铁路信号微机联锁仿真系统初探

and efficiency of railway signal control is getting more and more attention in recent years, the micro computer simulation system ap-
plication, making the railway signal management to meet the transport safety, reliable and high performance requirements, this paper
微机联锁系统的层次结构主要是单层结构，因为单层结构 能够更加全面的完成其高性能的技术要求。其机构主要为上下 两层，即下层是联锁的监控室，而上层是人机会话层，详见图 1 所示。人机会话层的计算机会使人机会话的响应速度提升， 与此同时还能够实现对操作台的命令进行提前处理，并且能够 和上级的系统实现联网，构建一个具有监控能力的系统和信息 管理系统。
若该系统是冗余系统那么若故障检测覆盖率接近 1，该系 统便能够立即将故障的真实情况进行诊断继而做出最为准确的 处理措施；如果故障检测覆盖率远小于 1，该系统便不能够准 确的分别出现故障的部件，更不会进行做出处理措施。安全系 统的故障主要分为两种，一种是能够被检测出来的，另外一种 即无法被检测出的。当故障能够被检测出那么就应该采取相应 的措施进行防范，因此一旦发生故障那么便可以在第一时间内 被检测继而处理。目前我们掌握的系统故障检测技术相对薄 弱，一般只能对单故障进行检测，对于多重的故障检测的覆盖 率祶检出率也非常低。
中图分类号：TP27
文献标识码：B
文章编号：1001-9227 （2015） 04-0207-02
0 引言 我国是人口大国,每年铁路的乘坐率也是世界上最高的，
随着社会经济的不断发展人们对于铁路运输的安全要求也在不 断的提高，在这种背景下，各地的铁路部门均开始进行对铁路 信号控制系统等一系列的改革和完善。现如今，微机联锁仿真 系统逐渐取代传统的继电式电气集中控制系统并逐渐应用众多 的铁路车站，因此本文就对微机联锁仿真系统进行简单的 研究。
《自动化与仪器仪表》2015 年 4 期（总第 186 期）
铁路信号微机联锁仿真系统初探
王法军 （济南铁路局青岛电务段安全质量督察科
青岛，276000）
摘 要：铁路是我国最重要的运输工具之一，随着人们需求的不断加大，铁路信号控制的安全性和高效性越来越受到高
来自百度文库
度重视，而微型计算机近年来仿真系统的应用，使得铁路信号的管理满足了运输的安全、可靠和高效的要求，本文就对微机联
1 微机联锁仿真系统的概述 铁路车站的联锁系统经过两个阶段，最原始的联锁方式是
机械联锁，随着电气化时代的到来，开始经历了电气集中继电 联锁阶段，现如今正式步入了微机时代。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。微机 联锁仿真系统能够将车站的值班员的具体的操作命令、现场的 各种信息通过计算机进行精确的计算，并即时采取相关的措 施，从而有效的对道岔和信号机等信号设备进行控制，所以微 机联锁系统主要的技术手段就是利用计算机技术实现实时 控制。
锁仿真系统进行简单的探讨研究。
关键词：铁路信号；微机联锁仿真系统；控制系统
DOI 编码：10.14016/j.cnki.1001-9227.2015.04.207
Abstract: Railway is one of China's most important means of transportation, along with the people's increasing demand, safety
4 结束语 微机联锁仿真信号控制系统是未来铁路站场信号控制的发
展方向，其应用的优势非常明显，可以通过设计和开发相应的 PLC 软件便能实现信号的控制操作，在系统的设计时可以根据 不同列车站场的情况进行适当的改动，其灵活性好、软件的编 程操作易于掌握，经过测评之后发现其性能良好。但是由于目 前对于微机联锁信号控制系统的研究尚处于初级阶段，很多专 业性较强的知识掌握的不是很熟练，因此可以先采用软硬件相 结合的方式来实现站场内的信号的控制，随着科研的不断深入 相信在不久的将来，国内的所有铁路站场内的信号控制系统完 全可以实现微机联锁仿真控制系统。
3 微机联锁仿真系统安全性评估 3.1 可靠性和安全性的估算
铁路信号系统的主要特性就是安全性和可靠性，对于微机 联锁仿真控制系统的安全性和可靠性需要进行系统科学的评 估，合格之后方可能进行使。近年来在容错技术的发展的带动 下，计算机和电子数字技术也开始广泛应用与铁路信号控制的 领域，通过对容错技术的应用能够更加深入全面地将微机联锁 仿真控制系统的安全性和可靠性进行分析。
收稿日期：2015-02-15
图 2 微机联锁组成框架图
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铁路信号微机联锁仿真系统初探 王法军 2.2 微机联锁控制系统中 PLC 的应用
（1） PLC 的功能 信号的收集和处理，联锁的运算，控制信息的输出，信号 开放的保持情况，与上位机的信息交换等。具体的流程即首先 搜集站场的所有信号，如信号机的关闭和开放，道岔的定、反 位等讯息，然后接到命令之后做出相应的处理开放或者关闭信 号机，实现道岔的定位和反位等，再后进行联锁条件的检查， 在信号的输出控制时必须保证联锁运算所得的结果要和上位机 的命令一致。 （2） PLC 的通信和软件设计 通信主要包括两个内容，首先是要进行通信的连接，然后 就是通信的实现，连接时一定要遵循 PPI 等相关的协议。在对 PLC 软件进行设计时要遵循以下三项原则：实时性、安全性和 可靠性。微机联锁仿真控制系统的实时性，主要是实现列车在 站场内的运行的控制操作，当列车的状态在发生变化时，该控 制系统也会产生相应的信号输出和与之对应的反应，从而能够 保证列车的正常行驶；安全性主要出于对运行故障和故障导向 的考虑，比如软件在运行的过程中突然失效或者崩溃，为防止 安全事故的发生系统必须能够让列车立即停止运行，各种各样 信号信息也都在此时显示为禁止或者关闭；可靠性主要是根据 列车运行的实际情况来不断的提升安全可靠性能。
终的计算结果准确度达到最高，但对于铁路信号控制所要求的 准度却能很好的满足。计算的过程中失效率使用 λ 表示，在进 行评估时 λ 的值我们取为 10-4/h，那么在一定的时间 t 内故障发 生的概率能够进行估算出来，相应的测评的周期内的故障发生 率也可以通过计 算估算出来，而这个估算出来的结果就是系 统的可靠性和安全性。 3.2 故障检测覆盖率对于系统安全性和可靠性的影响
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it was the simple research of Microcomputer Interlocking Simulation system.
Key words：Railway signal; Microcomputer interlocking simulation system; Control system
参考文献
[1] 任 栋. 铁路信号微机联锁系统的管理与维护[J].信息通信,2014(09). [2] 李红侠,王素姣. 铁路信号微机联锁工程设计有关问题的分析与建
议[J].铁道标准设计 2010(07). [3] 王瑞莲. 铁路信号微机联锁系统常见故障及解决方案[J].科技与企
业,2013(24).
图 1 微机联锁系统的层次结构图
2 采用 PLC 的微机联锁控制系统设计 2.1 微机联锁控制系统的总体框架
微机联锁控制系统结构的安全联锁结构主要分成 3 层，第 一层是控制机，该层的控制机一般采用具有非常高可靠性的工 业控制微机，其还要保证后期在使用过程中的扩充，因此会适 当的预留一些通信接口；第二层是联锁机，目前在几乎所有的 车站联锁机均使用的是西门子可编程控制器，即 S7-300；第三 层主要是连接在室内的一些电源屏和接口柜等设备。其系统的 框图详见图 2 所示。
所谓的系统可靠性即当时间和具体的条件一定的情况下该 信号控制系统完成规定功能的能力便是可靠性；安全性的概念 和可靠性有稍许的差别，指的是在系统运行过程中抑制危险因 素的能力，对于计算机软件来说功能失效或者崩溃均是随机性 的，所以在评估时主要考虑安全性和可靠性的概率特性。安全 性和可靠性评估的过程非常的繁杂，因此在具体的评估时可以 假定计算机及相关设备均完全可靠，这样的变量虽然无法使最