计算机联锁系统技术
计算机联锁系统技术
总线系统与电源分配
容错联锁计算机的三重化总线类型
TRI总线 I/O总线 通信总线
双冗余方式 警报信息 模块与主机失去联系 检测出故障 交流电掉电 出现电压低与超温
电源模块
主处理器模块
处理方式
3个处理器循环比较，构成三取二系统
处理任务 联锁主处理器
分布式系统的体系结构
操作台 图形显示器 车站值班室 车站信号机械室 监控级 （第二级）
人机会话计算机
通信与联锁校核计算机
集中测控站 联锁控制机I
集中测控站 联锁控制机II 直接控制级
（第一级）
现场级 （第零级）
室外 现场
室外 现场
3.2系统的硬件构成
系统的技术要求
系统的功能
人机会话功能 联锁控制功能 状态检测功能 通信联网功能
+5V KZ R1 G1 D1 +5V 输 入 口
GJ C1
KF
G2 R3
输 出 口
通 用 接 口
联 锁 微 机
二取二型
总线紧密结合型联锁主机系统
系统结构
采用三重化，保障高安全性
模块结合部 多数判 决电路 多数判 决电路 多数判 决电路
ROM/RAM
CPU CPU
ROM/RAM
CPU
ROM/RAM
故障－安全比较电路
输出 电路
输入 电路
故障处理
二重故障状态
采取措施：系统分离
对于瞬时故障，采取修正措施；对于固定型故障， 采取分离开来的措施
计算机联锁系统3篇
计算机联锁系统文章一：计算机联锁系统简介计算机联锁系统是一种利用计算机和通信技术实现机器自动控制的重要技术手段，被广泛应用于电力、铁路、石化等现代化系统控制领域。
它主要通过计算机控制单元、执行单元、输入/输出单元等组成的系统来实现对机器的自动控制。
计算机联锁系统的作用在于依靠对机器设备的实时监控，对其运行状态快速准确地反映出来，并且制定相应控制策略和调度计划，保障机器设备的稳定安全运行。
此外，计算机联锁系统也能够提高生产效率、降低人工成本、减少事故发生率等重要作用。
需要指出的是，计算机联锁系统是具备高度技术难度和复杂性的重要技术系统，它需要具备高性能、高可靠性、高安全性、高稳定性的硬件和软件支持，同时需要合理的设计算法和运行模式。
只有通过合理的设计和优化，才能够推动计算机联锁系统的不断完善和发展。
文章二：计算机联锁系统的基本组成计算机联锁系统通常由硬件和软件两部分组成。
硬件部分包括计算机控制单元、执行单元、输入/输出单元等，而软件部分包括操作系统、应用程序等。
计算机控制单元是计算机联锁系统的核心，它主要用于实现对设备的自动控制、监控和调度。
常见的计算机控制单元有PLC、DCS等。
PLC具有运行速度快、稳定性好、通用性强的特点，适用于各种工业现场控制；而DCS具有实时性好、可靠性强、协议通用等优点，适用于复杂的工业自动化控制领域。
执行单元是计算机联锁系统的控制执行部分，用于执行计算机控制单元发出的指令。
常见的执行单元有机电执行机构、液压执行机构、气动执行机构等。
机电执行机构主要用于工业生产、运输设备等领域，具有强大的执行能力和可靠性；而液压执行机构适用于重载设备、大型机器设备等领域，具有运行平稳、执行精准等特点；气动执行机构主要用于轻型机器设备、自动化生产线等领域，具有运行速度快、成本低等优点。
输入/输出单元是计算机联锁系统的交互环节，用于将外部信号输入到计算机控制单元中，同时将控制单元输出的指令传送到执行单元中。
《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。
计算机联锁系统的基本原理本
计算机联锁系统的基本原理本
1.系统监测和数据采集：计算机联锁系统通过传感器、测量仪表等设
备对系统内各种参数进行实时监测和数据采集，例如电压、电流、温度、
压力等。
2.状态解析和逻辑判断：采集到的数据通过数据解析和处理算法进行
分析和比对，根据预设的逻辑判断条件，判断系统当前的状态和潜在的风险。
3.逻辑控制和动作执行：根据逻辑判断的结果，计算机联锁系统自动
执行相应的控制策略和动作指令，包括开关控制、断路器操作、报警信号
发送等。
4.故障检测和自动恢复：系统不断监测各个组件的运行状态，一旦发
现故障或不正常情况，计算机联锁系统会及时发送警报并采取相应的应急
措施，例如启动备用设备、切换到备用电源等。
5.数据存储和远程通信：计算机联锁系统可以将采集到的数据进行存
储和管理，以供后续的数据分析和故障诊断。
同时，系统还可以通过网络
通信接口与其他设备或者中央监控系统进行数据交换和远程操作。
6.安全保护和权限控制：计算机联锁系统需要确保系统的安全可靠性，通过合理的权限控制和数据加密技术，防止非法操作和数据篡改，以保护
系统的稳定运行和数据的安全性。
总结起来，计算机联锁系统的基本原理包括实时监测和数据采集、逻
辑判断和控制、故障检测和自动恢复、数据存储和远程通信等方面。
这些
原理的结合使得计算机联锁系统能够实现对复杂系统的高效控制和保护，
提高系统的可靠性和安全性。
01-计算机联锁系统-概述3篇
01-计算机联锁系统-概述01-计算机联锁系统-概述计算机联锁系统是一种用于控制铁路交通的系统，由多个计算机节点组成，通过网络互相连接，在控制区域中实现互相通信和数据传输。
联锁系统具有使铁路交通安全、高效运行的重要作用，是铁路运输的关键技术之一。
本节将对计算机联锁系统进行介绍，包括其定义，构成要素和工作原理。
一、定义计算机联锁系统是一种用数字技术进行装置控制的铁路信号系统，可以保证列车的运行安全和信号设备的正常工作。
计算机联锁系统通过网络连接多个计算机节点，实现对所有信号装置和列车的实时监控和控制，能够保证车辆的正常运行轨迹，避免车辆之间的碰撞和信号交叉，并能够快速发现和排除故障。
二、构成要素1.计算机：计算机是整个联锁系统的核心，负责信号设备状态检测、列车位置、速度、方向等信息的处理和分析，并传输控制指令。
计算机还可以根据信号设备和列车数据，进行自主判断和控制，当发生异常时及时进行报警处理。
2.信号系统：信号系统包括轨道电路、信号机、道岔、引导信号灯等一系列设备。
信号系统将车辆的行驶情况转化为数字信号，传输给计算机进行处理和分析。
计算机根据接收到的信号信息，进行列车运行状态的预测和判断，以便正确制动或护送车辆。
3.网络：联锁系统的各个计算机节点通过网络连接起来，实现互相通信和数据传输。
网络的主要作用是将信号设备和计算机连接起来，确保信息的快速传输和处理。
同时也可以避免信号设备某一部分故障时，导致数据不准确或传输失败的情况。
三、工作原理计算机联锁系统的工作原理是：前方列车信息收集-计算机判断-指令下达-信号机与道岔控制-列车运行控制。
具体流程如下：1.前方列车信息收集。
信号设备可以通过轨道电路、道岔检测等方式，实时获取列车的行驶情况，包括车速、车号、位置、表示方向等，将这些信息传输给联锁系统的计算机。
2.计算机判断。
计算机可以根据前方列车信息和运行状态，判断是否需要进行调度控制，如通过对信号机和道岔进行控制，确定列车行驶的道路。
计算机联锁系统简介
1、计算机联锁系统概述车站联锁控制系统是车站信号的基础设备，在计算机联锁系统开发之前是基于布线逻辑的继电联锁装置。
社会在发展，技术在进步，电子技术和计算机技术的不断发展，一场信息技术大革命正在世界范围内迅速展开。
随着计算机技术的发展，特别是对可靠性和冗余容错技术的深入研究，车站信号联锁安全技术也正在不断地更新、发展。
1978年世界上第一个计算机联锁系统在瑞典哥德堡问世，随后从80年代起各国竞相开发研究计算机联锁，并取得了显著的成绩，90年代已有不少国家开始大面积推广计算机联锁系统。
如日本、英国已制定技术政策，不再发展继电联锁，而由计算机联锁取代。
1984年中国铁路开发出第一台计算机联锁，此后取得迅速进展。
截至2005年底，据中国铁道部统计，中国国家铁路使用计算机联锁的车站已有1247个。
计算机联锁系统由硬件和软件构成。
硬件包括联锁计算机（完成联锁功能和显示功能）、彩色监视器、微型集中操纵台、安全继电输入输出接口柜、计算机联锁专用电源屏以及现场信号机、转辙机、轨道电路等室外设备。
软件是实现进路、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；二是进行联锁逻辑运算，完成联锁功能的应用程序。
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，即系统管理程序模块、时钟中断管理程序模块、表示信息采集及信息处理程序模块、操作命令输入及分析程序模块、选路及转岔程序模块、信号开放程序模块、解锁程序模块和站场彩色监视器显示程序模块等。
计算机联锁的操作方法与继电联锁相似，操作人员办理进路时，只需先按进路始端钮，再按进路终端钮即可完成。
此时计算机就执行操作输入程序和联锁处理程序。
根据输入的按钮代码，从进路矩阵中找出相应的进路，然后检查是否符合选路条件，只有完全满足选路条件后，程序才能转入选路部分。
之后，先检查对应道岔是否在规定位置，再将需要变换位置的道岔转换位置，接着锁闭进路。
什么叫计算机联锁
一、什么叫计算机联锁？答：计算机联锁是以计算机技术为核心，采用通信技术、可靠性与容错技术以及“故障—安全”技术实现铁路车站联锁要求的实时控制系统。
二、计算机联锁系统具有哪些功能？答:其具有的功能有：1、联锁控制功能：计算机联锁系统的联锁功能与继电式电气集中相同的，能根据车站行车安全的需要，在规定的联锁条件与规定的时序下自动对进路、信号与道岔实行控制。
具体包括：（1）进路的控制。
包括列车进路与调车进路的选排、锁闭与解锁；引导进路的控制等。
列车进路的办理方法与继电联锁设备办理方法基本相同，仍沿用按压双按钮才形成操作命令的规定，这样可避免因误动一个按钮而产生错误操作命令的可能。
一些系统为办理慎重起见，对原封按钮的相应办理作了一些改动。
（2）信号的正常开放、关闭、人工重复开放以及防止自动重复开放。
（3）道岔的单独操纵、锁闭与解锁。
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，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、反位与四开位置，道岔单独锁闭与封闭状态；信号机的开放与关闭状态，灯丝断丝；轨道电路区段的空闲、占用、锁闭状态。
一般用不同的颜色代表不同的含义。
（3）车站值班员按压按钮动作的确认显示。
（4）联锁系统的工作状态、故障报警显示。
（5）时钟显示，必要的汉字提示，如操作错误提示、联锁状况提示、执行失败原因提示等。
3、记录存储与故障检测与诊断功能：利用计算机的信息处理能力与存储容量大的特点，计算机系统为实现系统维护、行车管理自动化奠定了基础。
这主要是表达在;( 1 )系统可按时间顺序自动记录与储存车站值班员按钮操作情况、现场设备动作情况与行车作业情况。
电务维修人员只需根据功能菜单提示，按压相应功能键，将前一段时间内的系统运行状况或作业情况按规定格式显示出来，作为查找故障、分析故障的参考。
这些信息也可打印出来。
（2）提供图像再现功能，即系统可将前一段存储的数据以站场图形方式显示在屏幕上，按照实际操作与车列运行情况再现出来，以便更直观的查找故障与分析问题。
计算机联锁系统的基本原理
与门
对106h的可靠性冗余系统采取
系统B
安全性技术措施即为安全性冗
余结构。
安全性冗余结构图
二乘二取二
系统A 系统B 系统A 系统B
为了使统既具有可靠性又具有安全性，就需要 采用多重冗余结构，如二乘二取二系统，利用了四台 计算机系统，其中的两个系统处于热备状态。
与门
与门
或门
二乘二取二
在一套子系统上集成两套CPU，两套CPU严格同步，实 二取二 时比较，只有双机运行一致才对外输出运算结果。
联锁程序的执行
进路搜索必须采取的措施：
①按照进路的操作命令，确定相邻的指定节点对，按节点对分段依次搜索。 ②设置搜索引导标志Yd，确定优先搜索方向。
直股优先：当搜索遇到每个对向道岔（以搜索方向为准）节点时，先沿直股搜索下去，当搜索不 到目标节点（节点对中第二个节点）时，再返回到道岔节点，沿弯股搜索。
目录
Contents
学习目标
1、层次结构 2、层次功能 3、冗余结构 4、数据组织形式
总体结构
计算机联锁系统以计算机为主要核心技术实现车站联 锁要求的实时控制系统，为此，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。
层次结构
人机接口模块
通信模块
信息提示模块 人机对话层
该模块是根据操作命令执行相应功能的程序模块。在该执行模块中 包括许多子模块，有多少种操作命令就有多少个子模块。
基本模块
（3）进路处理模块
该模块是在执行了进路生成模块且对所办进路已形成进路表后，对进路进行 处理的模块。对进路处理模块执行可以划分为四个阶段，所以进路处理程序也就 分成了四个子模块。
①检查进路选排一致性和形成道岔控制命令子模块。该模块的功能是检查道岔 位置是否符合要求，若不符合要Байду номын сангаас，则应形成相应道岔控制命令，使该道岔转至 规定位置。
05_计算机联锁系统技术_第五章
控制台方式 实现系统的操作，由绘制了站场图的金属板和控制按 钮组成 操作方式容易接受，但不利于改建与更新 工程数字化仪方式 不需要另外增加硬件设备，通过PC机的标准串口来完 成任务，利于改建 鼠标方式 通过大屏幕上的站场显示来定位 键盘方式 通用性强，但方式不直观
人机会话层的硬件支持系统
按钮发送任务的实现
通过程序扫描被按下的按钮 将该按钮的编号发送到联锁机
信息显示任务的实现
接收联锁机的数据 处理接收到的数据 将处理过的数据的屏幕上显示出来
人机会话层软件的特点
软件的标准化和模块化 铁路信号系统的安全性和可靠性
计算机联锁系统技术 第五章 人机会话层的构成
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
人机会话层的任务
计算机联锁系统
上位机系统 人机会话层－人机会话机实现 维修诊断层－电务维修机实现 下位机系统－联锁机实现 操作与表示层 联锁运算层 输入和输出层
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
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
人机会话层软件的实现与特点
人机会话层软件的实现
调车按钮
上行、下行调车按钮，调车终端按钮
道岔按钮
上行、下行道岔按钮
功能按钮
上行、下行引导总锁闭按钮，总定位按钮等
闭塞按钮
上行、下行闭塞按钮
有效操作命令P179
信息显示任务
07_计算机联锁系统技术_第七章
三重冗余系统的可靠性和安全性评估
TMR系统模型
其采用静态冗余容错方式，用硬件堆积达到提 高可靠性的目的
双机热备系统的可靠度大于单机系统的可靠度但小于 两模块并联的可靠度 双机热备系统的安全度略低于单机系统的安全度 双机热备系统的不安全度与单机系统的不安全度在同 一数量级上 热备模块出现不可测故障时，工作机出现可测故障时 就会使系统进入故障－安全状态
双机热备系统的安全度提高措施
减少故障间隔检测时间，及时检测出故障 尽量采用较完善的故障检测算法，提高检 测覆盖率 提高单机系统的可靠度也是提高双机热备 系统安全性的有效措施 改进系统的硬件结构，使其由不可测故障 引起的危险侧输出的可能性尽可能的减少
系统故障时冗余部件是否被有效利用，在很大 程度上依赖故障检测覆盖率 故障检测覆盖率接近1，则系统能及时诊断出 所出现的故障且正确处理，
故障检测覆盖率高时，系统内部出现故障时能 被及时检测出来并处理，不会给出危险侧输出 一般单故障都有很高的检测覆盖率，而双重或 多重故障的检测覆盖率较低
双机热备系统的故障－安全模型
双机热备系统
指由两个独立的模块组成的系统，两个模块均 能够独立完成规定的同样功能
双机热备系统的工作模式
一个模块工作，另一个模块热备，两个模块都 无故障 一个模块工作，另一个模块故障待修，系统可 以完成规定功能 两个模块都故障，系统失效
双机热备系统的故障－安全模型
双机热备系统的故障－安全模型以及双机热备系 统的可靠度与安全度 故障检测覆盖率对系统可靠性和安全性的影响
联锁计算机在t时刻发生了第一次故障并产生了一 个错误的码字 在第一次故障尚未检出之前，又发生了一次故障 这两个错误码字又恰巧使联锁程序产生了两个用 比较法或表决法无法检出的错误的有效码 这个错误的有效码又恰巧是危险侧码字，于是系 统就产生了一个危险输出
08_计算机联锁系统技术_第八章
用户界面进程
提供一个交互式工作环境
站场回放进程
通过人工输入命令将历史站场画面重放出来
网络通信进程
实现本站的数据请求和监控命令
采集机软件结构
采集机软件的功能
负责被监测设备各种原始数据的实时采集与预 处理，根据操作人员的命令，完成相应操作， 响应站机命令，返回有关数据和警报信息，对 采集板进行测试。
练习
网络结构
远程通信－电务段层监测系统同车间层车间机之间 中程通信－车间机同所辖各站站机之间 本地通信－站机与联锁机＆采集机之间
8.3系统的硬件构成
计算机监测系统包括
站机
负责系统的人机对话，数据处理，以及协调采集 机的工作
采集机
负责被监测设备各种原始数据的实时采集和预处 理，完成与站机的通信
通信网络
完成站机与采集机以及站机与联锁系统的通信
监测系统的技术条件
监测系统在任何条件下，均不能影响联锁 系统的功能 监测系统应具有较强的抗干扰能力和可靠 性 监测系统应具有较强的实时性，不断监视 联锁机的工作状态
8.2监测系统的结构
层次结构
电务段层 为信号调度管理及网络管理服务 车间层 设车间机一台，供车间掌握所辖各站信号设备的运用 状态并对其进行处理 车站层 设站机，完成对计算机联锁系统、车站信号设备和区 间信号设备的监测
系统的硬件构成
监测系统的分布式结构
至车间层监视中心 联锁系统 站机 现场总线（CAN） 采集机1 CPU 总线板 CPU 总线板 采集机2 CPU 总线板
接口板
接口板
接口板
8.4系统的软件结构
系统的软件结构图
段机内的数据
车间（1）的数据
计算机联锁系统设备使用办法
计算机联锁系统设备使用办法1. 引言计算机联锁系统是一种用于确保系统安全可靠运行的技术。
在许多设备和系统中都使用计算机联锁系统，例如铁路系统、电力系统、工业自动化系统等。
本文将介绍计算机联锁系统设备的使用办法，包括如何正确操作和维护这些设备。
2. 设备概述计算机联锁系统设备是一组硬件设备和软件程序的组合，用于控制和监测设备和系统的运行。
这些设备通常包括计算机、控制器、传感器、执行器等。
计算机联锁系统通过控制设备的工作状态以及准确和及时地采集和处理数据，实现对设备和系统的自动化控制。
3. 使用办法3.1 操作流程•步骤 1：启动计算机联锁系统–确保计算机联锁系统的供电正常，并按照操作手册中的说明启动系统。
•步骤 2：登录系统–输入正确的用户名和密码，登录计算机联锁系统。
•步骤 3：选择设备–从系统界面中选择需要操作的设备，例如控制器或执行器。
•步骤 4：设置参数–根据需要设置设备的参数，例如控制模式、采样频率等。
•步骤 5：操作设备–根据操作要求执行相应的操作，例如启动、停止、调节设备等。
•步骤 6：监测设备状态–实时监测设备的运行状态，确保设备正常工作。
•步骤 7：记录数据–根据系统要求记录设备的运行数据，包括设备状态、工作时间等。
•步骤 8：关闭系统–在操作完成后，按照系统要求正确关闭计算机联锁系统。
3.2 设备维护•定期检查设备的供电和连接状态，确保设备正常运行。
•定期清洁设备的外壳和内部部件，防止灰尘和污垢影响设备性能。
•定期校准设备的传感器和执行器，确保测量和控制的准确性。
•定期备份和更新计算机联锁系统的软件，并进行相关的安全检查和更新。
•在设备故障或异常情况下，及时联系维修人员进行处理，避免影响设备和系统的正常运行。
3.3 安全注意事项•在操作计算机联锁系统设备时，应严格遵守相关的操作规程和安全流程。
•禁止非授权人员操作设备，确保系统的安全性。
•注意设备的运行环境和工作温度范围，避免设备过热或过载。
计算机联锁的基本原理2024
引言概述：计算机联锁是指通过计算机技术实现对多个设备或系统进行自动化控制和协调的一种方法。
在计算机联锁系统中，多个设备或系统通过网络或数据线路相互连接，实现信息交换和协调操作。
本文将进一步探讨计算机联锁系统的基本原理和运行机制。
正文内容：1.数据传输与处理1.1数据传输方式1.1.1串行传输1.1.2并行传输1.1.3网络传输1.2数据编码与解码1.2.1奇偶校验码1.2.2循环冗余检验1.2.3海明码1.3数据处理与存储1.3.1数据缓存技术1.3.2数据处理算法1.3.3数据存储结构2.系统通信与同步2.1通信协议2.1.1TCP/IP协议2.1.2CAN总线协议2.1.3MODBUS协议2.2数据交换2.2.1数据帧格式2.2.2数据传输速率2.2.3数据重传机制2.3系统同步2.3.1时钟同步2.3.2事件同步2.3.3数据同步3.控制与调度3.1控制算法3.1.1PID控制算法3.1.2模糊控制算法3.1.3遗传算法3.2控制策略3.2.1开环控制3.2.2闭环控制3.2.3组合控制3.3调度算法3.3.1最短任务优先3.3.2时间片轮转3.3.3优先级调度4.容错与安全4.1容错机制4.1.1冗余备份4.1.2容错计算4.1.3双重投票机制4.2安全保护4.2.1访问控制4.2.2数据加密4.2.3防火墙和入侵检测系统4.3故障诊断与恢复4.3.1故障检测4.3.2故障定位4.3.3故障修复5.系统优化与性能提升5.1系统优化方法5.1.1硬件优化5.1.2软件优化5.1.3网络优化5.2性能指标5.2.1延迟时间5.2.2吞吐量5.2.3响应时间5.3性能提升技术5.3.1并行计算5.3.2分布式计算5.3.3GPU加速计算总结：计算机联锁系统的基本原理包括数据传输与处理、系统通信与同步、控制与调度、容错与安全以及系统优化与性能提升。
在数据传输与处理方面，需要选择合适的传输方式和编码方式，并采用适当的数据处理和存储技术。
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。
计算机联锁系统
计算机联锁系统计算机联锁系统是一种将多个计算机联合在一起，共同完成一个任务的计算机系统。
该系统通常由多个计算机和网络设备组成，通过网络通信进行数据交换和信息共享，提供高效的数据处理和管理。
计算机联锁系统应用于各种不同的领域，包括交通运输、公共安全、能源管理、工业自动化等等。
它的目的是维护系统的稳定和安全，并及时完成管理和控制任务，提高生产效率和节约资源成本。
交通运输是计算机联锁系统的重要应用之一。
铁路信号系统可以通过网络通信，将不同的信号机、道岔和车站设备联合在一起，控制列车的行驶和停车。
全国铁路联锁系统通过计算机和网络设备进行监控和控制，协调全国铁路运输计划，确保安全和高效。
公共安全是另一个重要的应用领域。
联锁系统可以通过视频监控、传感器和警报设备，实时监测和处理各种公共安全事件，例如火灾、地震、爆炸等。
如果发生紧急情况，警报系统可以立即通知相关人员和机构采取相应措施，保障公共安全。
能源管理也是计算机联锁系统的重要应用领域之一。
电力系统可以通过联锁系统进行实时监测和控制，例如调节电压、功率和频率等，同时监测电力设备的状态和损坏情况，以保证电力系统的安全和高效运行。
在工业自动化中，计算机联锁系统可以实现生产自动化和过程控制，提高制造效率、质量和安全性。
例如，联锁系统可以自动监测生产线上的各种机器设备和工艺流程，并根据测量数据和生产计划，自动调整和控制各种参数，以提高生产效率、减少生产时间和成本。
计算机联锁系统采用的技术和标准在不断发展和更新。
例如，在网络通信方面，计算机联锁系统采用了各种标准和协议，包括以太网、无线网络、TCP/IP协议等等。
在安全保障方面，联锁系统也采用了各种技术和策略，如身份认证、访问控制、数据加密等等，来确保系统的安全性和可靠性。
总之，计算机联锁系统是一种高效、稳定和安全的计算机系统，可以应用于各种不同的领域，以实现生产效率和资源成本的优化。
它不断更新和发展，使其功能更加强大和智能化，成为现代工业与交通管理的不可或缺的部分。
全电子计算机联锁系统技术说明-V1.1
本方案联锁机采用型LDJL-IV型联锁计算机。实现联锁功能，完成联锁逻辑运算，进行信号设备状态的采集与控制，与监控机交换信息。系统采用二台2取2配置的微机，分机内数据实时同步比较，能够实现故障自动切换，切换时不影响进路的办理。为提高整个系统的可靠性，计算机联锁系统的全部硬件具备热拔插能力，系统采用低功耗芯片，取消CPU风扇及硬盘等易损机械器件，并采用电子盘作为存贮设备。系统采用VXWORKS实时操作系统，该系统具有高可靠、高稳定和高实时性的特点。
6轨道
根据工程情况，可与480型交流连续式轨道电路、25Hz相敏轨道电路、计轴设备等结合，实现轨道区段的“占用”与“出清”检查
7下坡道接车延续进路
下坡道接车延续进路的锁闭及解锁
8到发线出岔的进路
到发线出岔的进路的锁闭及解锁
8.1平面溜放调车
实现平面溜放进路的办理、建立、锁闭、解锁
实现平面溜放信号的开放、关闭
全电子执行单元的防护功能：全电子执行机单元具有过压、过流自动保护功能。当过压、过流时，道岔模块自动切断输出，道岔被锁定到该位置；信号模块则点亮禁止灯光。系统具有二级防雷保护功能，第一级为防雷分线柜，第二级为执行单元内的防雷模块。当防雷系统失效时，模块停止输出，道岔被锁定、轨道显示占用状态、信号显示禁止灯光。
8.2与区间闭塞结合
与单线半自动闭塞设备结合
与自动闭塞设备结合
8.3场间结合
与车辆段、机务段、道口设备等场间联系电路结合
8.4与调度集中的联系（含调度监督）
与调度集中系统的连接，可实现车站信号系统的集中操作和车站本地操作两级控制
8.5与轨道电路电码化
可与八信息、ZPW2000系列的移频设备结合，实现车站电码化功能
关键设备动作次数及时间表
09_计算机联锁系统技术_第九章
检验系统的功能与结构
检验系统的功能
功能性检验
屏蔽错误操作功能 进路处理功能 各种操作命令功能 检验控制命令的输出通道 检验监控对象状态输入通道
安全性检验
随机设置故障，检验各系统功能是否导向安全 排列进路，对系统进行加速实验，提高置信度
数据检验
静态和动态数据检验
检验计算机联锁系统的基本逻辑结构
计算机联锁检验系统的功能
对计算机联锁系统进行功能性检验 对计算机联锁系统进行安全性检验 对计算机联锁系统的数据进行检验
计算机联锁检验系统的逻辑结构
控制台
标准 联锁
比较 评判结果 仿真站场和列车
被检验的 联锁系统
仿真技术在计算机联锁检验系统中的实现
对控制台按钮操作的仿真 对车站现场设备的仿真 列车走行仿真 现场故障仿真
计算机联锁系统技术 第九章 系统的检验与测试
本章主要内容
系统检验的意义与发展趋势 系统的检验方法 检验系统的功能和结构
系统检验的意义与发展趋势
系统检验的目的与意义
由于“故障－安全”的要求，系统硬件结构必须合 理 确认每种制式的计算机联锁系统都达到系统设 计的各种要求 在现场前检验，来保证系统设计符合要求
国内外对计算机联锁系统进行检验的概况
国外的许多国家都设有计算机联锁系统的认证 机构
系统的检验方法
现代安全系统的影响因素
现代安全系统 系统开发 现代安全技术
理 论 基 础 硬 件 资 源 工 具 资 源 功 能 说 明 安 全 说 明
概 率 计 算
可 靠 性 统 计
经 验 技 术
设 计 方 法
电 子 技 术
传 统 安 全 技 术
数 据 处 理
软 件 工 艺
02_计算机联锁系统技术_第二章
P961
STD
简单的单 处理系统
Pro-Log
P996
PC bus
希望具有 IBM PC适配 板优点的 中规模微型计 算机系统 高级别的微型 计算机系统
IEEE/PCET
P1014
VME
Motorola
总线的分类
系统总线
内总线，系统总线是各种模板插件之间信息传送的通路 STD、ISA/PCI、VME
DDR
DDR
DDR (Double Data Rate)是一种继SDRAM后产生的内存 技术，顾名思义，就是双数据传输模式。之所以称其 为“双”，也就意味着有“单”，我们日常所使用的 SDRAM都是“单数据传输模式”，这种内存的特性是在 一个内存时钟周期中，在一个方波上升沿时进行一次 操作(读或写)，而DDR则引用了一种新的设计，其在一 个内存时钟周期中，在方波上升沿时进行一次操作， 在方波的下降沿时也做一次操作，之所以在一个时钟 周期中，DDR则可以完成SDRAM两个周期才能完成的任 务，所以理论上同速率的DDR内存与SDR内存相比，性 能要超出一倍，可以简单理解为100MHZ DDR=200MHZ SDR。
项 道 目 岔 状 态 变 量 控 制 变 量
2×30＝60 4×2＋3×14＋2×24＝95 1×40＝40 198
2×30＝60 3×2＋2×14＋1×24＝58
信 号 机 轨道电路 总 计
118
表中仅统计了开关型变量，不包括模拟型变量，也没有冗余技术。
标准化与系列化
尽量采用国家推荐的标准总线及优选工业 控制机机型，这样可以增加成功的概率， 同时能够共享采用规模化生产所带来的低 价格、高性能，避免在低层次上的重复性 开发，缩短系统设计、制造、调试、开通 的周期。 在软件系统的标准化方面主要是MS-DOS 与Windows操作系统，软件的应用开都 基于此。
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电务维修机
人机会话机
联锁机
5.1.1联锁系统
电务维修机
站场状态跟踪与回放 操作命令记录与故障记录 输入/输出故障定位
人机会话机
对操作命令进行接收、判断与发送 站场信息显示 系统信息提示
联锁机
按钮操作处理及站场信息处理 联锁运算 继电器的输入和输出
5.1.2按钮命令发送任务
状态时办理人工解锁用。
有效操作命令
总人解（带锁）＋调车始端按钮：调车进路处于接近锁闭 状态时办理人工解锁用。
总定位＋道岔按钮：单独操纵道岔转向定位时使用。 总反位＋道岔按钮；单独操纵道岔转向反位时使用。 单钡（带锁）＋道岔按钮：排列专列使用的进路时单独锁
闭道岔使用。 单解（带锁）＋道岔按钮：解除道岔单独锁闭时使用。 封锁（带锁）＋道岔按钮：维修道岔时单独封锁道岔使用。 封解（带琐）＋道岔按钮：解除道岔单独封锁时使用。 进故解（带锁）＋列车终端按钮：列车进路因故障未能自
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人机会话层的任务
计算机联锁系统（为保障联锁功能的实现）
上位机系统 人机会话层－人机会话机实现 维修诊断层－电务维修机实现
下位机系统－联锁机实现 操作与表示层 联锁运算层 输入和输出层
动解钡时，人工使未解锁区段解锁用， 进故解（带锁）＋调车终端按钮：调车进路因故障未能自
动解锁时，人工使未解锁区段解锁用。
有效操作命令
区故解（带领）＋道岔按钮（或区段按钮）：区段因故障 未能自动解锁时，人工分段解除区段故ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ锁闭用。
复原：清除错误操作及由于其他故障而出现的各种表示和 汉字提示。
上行引导总锁闭：锁闭上行咽喉道岔用。 上行引导总解锁（带锁）：取消上行引导总锁闭，上行引
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
功能按钮名显示
末按压功能按钮时，按钮名呈青色； 按压功能按钮时，按钮名呈黄色，形成操
作命令后恢复青色。
道岔名和信号名显示
道岔在转换期间，道岔名闪烁显示； 进路在选路期间，信号名绿色闪烁显示； 进路在人解期间，信号名黄色闪烁显示。
操作提示
“操作错误”：操作不符合规定。 ”操作无效”：操作符合规定，但不具备执行条件。 “选排不一致”：因某种原因，道岔不能转换到所需位置。 “进路不能锁闭”：因锁闭条件不具备而不能实现进路锁
调车始端按钮＋（变更按钮）＋调车终端按钮：排列调车 进路。
列车始端按钮＋列车始端按钮：重新开放列车信号。 调车姑端按钮＋调车姑端按钮：重新开放调车信号。 总取消＋列车始端按钮：列车进路处于预先锁闭状态时取
消列车进路用。 总取消＋调车始端按钮：调车进路处于预先锁闭状态时取
消调车进路用。 总人解（带锁）＋列车始端按钮：列车进路处于接近锁闭
导信号关闭。 下行引导总锁闭：锁闭下行咽喉道岔用。 下行引导总解锁（带锁）：取消下行引导总锁闭，下行引
导信号关闭。 信号名：显示信号表示器名称用； 道岔名：显示道岔名称用。 关信号（带锁）：紧急关闭全站场信号用。 注：凡带锁的按钮，必须线开锁，按压才有效。
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。
列车按钮
上行、下行列车按钮，通过按钮，列车终端和引导按 钮
调车按钮
上行、下行调车按钮，调车终端按钮
道岔按钮
上行、下行道岔按钮
功能按钮
上行、下行引导总锁闭按钮，总定位按钮等
闭塞按钮
上行、下行闭塞按钮
5.1.3有效操作命令
列车始端按钮＋（变更按钮）＋列车终端按钮：排列列车 进路。
信号显示
列车信号关闭时，相应的信号表示器呈红色； 列车信号开放时，相应的信号表示器呈单绿、双
绿、单黄、双黄； 调车信号关闭时，相应的信号表示器呈蓝色； 调车信号开放时，相应的信号表示器呈白色。 列车信号第1灯丝主副灯丝均断丝时，相应的信
号表示器呈红色闪光（同时有汉字提示——“1灯 泡断丝”，第2灯丝主副灯丝均断丝时仅有汉字 提示——“2灯泡断丝”）； 调车信号灯丝断丝时，相应的信号表示器呈蓝色 闪光。
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。
息不能更新。
5.2人机会话层的硬件支持系统
按钮操作部分
控制台方式 实现系统的操作，由绘制了站场图的金属板和控制按 钮组成 操作方式容易接受，但不利于改建与更新
工程数字化仪方式 不需要另外增加硬件设备，通过PC机的标准串口来完 成任务，利于改建