联锁控制系统原理微机联锁系统的层次结构微机联锁控制系统是实现以进路控制为主要内容的联锁功能控制系统，它主要以色灯信号机、动力转辙机和轨道电路作为三大室外设备，并以电子设备实现联锁功能对轨道区段状态、信号状态和道岔状态进行监测，并对信号机和道岔实施控制的系统。

图2-1为微机联锁控制系统的整体层次结构示意图。

图2-1：微机联锁系统整体层次结构示意图(1) 人机交互层：操作员通过操作与微机联锁机构进行信息的输入和输出操作，来反映设备的工作状态和行车作业情况，该层位于车站值班室内；(2) 联锁层：微机联锁机构是系统的核心，它出了接收来自人机会话层的操作信息外，还接收来自监控层的反映信号机、动力转辙机和轨道电路状态的信息，并根据这些信息进行内部处理，产生相应的输出信息，即信号控制命令和道岔控制命令，交付监控层控制电路执行。

联锁机构处理的都是二值逻辑信息，大多设在车站信号楼的机械室内；(3) I/O接口层：接收来自微机联锁层的控制命令，经过信号机控制电路和道岔控制电路，改变信号显示，驱动道岔状态转换；向微机联锁机构传输信号状态信息、道岔状态信息和轨道电路状态信息；(4) 室外设备：主要包括轨道（轨道电路）、道岔、信号机等现场设备，位于室外。

二、微机联锁的分级系统第一级为控制监视级，也称为人机对话级(在车站值班员室)，实现对系统的控制过程的信息显示和系统控制命令的输入；第二级为联锁逻辑处理级，实现信号联锁关系运算处理；第三级为执行表示级，实现现场设备运行状态采集和实时控制。

值班员使用的控制台由计算机实现按钮命令的采集，具有语音提示和报警功能。

第三级是计算机采用串行数据通讯联接，协调控制，实现对铁路车站信号、道岔、进路等方面实时控制。

系统运行时每个分机均独立工作，一旦发生故障即运行分机自动退出系统，或立即在线进行维修，系统仍能照常运行。

（1）人机对话层将来自键盘、鼠标等操作输入，经串口送达联锁计算机，同时在图形显示器上显示站场表示信息。

在站场规模较大致使联锁计算机负担较重或需要多终端操作的情况下，可设置操作命令采集机进行操作命令输入的有效性判别并转换成约定格式传送给联锁计算机。

（2）联锁运算层联锁微机是系统的核心部分，承担着操作输入的判别、联锁信号的调理及分析、逻辑运算、控制命令生成、故障诊断等任务，其可靠性、安全性对系统的总体故障—安全性能有较大影响，系统中设置了两台联锁微机，其中一台为冷备机，可进行人工切换。

（3）复核驱动层复核驱动层承担着采集表示信息并将联锁微机下达的操作命令转化为故障—安全的控制信号的任务，对联锁微机形成的操作命令进行复核检查的屏障作用。

（4）结合电路层结合电路的任务之一是实现现场监控设备表示信息与PLC输出的驱动信号的安全逻辑转换，使PLC的输入、输出信息均具有故障—安全性能。

任务之二是用专用电路规范监控设备的测控过程，即包括表示信息采集机制与设备驱动流程。

（5）监控对象层监控设备是指联锁系统的现场设备，即道岔、信号机与轨道电路。

4、微机连锁与电气集中连锁优缺点：在技术上微机联锁系统与电气联锁系统相比，其主要区别在于以微型计算机或微处理器取代了继电电路而构成了计算机的联锁机构；而它与外部设备的连接也随之有所改变，但它的室外设备与6502的室外设备相同。

微机联锁与继电联锁相比的优越性主要有以下几个方面：1)体积小、可靠性高，可实现无维修，为铁路信号技术结构的改革创造了条件。

(2) 微机联锁系统功能更加完善。

我国广泛应用的6502电气集中联锁系统受站场形电路层次、结构、继电群数量，以及网络线的多少等限制。

而微机联锁系统通过少量硬件和软件开发即可解决上述限制。

(3) 微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，提供及交换各种信息并协调工作。

4) 微机联锁系统易于实现系统自身化管理，利用自诊断、自检测功能及远距离联网。

，实现远距离诊断(5)随着大规模集成电路的发展，微机联锁系统的性能价格比与继电联锁相比将更占优势。

计算机联锁系统的发展计算机联锁外形图随着新型技术的不断涌现以及现代化铁路的发展需求，车站计算机联锁系统将朝着以下几个方面发展。

一、向高可靠性与高安全性方向发展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。

就拿双机热备计算机系统来说，它在长期应用和发展中已经逐步成熟和稳定，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，以适应铁路跨越式发展形式的需要。

二、向全电子化方向发展就目前广泛使用的计算机联锁系统来说，其执行部分，也就是信号机和道岔的控制器件仍然是由继电器来完成的且保留了轨道电路。

而电子单元具有体积小、功能强大等特点，便于组网、远程管理和远程诊断，还可以为铁路自动化、信息化提供基础信息。

因此，取消继电器，实现全电子化控制，是我国计算机联锁系统发展的一个方向。

三、向站区一体化、区域化的方向发展站区一体化、区域化信号安全技术代表了当今世界铁路信号安全控制技术的发展方向，并已在法、日、德、意等铁路发达国家得到实际应用。

它是我国既有线提速、客运专线、高速铁路、地铁、城市轻轨交通建设所急需的信号安全控制技术。

随着我国计算机联锁技术、列控技术的进步以及网络通信技术、数字信号处理技术的飞跃发展，大大推动了计算机联锁系统向着一体化、区域化的发展进程。

计算机联锁系统可以通过各种制式的通信网络实现多层次控制，使控制范围扩大，即可由一个枢纽站控制周边的若干站及区间的道岔控制点，既优化了控制，又减少了投资和运营成本。

四、向信息化、智能化和综合自动化的方向发展计算机联锁系统还应努力适应铁路信号系统向信息化、智能化和综合化发展的要求。

宏观地看，信息化是当代和今后较长时期内社会发展的基本潮流。

信息化的突出标志是智能工具系统的不断涌现和应用。

这些智能工具系统包括计算机系统、通信系统以及控制系统。

它们的应用不仅能取代劳动者的体力劳动，而且具有扩展和延伸人类信息器官的功能。

电气集中联锁电气集中联锁系统的概述在线路上把许多道岔、进路和信号,用电气化方法由一个地方集中控制和监督,并实现它们之间的联锁的设备,叫做电气集中联锁设备,简称电气集中。

电气集中是实现铁路现代化和自动化的基础设备之一,因此要求它必须更加安全可靠。

设备发生故障时,也必须使其后果导向安全侧(例如信号机由绿灯导向黄灯,由黄灯导向红灯,进路由解锁导向锁闭,均为导向安全侧),叫做故障-安全。

故障-安全原则是电气集中设计时必须遵守的重要原则之一。