高速铁路计算机联锁系统
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人机对话层由上位机、电务维修机与车站值班员室、车站维修值班 室内的显示、操作终端构成。
计算机联锁系统
1.1 计算机联锁系统的结构和功能
的主要执行设备，它接收从上位机下 发的操作命令，根据从采集板接收到的反映室外设备状态的继电器信 息来执行联锁逻辑运算。
联锁运算层主要完成联锁逻辑运算功能，通过与上位机和执行表 示层实时通信接收到的信息，执行联锁逻辑运算。联锁运算层负责进 路的处理；负责站场中单个设备的处理；负责对一些特殊联锁及联系 电路的处理。
计算机联锁系统
1.1 计算机联锁系统的结构和功能
3.执行表示层 执行表示层位于联锁运算层和室外设备之间，用于两者之间进行
信息交换，并起到硬件电路的转换等作用。执行表示层一般由具有采 集驱动功能的电路板和继电器接口电路两部分硬件构成。具有采集驱 动功能的采集板通过从联锁主机实时接收信号开放/关闭、道岔操纵 等命令来驱动继电器电路工作，继电器电路工作后将接通/断开室外 信号机、转辙机等的控制电路。采集板周期性地采集继电器电路中各 个继电器接点信息，以反映室外信号设备的当前状态，并将该信息发 送至联锁主机。采集板的采集周期一般应不大于250 ms。
计算机联锁系统
1.2 计算机联锁系统软件
1.联锁数据
联锁数据根据其在联锁处理过程中是否发生变化，可以分为静态数 据和动态数据。
（1）静态数据。静态数据在配置初始值之后，在整个联锁处理 过程中均不发生变化。静态数据主要包括基本信号设备对应的静态数 据和进路静态数据。
①基本信号设备对应的静态数据。为了便于统一管理和方便联锁 程序的处理，一般情况下将同一个信号设备的静态数据都集中于同一 个数据块中。
冗余技术是计算机系统可靠性设计中常采用的一种技术，是提高计算 机系统可靠性的有效方法之一。为了保证计算机联锁系统的高度可靠性， 计算机联锁系统的上位机和联锁主机一般都采用冗余结构形式，目前使用 较多的冗余结构形式主要有双机热备冗余、三取二冗余和二乘二取二冗 余。
计算机联锁系统
1.3 计算机联锁系统的可靠性和安全
计算机联锁系统
1.2 计算机联锁系统软件
1.联锁数据
②进路静态数据。车站所包含的进路数目是固定的，每条进路的 进路性质、进路方向、该进路中所包括的具体信号设备（如信号机、 道岔、轨道电路等）也都是确定的，这些都属于进路静态数据。对于 这些进路静态信息，可以采用和信号设备相同的组织方式。
（2）动态数据。计算机联锁系统中涉及的动态数据非常多，其 中，参与进路控制的动态数据主要包括操作命令、驱动信息、采集的 继电器信息、联锁中间信息和故障信息等。
图6-4 三取二冗余结构
计算机联锁系统
1.3 计算机联锁系统的可靠性和安全
性
3.二乘二取二冗余
图6-5 二乘二取二冗余结构
计算机联锁系统
1.3 计算机联锁系统的可靠性和安全 性
除了采取冗余结构提高计算机联锁系统的可靠性外，对于输 入/输出接口也设计了相应的故障—安全技术。为了将数据安全地 采集到联锁主机，故障—安全输入接口采用光电隔离技术以便有 效地抑制接点输入电路的电磁干扰，并采用静态输入或动态输入 方式以便有效地实现故障—安全原则。对于输出接口而言，其任 务是将控制信息从代码形式转换成电平形式，并在转换过程中满 足故障—安全原则，因此对于输出接口采用代码—动/静态和动/ 静态—电平两级变换电路来实现。
性
1.双机热备冗余
图6-3 双机热备冗余结构
其中一台为主机，另一台 为备机，平时由主机工作、输 出控制命令，备机处于待机状 态。当主机自检出现故障时， 通过人工或者自动方式切换为 备机，备机升级为主机，执行 故障检测和命令输出功能。
计算机联锁系统
1.3 计算机联锁系统的可靠性和安全
性
2.三取二冗余
计算机联锁系统
1989年，计算机联锁系统在郑州 北编组站开通使用，这是我国计算机 联锁系统首次应用于国有铁路。如今， 计算机联锁系统已处于实用阶段，其 性能得到不断的提高，已被2 500多个 车站使用。
计算机联锁系统
1.1 计算机联锁系统的结构和功能
图2 计算机联锁 系统的硬件结构
计算机联锁系统是以计算机技术 为核心，综合采用通信、控制、容错 、故障—安全等技术来实现车站联锁 逻辑控制功能的，具有较高可靠性和 故障—安全性要求的实时控制系统。 计算机联锁系统的硬件部分一般采用 分层结构形式，根据功能和设置位置 的不同，分为人机对话层、联锁运算 层和执行表示层。
计算机联锁系统
1.2 计算机联锁系统软件
2.应用程序
联锁逻辑运算主 要包括两个模块： ➢ 命令处理 ➢ 进路处理
应用程序由多个程序模块组成： ➢ 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 ➢ 站场彩色监视器显示程序模块
计算机联锁系统
1.3 计算机联锁系统的可靠性和安全 性
计算机联锁系统是保证列车或车列在站内安全运行的一个实时控制系 统，因此也是一个安全-关键系统（安全-关键系统是指系统的运行直接涉 及安全性，也叫安全--相关系统）。为了保证计算机联锁系统的高度可靠 性，必须通过合适的结构方式使系统在计算机故障时处于安全状态。
计算机联锁系统
1.2 计算机联锁系统软件
第一节 计算机联锁系统软件是实现进路、信号机和道岔相 互制约的核心部分，实现与人机对话层通信、与执行表 示层通信、联锁逻辑运算和冗余管理等功能。 计算机联锁系统软件软件由两部分组成：一是参与 联锁运算的数据（联锁数据）；二是进行联锁逻辑运算， 完成联锁功能的应用程序。
计算机联锁系统
1.1 计算机联锁系统的结构和功能
1.人机对话层
人机对话层的功能是接收车站值班员下达的进路操作命令，并将该 操作命令传送到联锁运算层，接收联锁运算层输出的反映信号设备工作 状态和行车作业情况的表示信息，进行车站站场的动态实时显示；并且 对车站联锁设备的运行情况和故障情况进行显示、记录和回放，以便车 站维修人员能够对发生故障的设备进行及时的维修。
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1.1 计算机联锁系统的结构和功能
的主要执行设备，它接收从上位机下 发的操作命令，根据从采集板接收到的反映室外设备状态的继电器信 息来执行联锁逻辑运算。
联锁运算层主要完成联锁逻辑运算功能，通过与上位机和执行表 示层实时通信接收到的信息，执行联锁逻辑运算。联锁运算层负责进 路的处理；负责站场中单个设备的处理；负责对一些特殊联锁及联系 电路的处理。
计算机联锁系统
1.1 计算机联锁系统的结构和功能
3.执行表示层 执行表示层位于联锁运算层和室外设备之间，用于两者之间进行
信息交换，并起到硬件电路的转换等作用。执行表示层一般由具有采 集驱动功能的电路板和继电器接口电路两部分硬件构成。具有采集驱 动功能的采集板通过从联锁主机实时接收信号开放/关闭、道岔操纵 等命令来驱动继电器电路工作，继电器电路工作后将接通/断开室外 信号机、转辙机等的控制电路。采集板周期性地采集继电器电路中各 个继电器接点信息，以反映室外信号设备的当前状态，并将该信息发 送至联锁主机。采集板的采集周期一般应不大于250 ms。
计算机联锁系统
1.2 计算机联锁系统软件
1.联锁数据
联锁数据根据其在联锁处理过程中是否发生变化，可以分为静态数 据和动态数据。
（1）静态数据。静态数据在配置初始值之后，在整个联锁处理 过程中均不发生变化。静态数据主要包括基本信号设备对应的静态数 据和进路静态数据。
①基本信号设备对应的静态数据。为了便于统一管理和方便联锁 程序的处理，一般情况下将同一个信号设备的静态数据都集中于同一 个数据块中。
冗余技术是计算机系统可靠性设计中常采用的一种技术，是提高计算 机系统可靠性的有效方法之一。为了保证计算机联锁系统的高度可靠性， 计算机联锁系统的上位机和联锁主机一般都采用冗余结构形式，目前使用 较多的冗余结构形式主要有双机热备冗余、三取二冗余和二乘二取二冗 余。
计算机联锁系统
1.3 计算机联锁系统的可靠性和安全
计算机联锁系统
1.2 计算机联锁系统软件
1.联锁数据
②进路静态数据。车站所包含的进路数目是固定的，每条进路的 进路性质、进路方向、该进路中所包括的具体信号设备（如信号机、 道岔、轨道电路等）也都是确定的，这些都属于进路静态数据。对于 这些进路静态信息，可以采用和信号设备相同的组织方式。
（2）动态数据。计算机联锁系统中涉及的动态数据非常多，其 中，参与进路控制的动态数据主要包括操作命令、驱动信息、采集的 继电器信息、联锁中间信息和故障信息等。
图6-4 三取二冗余结构
计算机联锁系统
1.3 计算机联锁系统的可靠性和安全
性
3.二乘二取二冗余
图6-5 二乘二取二冗余结构
计算机联锁系统
1.3 计算机联锁系统的可靠性和安全 性
除了采取冗余结构提高计算机联锁系统的可靠性外，对于输 入/输出接口也设计了相应的故障—安全技术。为了将数据安全地 采集到联锁主机，故障—安全输入接口采用光电隔离技术以便有 效地抑制接点输入电路的电磁干扰，并采用静态输入或动态输入 方式以便有效地实现故障—安全原则。对于输出接口而言，其任 务是将控制信息从代码形式转换成电平形式，并在转换过程中满 足故障—安全原则，因此对于输出接口采用代码—动/静态和动/ 静态—电平两级变换电路来实现。
性
1.双机热备冗余
图6-3 双机热备冗余结构
其中一台为主机，另一台 为备机，平时由主机工作、输 出控制命令，备机处于待机状 态。当主机自检出现故障时， 通过人工或者自动方式切换为 备机，备机升级为主机，执行 故障检测和命令输出功能。
计算机联锁系统
1.3 计算机联锁系统的可靠性和安全
性
2.三取二冗余
计算机联锁系统
1989年，计算机联锁系统在郑州 北编组站开通使用，这是我国计算机 联锁系统首次应用于国有铁路。如今， 计算机联锁系统已处于实用阶段，其 性能得到不断的提高，已被2 500多个 车站使用。
计算机联锁系统
1.1 计算机联锁系统的结构和功能
图2 计算机联锁 系统的硬件结构
计算机联锁系统是以计算机技术 为核心，综合采用通信、控制、容错 、故障—安全等技术来实现车站联锁 逻辑控制功能的，具有较高可靠性和 故障—安全性要求的实时控制系统。 计算机联锁系统的硬件部分一般采用 分层结构形式，根据功能和设置位置 的不同，分为人机对话层、联锁运算 层和执行表示层。
计算机联锁系统
1.2 计算机联锁系统软件
2.应用程序
联锁逻辑运算主 要包括两个模块： ➢ 命令处理 ➢ 进路处理
应用程序由多个程序模块组成： ➢ 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 ➢ 站场彩色监视器显示程序模块
计算机联锁系统
1.3 计算机联锁系统的可靠性和安全 性
计算机联锁系统是保证列车或车列在站内安全运行的一个实时控制系 统，因此也是一个安全-关键系统（安全-关键系统是指系统的运行直接涉 及安全性，也叫安全--相关系统）。为了保证计算机联锁系统的高度可靠 性，必须通过合适的结构方式使系统在计算机故障时处于安全状态。
计算机联锁系统
1.2 计算机联锁系统软件
第一节 计算机联锁系统软件是实现进路、信号机和道岔相 互制约的核心部分，实现与人机对话层通信、与执行表 示层通信、联锁逻辑运算和冗余管理等功能。 计算机联锁系统软件软件由两部分组成：一是参与 联锁运算的数据（联锁数据）；二是进行联锁逻辑运算， 完成联锁功能的应用程序。
计算机联锁系统
1.1 计算机联锁系统的结构和功能
1.人机对话层
人机对话层的功能是接收车站值班员下达的进路操作命令，并将该 操作命令传送到联锁运算层，接收联锁运算层输出的反映信号设备工作 状态和行车作业情况的表示信息，进行车站站场的动态实时显示；并且 对车站联锁设备的运行情况和故障情况进行显示、记录和回放，以便车 站维修人员能够对发生故障的设备进行及时的维修。