01_计算机联锁系统技术_第一章
DS6-K5B学习资料
DS6-K5B型计算机联锁培训资料第一章计算机联锁系统概述一、计算机联锁系统的发展车站联锁系统的功能与一般层次结构车站联锁系统是实现以进路控制为主要内容的联锁功能的系统。
随着铁路运输发展的需要和科学技术的进步，联锁系统的功能、体系结构、技术应用和操作方式等各个方面都在不断地演变和完善。
现代的联锁系统是以色灯信号机、动力转辙机和轨道电路作为室外三大基础设备，以电气设备或电子设备实现联锁功能并采取集中控制方式对信号机和道岔进行控制的系统。
车站联锁系统是实现以进路控制为主要内容的联锁功能的系统。
( T )现代的联锁系统是以（A、B、D）作为室外三大基础设备，以电气设备或电子设备实现联锁功能并采取集中控制方式对信号机和道岔进行控制的系统。
A.色灯信号机B.动力转辙机C.应答器D.轨道电路人机会话层的功能是操作人员通过操作向联锁机构输入操作信息和接收联锁机构输出的反映设备工作状态和行车作业情况的表示信息。
人机会话层的设备设于车站值班室。
人机会话层的设备设于（B）。
A.电源室B. 车站值班室C.机械室D.机房联锁机构是联锁系统的核心，它是实现联锁功能的。
联锁机构必须具有故障-安全性能。
联锁机构除了接受来自人机会话层的操作信息外，还接受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。
联锁机构的功能就是根据联锁需求（条件），对输入的操作信息和状态信息，以及联锁机构的当前内部信息进行处理，改变内部信息，产生相应的输出信息，即信号控制命令和道岔控制命令，并交付监控层的控制电路予以执行。
从这个意义上讲，联锁机构属于信息处理机构。
联锁机构所处理的信息都是二值逻辑信息（即都是开关量），因此，联锁机构又是逻辑处理（或运算）机构。
联锁层设备一般设在车站信号楼的机械室内。
联锁机构属于（ A ）机构。
联锁层设备一般设在车站信号楼的机械室内。
A. 信息处理B. 人机会话C. 监控D.联锁联锁系统监控层的主要功能是：接受来自联锁层的控制命令，经过信号机控制电路，改变信号显示；接受来自联锁层的道岔控制命令，经过道岔控制电路，驱动道岔转换；向联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。
计算机联锁结合电路教案
计算机联锁结合电路教案第一章：计算机联锁结合电路概述1.1 教学目标让学生了解计算机联锁结合电路的概念。
让学生理解计算机联锁结合电路的作用。
让学生掌握计算机联锁结合电路的基本原理。
1.2 教学内容计算机联锁结合电路的定义。
计算机联锁结合电路的作用。
计算机联锁结合电路的基本原理。
1.3 教学方法采用讲授法，讲解计算机联锁结合电路的定义、作用和原理。
采用案例分析法，分析实际应用中的计算机联锁结合电路。
1.4 教学评估第二章：计算机联锁结合电路的基本组成2.1 教学目标让学生了解计算机联锁结合电路的基本组成。
让学生掌握各种组成部件的功能。
2.2 教学内容计算机联锁结合电路的基本组成。
各种组成部件的功能。
2.3 教学方法采用讲授法，讲解计算机联锁结合电路的基本组成和各种组成部件的功能。
采用互动教学法，让学生参与讨论各种组成部件的作用。
2.4 教学评估课后作业：让学生绘制计算机联锁结合电路的基本组成图。
第三章：计算机联锁结合电路的工作原理3.1 教学目标让学生了解计算机联锁结合电路的工作原理。
让学生掌握各种工作模式的原理。
3.2 教学内容计算机联锁结合电路的工作原理。
各种工作模式的原理。
3.3 教学方法采用讲授法，讲解计算机联锁结合电路的工作原理和各种工作模式的原理。
采用实验教学法，让学生实际操作计算机联锁结合电路，理解其工作原理。
3.4 教学评估第四章：计算机联锁结合电路的设计与实现4.1 教学目标让学生了解计算机联锁结合电路的设计方法。
让学生掌握计算机联锁结合电路的实现技巧。
4.2 教学内容计算机联锁结合电路的设计方法。
计算机联锁结合电路的实现技巧。
4.3 教学方法采用讲授法，讲解计算机联锁结合电路的设计方法和实现技巧。
采用项目驱动教学法，让学生参与设计并实现一个简单的计算机联锁结合电路。
4.4 教学评估课后作业：让学生提交设计并实现的计算机联锁结合电路的相关文件。
第五章：计算机联锁结合电路的应用案例5.1 教学目标让学生了解计算机联锁结合电路在实际应用中的案例。
《计算机联锁》课件
2
展望
结语
总结本次课程的重点和难点，展望计算机联锁在未来的应用前景。
探索计算机联锁在工业自动化、安全保障和交通运输领域的广泛应用。
计算机联锁在工业自动化中的应用
计算机联锁在安全保障中的应用
计算机联锁在交通运输中的应用
第五部分：计算机联锁的优势和未来发 展方向
综合分析计算机联锁的优势、局限性以及未来的发展趋势和展望。
1
计算机联锁的优势和局限性分
析
计算机联锁的发展趋势和未来
计算机联锁的基本原理
计算机联锁的技术特点
计算机联锁的相关技术
第三部分：计算机联锁系统的设计与实现
学习计算机联锁系统的设计流程、软硬件配置和实现方法，掌握如何构建一个高效可靠的计算机联锁系 统。
1
计算机联锁系统的设计流程
计算机联锁系统的软硬件配置
2
3
计算机联锁系统的实现方法
第四部分：计算机联锁在工业控制中 的应用
《计算机联锁》PPT课件
计算机联锁PPT课Biblioteka 大纲第一部分：计算机联锁的概述
计算机联锁通过结合计算机技术和信号系统，实现自动化与安全性的双重保障。了解计算机联锁 是什么以及其发展历史和应用场景。
什么是计算机联锁？
计算机联锁的发展历史
计算机联锁的应用场景
第二部分：计算机联锁的原理与技术
深入了解计算机联锁的基本原理、技术特点和相关技术，探索计算机联锁的内在机制。
最新计算机联锁系统技术
本节主要内容
人机会话层的任务 人机会话层的硬件支持系统 人机会话层的软件支持系统 人机会话层软件的实现和特点
5.1.4信息显示任务
人机会话层的信息显示任务就是将车站设备的现 场状态和值班员当前的操作状态以及计算机联锁 系统的系统状态实时地通知给值班员，从而使值 班员完全地了解现场状态、操作状态和系统状态， 按运营计划安全而有效地完成各种作业。
人机会话层的硬件支持系统
信息显示部分
大屏幕显示器 智能化图形控制卡
VGA显示卡 智能图形控制卡 多屏显示卡
5.3人机会话层的软件支持系统
DOS操作系统 Windows 3.x操作系统 WINDOWS 95操作系统
使用更加方便 各种功能都有提高 保持兼容性
WINDOWS NT操作系统
计算机联锁系统中的信息显示包括：
区段显示 道岔显示 信号显示 功能按钮名显示 道岔名和信号名显示 操作提示 其他提示
区段显示
未办理进路或进路处于解锁状态时，站场 形线路呈青色；
轨道区段有车或轨道电路发牛故障时呈红 色；
进路锁闭时呈黄色。
道岔显示
道岔在定位时，开通定位位置； 道岔在反位时，开通反位位置； 道岔在四开时，给出四开显示； 道岔在挤岔时，给出挤岔显示； 道岔在封锁时，给出封锁显示： 道岔在单锁时，给出单锁显示。
闭。 “信号不能开放”；信号因条件不具备而不能开放。 “信号不能保持”：信号开放命令送出或信号已开放后因
条件不具备而不能保持开放。 “1灯泡断丝”， “2灯泡断丝”： “1灼泡断丝”出现
时，相应的信号表示器闪光； “2灯泡断丝”出现时反映 列车信号机的辅助允许灯光的主副灯丝均损坏。
其他提示
“A机工作正常”：A机为主机，并且工作正常。 “B机工作正常”：B机为主机，并且工作正常。 “A机热备”：A机为备机，并且处于热备状态。 “B机热备”：B机为备机，并且处于热备状态。 “按A机联机按钮”：通知电务人员按压A机联机按钮。 “按B机联机按钮”：通知电务人员按压B机联机按钮。 “A机通信中断”：A机线路中断或A机程序中断。 “B机通信中断”：B机线路中断或B机程序中断。 “A B机信息不同”：AB机现场信息不一致。 “站场不能更新”：由于A B机通信同时中断而使站场信
计算机联锁讲义(修改)
第一章计算机联锁基础第一节计算机联锁概述一、计算机联锁的基本原理众所周知，继电联锁是靠继电器的线圈、接点组成一套复杂的开关量控制电路，实现对信号设备的联锁控制。
而计算机是一个能够对二进制代码进行各种复杂运算的智能机器，要用计算机取代继电器实现联锁控制就必须将各种开关量转换为1、0相间的代码，构成一套复杂的控制系统。
图1—1计算机联锁基本原理框图图1—1是计算机联锁控制的原理框图，实现联锁控制主要经过信息输入、联锁运算和信息输出三个环节。
计算机一方面通过操作输入通道和接口接收由操作设备(控制台)产生的操作信息；另一方面通过状态输入通道和接口采集室外信号设备的状态信息，将上述两种开关量的动作变为二进制代码送入计算机。
信息代码进入计算机以后,计算机按照联锁程序的要求对输入的信息进行分析处理和复杂的逻辑运算(这里称为联锁运算)，其结果形成了对信号设备的控制信息和各种表示信息。
控制信息通过输出通道和接口控制道岔转换和信号变换显示；表示信息则通过表示输出通道和接口控制显示器的显示。
第二节计算机联锁系统的硬件组成一、计算机联锁的硬件基本结构各种型号的计算机联锁系统由于设计思路不同，所采用的硬件不完全相同。
即使同一种型号的系统，其控制的车站规模不同，所需要的硬件数量也不相同。
但各种系统的基本功能和基本任务大致一样，因此它们的硬件组成的基本形式差异不大。
计算机联锁系统主要由人机对话设备、联锁控制计算机系统(简称主机) 、输入/输出通道与接口、继电器结合电路及其监控对象(信号机、道岔、轨道电路) 等部分组成。
图1—2是计算机联锁系统的硬件结构框图。
下面对各组成部分作以简要说明。
1、主机主机是计算机联锁系统的核心，它要完成所有信息的处理、接口管理及与外部设备的信息交换。
由于计算机联锁系统接收和处理的信息很多，而且许多信息在时间上重叠，为了避免信息丢失，提高系统的运行速度，目前应用的各种型号的计算机联锁设备均采用多主系统。
计算机联锁控制系统技术基础现场设备(上)课件
任务调度与优先级管理
详细描述
任务调度与优先级管理是实时操作系统的重要功能，它涉 及到对各种任务进行调度和优先级管理。实时操作系统需 要根据任务的紧急程度和重要性进行调度和优先级管理， 以保证系统的实时性和准确性。
总结词
内存管理与资源分配
详细描述
内存管理与资源分配是实时操作系统的关键功能，它涉及 到对系统内存和资源的分配和管理。实时操作系统需要根 据任务的特性和需求进行内存管理和资源分配，以保证系 统的稳定性和高效性。
计算机联锁控制系统的历史与发展
历史
计算机联锁控制系统的发展经历了多个阶段，从最初的继电器控制系统到微机 控制系统，再到现在的计算机联锁控制系统，其技术和性能不断得到提升。
发展
未来的计算机联锁控制系统将更加智能化、自动化和安全可靠，同时将与智能 交通系统、物联网等技术进行融合，实现更高效、更安全的列车运行控制。
行控制。
状态信息则通过轨道电路接口反馈给计算机联锁控制系统，以
03
便实时监控轨道电路的状态。
微机监测接口
1
微机监测接口是计算机联锁控制系统与微机监测 设备之间的连接点，用于传输监测数据和状态信 息。
2
监测数据通过微机监测接口传输给微机监测设备 ，以便对设备进行实时监测和数据分析。
3
状态信息则通过微机监测接口反馈给计算机联锁 控制系统，以便实时监控微机监测设备的工作状 态。
控制软件设计
总结词
软件架构设计
详细描述
控制软件设计是计算机联锁控制系统的核心，它涉及到软 件架构的选择、设计以及实现。一个良好的软件架构可以 提高系统的稳定性、可维护性和可扩展性。常用的软件架 构包括分层架构、模块化架构和面向对象架构等。
计算机联锁系统培训
1、1984年元月，铁道部通信信号研究设计院的 计算机联锁控制系统DS-30设备，安装在南京梅 山铁矿井下进行试验，并于1984年7月通过了冶 金部科技司和铁道部电务局的联合技术鉴定。 1986年太钢配料站开通。这是国内第一个计算机 联锁系统。 2、铁道部科学研究院通信信号所研制的TYJL-I型 驼峰编组场尾部微机联锁系统作为国家级科研项 目于1989年末通过鉴定，并在郑州北编组站使用， 这是计算机联锁系统应用于国家铁路的开始。 3、铁科院通号所研制的TYJL-II型计算机联锁系 统于1993年又在拉滨线平房站开通。我国第一个 双机热备计算机联锁系统。
第二阶段——引进集成阶段
4、北京交通大学的EI32-JD——采用日本信号株 式会社的二乘二取二冗余结构的EI-32系统的核心 硬件，2003年6月在北京局张辛站开通了第一个 车站。 5、铁科院通号所的TYJL-ECC——引进西门子公 司最新的ECC三重冗余联锁系统的核心硬件， 2003年8月在兰州交接站开通了第一个站场。 6、铁科院通号所的TYJL-ADX——引进日本日立 公司的ADX二乘二取二计算机联锁系统的核心硬 件，2004年11月在哈尔滨局桦南站开通了第一个 车站。
3、区域计算机联锁技术的发展
区域计算机联锁是集中式的联锁控制方式， 即由一个站控制周围的若干个小站及区间的道岔 控制点。 区域计算机联锁系统提高了行车组织的工作 效率和设备的远程维护能力，为中小车站信号系 统的数字化、网络化、综合化奠定了基础，有利 于提高铁路的管理水平，是铁路运输指挥系统实 行综合现代化、实现减员增效目标的根本性措施 之一。 我国也进行了区域计算机联锁系统的研发。
也有提出用电子单元代替继电器，构成全电 子计算机联锁系统。因为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。在国外，只有少数车站采用。国产车站全电 子计算机联锁系统研制始于1996年，1999年纳入 铁道部《铁路科技发展计划项目》，“计算机联 锁智能型全电子信号道岔控制一体化的研究”于 2000年1月通过铁道部技术鉴定。该系统从2001 年开始，先后在信阳电厂、襄樊北机务段整备场 投产使用。但是，由于多方面的原因，未能推广。
CIS-1型计算机联锁系统
注释：系统可以显示、回放一个月以内的所有站场表示信息的变化情况
3、历史图象的回放的操作：
回放按钮：回放历史数据
暂停按钮：暂停回放历史数据
加速按钮：加快播放站场回放速度（可以连续多次点击，选择速度）
减速按钮：降低播放站场回放速度（可以连续多次点击，选择速度）
l当显示采集板、驱动板时，可以点击系统拓扑返回系统拓扑结构图。
2.5.6 选路信息
车站作业的历史数据、车务人员操作信息及数据打印输出等功能
1、点击选路信息按钮：出现下列表格：
序信息类型附D23D34S2LA2003年12月12日13时12分
3、调车进路D32S2DA2003年12月14日13时12分
CIS-1型计算机联锁系统采用双以太网结构，使得CIS-1系统具有可靠性高、实时性强、开放通用、扩容及升级方便、故障隔离等专用通信网(如：RS-232，RS-422构成的通信网)所无可比拟的优点。当今世界上任何一家网络厂商提供的网络产品都支持TCP/IP协议。CIS-1系统选用TCP/IP网络协议，使其具有极好的互联性。共享式集线器网络互联方式，又使CIS-1系统具有极强的开放性和扩容性。随着用户需求的不断变化，当网络带宽不能满足系统要求时，用户只需简单的将原系统共享式以太网集线器更换成以太网交换机，使原系统各节点共享10Mbps带宽的网络结构变为各节点独享10Mbps带宽的网络结构，或选用100Mbps带宽的快速以太网集线器和快速以太网卡即能达到系统网络升级的目的。而此升级措施，系统所有的应用及硬件配置都不用改变。
2.5.2 时间条提示功能
点击[时间条] 按钮，在屏幕右上角出现下列系统设置的时间提示条：
2.5.3站场显示功能
计算机联锁控制技术—01概述-文档资料
2、继电联锁采用继电电路实现联锁逻辑，一旦某个 元件故障，一般影响部分功能，即故障影响面积有限。
而计算机联锁系统中实现联锁逻辑的联锁计算机一旦 出现硬件故障，问题往往会很严重，故障影响面积会很大， 甚至系统不能工作。因此计算机联锁系统需要必要的措施 提高可靠性，保障安全性。
车站联锁控制系统
在开放防护进路的信号前要检查进路是否空闲，进路中 的道岔位置是否正确，以及该进路是否与他进路发生冲突等。 只有在确定进路空闲、道岔位置正确并锁闭、可能发生冲突 的进路没有办理并已锁闭的条件下，信号才能开放，允许列 车驶入。
为了保证行车安全，信号、道岔与进路之间必须保持一 定的制约关系和操作顺序，常称这种制约关系和操作顺序为 联锁。因此，又称保证车站行车安全的信号系统为车站联锁 系统。
3、体积小、占地面积小，且随车站规模增大，面积节 省更为显著；
4、安装费、运营费及维修费大幅度减少。
维护方面：
1、计算机联锁系统的维修工作量小，且具有自诊断、 故障定位功能，降低了维护难度，并可通过远距离联网，实 现远距离诊断。
2、计算机联锁单位的继电部分结构简单，便于维护， 而且继电器用量少，减少继电器检修工作量；
二、系统优越性
性能方面：
1、受站场形电路网络层次结构、继电器数量等条件的 限制，继电联锁系统功能不完备且难以扩展，计算机联锁控 制系统没有此类限制因素，便于增加新功能，系统功能更加 完善。
2、计算机联锁控制系统提供现代化的声、像、图文显 示，人机交互的功能更加完善，内容更丰富，信息量大，改 善操作人员的工作环境和提高工作效率。
车站联锁控制系统
铁路运输系统是以机车车辆、铁道线路、桥梁隧道、站 场等为基本设备组成的庞大系统。在这个系统中必须有指挥 列车运行的铁路信号系统来保证列车按照行车计划安全高效 运行。
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。
计算机联锁第一章
第三节
计算机联锁系统的发展
一、计算机联锁系统的发展概况
二、计算机联锁技术的发展
双机热备计算机联锁系统
型号 生产厂家
TYJL-Ⅱ
DS6-11 JD-ⅠA
铁道科学研究院通号所
通号集团公司研究设计院 北交大微联公司 卡斯柯信号有限公司（GRS VPI改进） 卡斯柯信号有限公司(由阿尔斯 通）
CIS-1
第二节
计算机联锁系统的特点
一、 计算机联锁系统与继电联锁系统的区别
① 利用计算机对车站值班员的操作命令和设备监控 信息进行逡辑运算后，完成设备的控制； ② 计算机信息传递斱便可实现串行通信，节省电缆。 ③ 采用CRT、LCD显示代替继电联锁表示盘，提供 友好的人机界面； ④ 采用积木式的模块化软件设计和硬件结构，便于 站场更新改造。
车站联锁的基本结构
信号机、道岔和进路之间必须有一定的制约关系， 而且必须按照一定的程序才能动作和建立，这种制约 关系称作联锁。
联锁的概念
X D3 D9 S3 3 ⅠAG D1 D7 1 5/7WG 7 C D13 ⅡG 5
9
B
ⅠG
ⅡAG
D5
SⅡ 11 D 4G
联锁的概念
X D3 D9 S3
3 ⅠAG D1
二、计算机联锁系统的特点 1、计算机联锁系统的优点 ① 性能斱面 设计斲工量大大较少；
能提供现代化的声像、图文显示，人机交互信息量丰 富；
系统的安全性、可靠性增强。 ② 经济斱面 ③ 维护斱面
④ 其他斱面
1、计算机联锁系统的优点
② 经济斱面
计算机联锁性价比高；
节约电缆，较少工程造价；
体积小、占地面课程介绍：
本课程是铁道通信信号专业新技术课程，讲解计 算机联锁控制技术的结构及原理，重点介绍二乘二 取二型、三取二型及双机热备型计算机联锁在铁路 现场的应用。
01_计算机联锁系统技术_第一章
计算机联锁
第一章 计算机联锁系统概述
本章主要内容
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
铁路运输及其信号系统 铁路信号系统的安全性与可靠性 车站联锁系统的发展历史 计算机联锁系统的功能、特点及结构 小结与思考
1.1铁路运输及其信号系统
铁路运输
定义：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。 作用：保障各个部门能协调工作，指挥列车按 计划安全有效的运行。
1.3.1CASCO安全型计算机联锁（VPI） 系统
安全型计算机联锁（VPI）系统
一种“故障-安全”的、以多处理器为基础的车站联锁 信号控制系统 该系统是中美合资卡斯柯信号有限公司从阿尔斯通信 号（美国）公司（ALSTOM Signaling Inc.-即原美国 GRS公司）引进，结合中国铁路运营技术条件，经过 二次开发的一种安全型车站联锁设备。VPI型计算机联 锁系统具有综合的控制和管理功能，能确保行车安全， 提高运输效率，改善劳动条件，并为实现管理和信息 现代化创造条件。在工程实施中，可以以计算机联锁 系统（VPI）为核心，构成包括计算机联锁和调度集中 /调度监督、信号微机监测等子系统的综合信号系统。
1.3车站联锁控制系统各国发展概述
【德国】于1979年决定研制计算机联锁。
1985年西门子公司以SIMIS系统为核心构成 车站联锁控制系统在慕尼黑－米腾瓦尔特区段 的穆尔脑（Mulmau）站交付使用。早期的 SIMIS-B型（8080 CPU）、SIMIS-C型 （8085 CPU）、SIMIS3116、SIMIS3216、 SIMIS－E型（80386）、SIMIS-W型，前几 种为双机硬件比较，后两种为三中取二表决型。
计算机联锁
计算机联锁目录绪论 1 第一章计算机联锁系统的概述 1 第一节计算机联锁的特点 1一、计算机联锁与继电集中联锁的主要区别 1二、计算机联锁的优点 2 第二节车站计算机联锁系统应用现状 4一、国外车站计算机联锁系统的应用现状 4二、国内车站计算机联锁系统的应用现状 3 第三节计算机联锁系统的发展 4一、向高可靠性与高安全性方向发展 4二、向全电子化方向发展 5三、向站区一体化、区域化的方向发展 6四、向信息化、智能化和综合自动化的方向发展 6 第二章计算机联锁系统的硬件结构8 第一节系统的硬件结构8一、系统的可靠性冗余结构8二、系统的安全性冗余结构9三、系统的可靠性与安全性冗余结构9四、系统的层次结构11五、系统的分布式结构12 第二节系统的硬件构成12一、系统的技术要求12二、一般计算机联锁系统的硬件构成13 第三章计算机联锁系统的软件结构15 第一节计算机联锁系统软件的功能与总体结构15一、计算机联锁系统软件的功能15二、本软件具有的功能16三、本软件所用到的函数及其功能23四、计算机联锁系统软件的总体结构25 第二节联锁数据与数据结构26一、联锁数据27二、数据结构27三、结构体定义28四、动态数据及其结构30 第三节联锁控制程序的基本模块31 第四节进路处理程序33一、操作命令类型及功能33二、进路处理模块33 结论38绪论铁路信号联锁系统是行车安全的技术保障系统，就技术方面而言，铁路信号系统已经历了机械联锁、电气联锁（继电联锁）等两个阶段，目前我国干线铁路或企业自备铁路上所使用的联锁系统绝大多数仍为继电联锁系统。
受技术条件的限制，继电联锁系统存在着设计与维护工作量大、综合投资费用高、管理能力弱等缺陷。
随着计算机技术的迅速发展，尤其是对于可靠性技术和容错技术的深入研究，计算机联锁技术已日趋成熟，在大力推广使用。
根据各国对计算机联锁的研究和使用情况来看，由于计算机在逻辑功能和信息处理方面具有很强的功能，它非常适用于车站联锁。
1---计算机联锁的基本概念课件
3.釆用高可靠、故障一安全硬件结构。通常与 联锁有关的计算机模块均采用冗余比较或多 数表决的方式实现系统的故障一安全保证， 并采用双重或三重系统不停顿故障重组技术， 提高系统的可靠性和可用性。输入一输出接 口电路遵循闭环工作原理，并采用动态脉冲 形式的故障一安全电路，电路中的任何一个 器件发生故障，均可导致脉冲信息的中断， 从而使设备导向安全。
1---计算机联锁的基本概念
2000年，中国通信信号集团公司研究设计院 与日本京三制作所合作，采用K5B故障安全型 硬件，结合本院自行开发的计算机联锁软件， 成功研制开发出了适合我国铁路运输的DS6— K5B型计算机联锁系统。2001年，北京交大微 联科技有限公司、北京铁路局与日本信号株 式会社进行合作，利用日本信号公司的故障 一安全二取二CPU单板(EI—32单元)的先进技 术，
1---计算机联锁的基本概念
2．显示功能 计算机联锁系统采用大屏幕显示器取代表示 盘示，可以向操作人员提供更加丰富、直观 的显示信息。 具体包括： (1)站场基本图形显示。 (2)现场信号设备状态显示。主要有：道岔的 定、反位和四开位置，道岔单独锁闭和封闭 状态；信号机的开放和关闭状态，灯丝断丝； 轨道电路区段的空闲、占用、锁闭状态。
1---计算机联锁的基本概念
6．计算机联锁的软件系统达到软件制式检 测要求的可靠性和安全性，所有程序都具有 模块化、结构化和标准化的特点。 7．计算机联锁的各种接口与通道能保证长 期使用的高稳定性和高可靠性。与安全有关 的接口与通道符合故障—安全原则，还采取 了光电隔离、动态冗余编码、参数限界冗余、 故障检测及其他特殊方法，以防止危险后果 的发生。 8．计算机联锁能通过外部数据通道或计算 机网络与其他自动化或管理系统，如CTC、 TDCS等连接，与之信息交换。
计算机联锁概述、基本原理、技术和实现
• 系统的安全性：
– 功能安全，即系统在无故障地正常工作 中用保证行车安全的功能。
– 技术安全，即系统发生故障后其后果仍 能导致行车安全。
铁路信号系统
无故障 故障
安全
第一章 计算机联锁概述
计算机联锁是用微型计算机和其他一些电子、继电器 件以及各种计算机软件组成的具有故障-安全性能的实 时控制系统。
安全性：根据信息与行车安全的关系界定。
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非安全信息：与安全无关的信息，
操作输入信息、表示输出信息。
安全信息：与安全有关的信息，
状态输入信息、控制输出信息。
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安全信息有两个状态： 一个状态允许车辆运行
――危险侧信息； 一个状态禁止车辆运行
――安全侧信息。 安全性信息必须遵守故障――安全原则。
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国内计算机联锁的发展-第一阶段概述
特许制度[4+4+1]
• 认定研发单位-铁科院、通号公司设计院、卡斯柯和北 方交大
• 认定生产工厂-上海通信工厂、沈阳信号工厂、北京信 号工厂和成都信号工厂
• 建立检验站-铁路车站计算机联锁检验站[上海铁道学院]
产品特许证管理
• 铁科院通号所的TYJL-I计算机联锁系统_1989年郑州北编尾开通， 国铁上第一个计算机联锁系统。
• 铁科院通号所的TYJL-II计算机联锁系统_1993年哈尔滨平房站开 通，我国第一个双机热备计算机联锁系统。
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2、国内计算机联锁的发展-自主研发回顾
• 1995年南昌向塘客站[应急]_铁科院TYJL-II型计算机联锁系统， 国内第一个枢纽客站的计算机联锁系统。
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计算机联锁的层次结构
光笔控制盘、大屏幕显示器
运转值班室
计算机联锁运算与测控
信号机械室
输入、输出适配电路 继电器电路
室外现场
集中式控制结构
集中式控制系统由室内、室外两部分构 成，特点是联锁系统的各层功能均由一台 计算机完成
①控制台 ②联锁处理机 ③输入输出接口 ④电源设备 ⑤现场信号设备
控制台 表示信息 联锁处理机 状态信息 控制命令 操作信息
计算机联锁
计算机联锁－用微型计算机对车站值班人 员的操作命令与现场实际状态的表示信息 进行逻辑运算，从而实现对信号机、道岔 及进路进行集中控制和联锁的车站联锁设 备。
软硬件实现联锁的逻辑关系
动作速度快，信息量大，可控性强
微 机 联 锁
采用积木式的软硬件 大量减少人为工作
通用性强，适应改扩建，修改容易
模块A 输入 模块B 与门
输出
监控机的双机冗余系统结构
人工切换控制较简单，当操作人员发现故障时，人工切换 开关，将备用机投入使用，采用自动切换控制时，必须对 工作机进行不间断的故障检测，一旦发现故障，立即切 换，把备用机替上去。
监视控制机主机 输入 监视控制机备机 切换开关
联锁机双机冗余系统结构
信号机
线段入口处的防护设备
闭塞
进路
信号机
开放
车站联锁系统
联锁
保证行车安全，信号、道路与进路之间以技术 手段保持的一定制约关系和操作顺序。
进路 信号机
道岔 道岔
信号机
联锁系统
车站信号机
保证安全的措施－在进路始端设置信号机 信号机开放的基本条件为：
防护进路在空闲状态； 进路中的道岔位置符合进路开通要求，而且锁 在规定状态； 没有办理与本进路相冲突的进路（敌对进 路），而且将敌对进路锁闭，不再办理； 信号必须在值班人员操纵下才能开放，而且每 开放一次仅对一次列车或车列有效。
CASCO安全型计算机联锁（VPI）系统
安全型计算机联锁（VPI）系统
一种“故障-安全”的、以多处理器为基础的车站联锁信 号控制系统 该系统是中美合资卡斯柯信号有限公司从阿尔斯通信 号（美国）公司（ALSTOM Signaling Inc.-即原美国 GRS公司）引进，结合中国铁路运营技术条件，经过 二次开发的一种安全型车站联锁设备。VPI型计算机联 锁系统具有综合的控制和管理功能，能确保行车安 全，提高运输效率，改善劳动条件，并为实现管理和 信息现代化创造条件。在工程实施中，可以以计算机 联锁系统（VPI）为核心，构成包括计算机联锁和调度 集中/调度监督、信号微机监测等子系统的综合信号系 统。
计算机联锁的优越性
技术上：
①进一步完善了联锁控制功能； ②可靠性、安全性高； ③灵活性大； ④便于系统维护
经济上：
①可以降低设备投资成本； ②重量轻、体积小，可节省基本建设费用
计算机联锁的技术实现特点
人机对话设备已经由传统的控制台、控制盘，改为数字化 仪、鼠标、大屏幕显示器等，使系统操作更简单，显示清 晰、直观，显示内容更为丰富。 系统软硬件设计全部都采用模块化结构，可根据需要灵活 应变。 采用高可靠、故障－安全硬件结构 联锁软件设计为双程序设计，两套程序采用分层结构，程 序和数据运用冗余编码技术使得危险侧故障降到最低。 信息传输方面，采用同步或异步通信方式，确保信道安全 可靠。 为了提高系统运行稳定性，采取了必要抗干扰措施。 系统功能齐全，除联锁外，还要有显示、检错、诊断、存 储记录等功能。 预留有与其他自动化设备相连的接口。
轨道电路
目的
反映进路是否有车占用，同时当道岔区段有车 占用时，区段内的道岔不能转换
绝缘 轨道继电器
继电器联锁
信号继电器
轨道继电器
岔道定位继电器
进路控制
进路建立阶段
从车站值班人员开始办理进路到防护该进路的 信号开放的整个过程。
进路解锁阶段
从列车或车列驶入进路到越过进路中所有道岔 区段的整个过程。
车站联锁控制系统历史发展概述
1825年9月7日第一条铁路在英国诞生，主要问 题是安全和效率 1830年出现铁路信号 1856年第一套简单的机械式车站联锁控制设备 诞生 1927年基于布线逻辑的继电器联锁控制系统问 世，其联锁逻辑由继电器实现。我国的典型代表 为6502电气集中联锁控制系统。 1978年，由瑞典ABB公司研制的世界上第一套 计算机联锁控制系统在瑞典哥德堡站成功应用
输入输出接口 室内 室外
分散式控制结构
分散式控制结构的特点是将联锁系统的功能 按结构层次划分成若干相对独立又有一定联 系的功能模块，均由相应的计算机来处理。 由于功能模块的划分并非唯一，所以具体结 构形式是多种多样的
控制台
监视控制机
与其他系 统联系
联锁机
目标控制器
分散式控制结构
①监视控制机（上位机）－信息管理计算机，人机会话功能，还 用于实时记录信息及其再现，另外还有诊断功能； ②联锁机（下位机）－实现信号设备的联锁逻辑处理功能，完成 进来确选、锁闭、发出开放信号和动作道岔的控制命令，与执行 层有两种方式：专线方式和总线方式 ③目标控制器－控制命令和状态信息的转送站，一方面接收和效 核来自联锁机的控制代码，经译码后形成控制命令，以驱动相应 的设备控制电路；另一方面由接收监控对象的状态信息，经编码 传送到联锁机。
进路建立
进路控制
进路解锁
进路建立
进路选择
1、操作规范 2、空闲状态 3、征用标志 4、状态记录
道岔控制
1、为下一步开放信号 创造条件 2、万一信号不能开放， 则可用其他方式指挥仍安全 发生异常情况应及时关闭
进路锁闭
信号控制
进路解锁
解锁的条件与时机
取 消 进 路
人 工 延 时 解 锁
正 常 解 锁
信号信息安全的要求
信号显示应能反映所防护的线段是否在空 闲状态。 信号显示应能反映防护线段内是否存在危 机行车安全的因素。 信号显示应能指示安全运行速度。
故障－安全
系统的安全性：
功能安全，即系统在无故障地正常工作中用保 证行车安全的功能。 技术安全，即系统发生故障后其后果仍能导致 行车安全。
无故障 铁路信号系统 故障 安全
联锁机 总线 输入输出接口 室内 室外 监控对象 监控对象 专线方式 监控对象 总线方式 监控对象 控制器 控制器 控制器 联锁机 室内 室外
系统的冗余结构
可靠性冗余－减少出现故障时系统停止工作的概率，采用 逻辑上为“或”关系的二重结构，如下图：
模块A 输入 模块B 或门 输出
安全性冗余－出现故障时，为了减少产生危险侧输出的概 率，采用相互较核的逻辑上为“与”的二重结构，如下图：
计算机联锁的功能
联锁控制功能：进路控制；信号开放、关闭； 道岔单独操作、锁闭、解锁 显示功能：①站场基本图形显示；②现场信号 设备状态显示；③值班员按压按钮动作的确认 显示；④联锁系统工作状态、故障报警显示； ⑤时钟显示、汉字提示等 记录存储和故障检测与诊断功能：①系统可按 时间顺序自动记录和存储值班员按钮操作情 况、现场设备动作情况和行车作业情况；②提 供图像再现功能；③实现进路存储和自动办 理；④具有集中检测和报警功能 结合功能：利用标准化通信接口板，网络接口 板，可以直接与现代化信息处理系统相联结进 行数据交换
计算机联锁 COMPUTER INTERLOCKING
计算机联锁 第一章 计算机联锁系统概述
本章主要内容
铁路运输及其信号系统 铁路信号系统的安全性与可靠性 车站信号机的布置与进路 联锁与进路控制 继电器联锁、电气联锁与计算机联锁 计算机联锁系统控制方式与冗余结构 计算机联锁的发展 小结与思考
铁路运输及其信号系统
车站联锁控制系统各国发展概述
【德国】于1979年决定研制计算机联锁。
1985年西门子公司以SIMIS系统为核心构成 车站联锁控制系统在慕尼黑－米腾瓦尔特区段 的穆尔脑（Mulmau）站交付使用。早期的 SIMIS-B型（8080 CPU）、SIMIS-C型 （8085 CPU）、SIMIS3116、 SIMIS3216、SIMIS－E型（80386）、 SIMIS-W型，前几种为双机硬件比较，后两种 为三中取二表决型。
车站联锁控制系统各国发展概述
【瑞典】计算机联锁发展三个阶段：
采用的典型产品为EBILOCK750系列，特点是信号机 和道岔的控制器件仍由继电器来完成，保留轨道继电 器； 采用无接点方式的电子器件控制信号机和道岔，仍保 留轨道继电器； 实现全电子化控制，典型产品有EBILOCK850系统和 EBILOCK950系统，控制电路、轨道继电器均采用无 接点方式的功能块。
节约成本，提高安全性和可靠性
计算机联锁系统的基本结构
层次结构
集中式控制结构 分散式控制结构
冗余结构
可靠性冗余结构 安全性冗余结构
车站联锁的层次结构
人机会话设备
人机会话层
联锁机构
联锁层
监控层
室外设备
车站联锁的层次结构
人机会话层－操作人员通过操作向联锁机构输入 操作信息并接受联锁机构输出的反映设备工作状 态和行车作业的表示信息。 联锁机构－系统核心，实现联锁功能，必须具有 故障－安全性能。其根据联锁条件，对输入的操 作信息和状态信息，以及联锁机构的当前内部信 息进行处理，改变内部信息，产生相应的输出信 息，即控制命令，并交付监控层控制电路予执 行。 监控层－接受上层信号控制命令和道岔控制命 令，并向联锁层传输信号、道岔、轨道电路的状 态信息，其控制电路必须时故障－安全的。
车站联锁控制系统各国发展概述
【日本】于1985年开始使用计算机联 锁，已经安装使用了200多个车站。主要 产品为SMILE I、II、III型和K、N型五 种类型。 【美国】其产品主要有通用信号公司 （GPS）的VPI安全型系统和联合道岔与 信号公司（US＆S）的Microlock系统两 种。其大部分用在单机运行状态，系统的 安全性由主机系统中的“安全逻辑”保证。