计算机联锁控制系统

计算机联锁控制系统（共12篇）

计算机联锁控制系统 篇1

井亭站离北京站739公里, 离上海站724公里, 现为五等站。井亭站站场为半自动闭塞单线4股道站场。设计只针对集中联锁区。上下行咽喉共布置信号机24架, 道岔13个。本次设计的计算机联锁控制系统采用由北京交通大学研制的J D-1 A型车站信号控制系统。系统包括人机对话层, 联锁运算层, 执行层, 体系结构如图1所示。本次工程设计主要完成了执行层的硬件设计工作。

1 设计站场平面图

1.1 设计的井亭站信号平面布置图包括以下内容

(1) 信号楼及其设置位置, 联锁区的全部线路以及与联锁区有密切联系的非联锁区线路; (2) 联锁区内的全部道岔, 并标明每组道岔岔尖距信号楼中心的距离; (3) 信号机的布置及每架信号机至信号楼中心的距离; (4) 分割轨道区段的全部轨道绝缘节; (5) 标明道口宽度及其距信号楼的距离; (6) 正线, 站线线路间距; (7) 信号楼外墙至最近线路中心的距离; (8) 咽喉区内, 与信号机有关的及侵入限界的绝缘节处的警冲标位置; (9) 对集中道岔、股道、色灯信号机及道岔和无道岔轨道电路区段均标出编号和名称; (1 0) 车站线路上以箭头表示其接车方向; (1 1) 附有道岔类型及股道有效长度的统计表。

1.2 确定联锁区范围

确定计算机联锁工程设计的范围需要先确定联锁区的范围。凡列车进路以及与列车进路有联系的调车进路上的道岔都应划入联锁区内。

1.3 确定道岔定位位置并编号

(1) 确定道岔定位位置的原则如下: (1) 单线区段车站正线上的进站道岔, 以由车站两端向不同线路开通的位置为定位。 (2) 双线区段车站正线上的进站道岔, 以向各该正线开通的位置为定位。 (3) 所有区间及站内正线上的其它道岔, 除引向安全线和避难线外, 均向各该正线开通的位置为定位。 (4) 引向安全线, 避难线的道岔, 为向各该安全线和避难线开通的位置为定位。 (5) 侧线上的道岔除引向安全线和避难线者外, 为向列车进路开通的位置或靠近站舍进路开通的位置为定位。 (6) 在确定道岔定位位置时, 可以划成双动道岔的, 应尽量划成双动道岔。

(2) 道岔的编号方法 (1) 在下行列车进站的一端, 从外向内顺序编为单号。在上行列车进站的一端, 从外向内顺序编为单号。并以站的中心线作为划分单双数编号的分界线。 (2) 位于同一坐标的道岔先编靠近信号楼的道岔。 (3) 双动道岔要连续编号。

1.4 布置信号机并命名

(1) 进站信号机, 为了对由区间驶向车站内方的接车进路进行防护, 在每一方向的进站口道岔外方, 列车运行前进方向的线路左侧, 均应设置进站信号机。进站信号机应设于距进站道岔尖轨尖端 (顺向为警冲标) 不少于5 0米的地点。鉴于井亭站是半自动闭塞区段, 进站信号机与正线同方向出站信号机的距离不得小于列车的制动距离800米。

(2) 预告信号机, 对主体信号机起预告作用, 一般安装在非自动闭塞区段进站信号机前方, 与主体信号机间距不得少于8 0 0米。

(3) 出站信号机, 为了禁止或准许列车由车站开往区间, 在车站的正线和到发线上均应设出站信号机。在不侵入限界的条件下, 主要应从最大限度地利用股道有效长度考虑。

(4) 调车信号机, 是为在联锁区内进行调车作业而设置的。下面结合调车作业中信号机的作用, 说明设置时考虑的情况: (1) 在尽头线, 机待线, 牵出线及编组线向集中区处都设置调车信号机进行防护。 (2) 咽喉区对向道岔岔尖前应设置调车信号机, 满足调车折返转线作业。 (3) 为满足平行作业, 设置起阻挡作用的调车信号机。 (4) 在向股道进行调车作业时, 为减少走行距离, 使车列中途折返, 设置调车信号机。 (5) 在不设专用牵出线的中间车站或小型区段站上, 在进站信号机内方设一无岔区段和供调车折返作用的调车信号机。 (6) 信号机上装设调车灯光显示。

1.5 划分轨道电路区段并命名

(1) 轨道电路区段的划分方法: (1) 凡是有信号机的地方都要用钢轨绝缘将其内外方划分成不同的轨道电路区段。 (2) 牵出线, 机待线, 尽头线, 专用线等处的调车信号机外方应设一段不小于2 5 m长度的轨道电路, 作为接近区段。 (3) 凡是能构成平行进路的地点, 都应设置钢轨绝缘把它们隔开。 (4) 每个道岔区段一般不超过三组单开道岔或者两组交分道岔。

(2) 轨道区段的命名: (1) 单线铁路股道的编号方法是:从靠近站舍起向远离站舍方向顺序编号, 正线用罗马数字, 站线用阿拉伯数字, 依次编号为1G, IIG, 3G, 4G。 (2) 道岔轨道区段D G前冠以道岔编号。 (3) 无岔区段用两端相邻道岔编号以分数形式表示。 (4) 接发车口处因设置调车信号机而形成的线路区段, 根据股道的编号再加以A或B表示。 (5) 货物线, 专用线等区段的编号, 阿拉伯数字应写在中间。

1.6 编制联锁表

联锁表是说明车站信号设备之间联锁关系的图表。车站信号平面布置图是编制联锁表的依据。本次设计的联锁表列出了上下行咽喉的列车进路, 以及下行咽喉的基本调车进路。 (1) 方向栏:填写进路性质及运行方向和进路的始端信号机名称。 (2) 进路号码栏:按全站列车进路和调车进路顺序编号。 (3) 进路栏:逐条列出联锁范围内的全部列车和调车的基本进路。 (4) 按钮栏:顺序填写排列进路时应按下的按钮名称。 (5) 确定运行方向道岔栏:应填写区别开通进路中起关键作用的对向道岔位置。 (6) 道岔栏:顺序填写所排进路中的全部道岔以及有关防护和带动道岔的编号和位置。 (7) 敌对信号栏:填写所排列进路的全部敌对信号, 填写敌对信号时有条件敌对和无条件敌对之分。 (8) 轨道区段栏:填写排列进路时应检查的轨道区段名称。超限绝缘处应注意检查。 (9) 信号机栏:填写排列进路时应写已开放信号机的名称和显示。 (10) 其他联锁栏:单线半自动闭塞区段只有在办理完闭塞手续取得发车权后才能开放出站信号。

1.7 设计室外设备的继电接口电路

(1) 进站信号机点灯电路, 本站场中的进站信号机有五个灯泡, 从上到下依次为:黄 (U) , 绿 (L) , 红 (H) , 黄 (2U) , 月白 (YB) 。点灯电路中共用到7个继电器:列车信号继电器, 正线信号继电器, 通过信号继电器, 引导信号继电器, 绿黄信号继电器, 第二灯丝继电器, 灯丝继电器。

(2) 出站兼调车信号机点灯电路, 由于本站是半自动闭塞两方向出站, 因此出站信号机采用四灯位显示, 从上到下依次是绿 (L) , 红 (H) , 绿 (2L) , 月白 (YB) 。信号机点灯时的意义及逻辑关系如下: (1) 点一个绿灯:L X J↑+Z X J↑。 (2) 点两个绿灯:L X J↑+ZXJ↓。 (3) 点一个红灯:LXJ↓+DXJ↓。 (4) 点一个白灯:L X J↓+D X J↑。

(3) 调车信号机点灯电路, 在通常状态下, 调车信号继电器D X J落下, 点亮蓝灯。当D X J励磁后点亮月白灯。

(4) 四线制直流单动道岔控制电路, 本次设计的道岔均采用Z D 6型电动转辙机。道岔继电接口电路采用四线制道岔控制电路, 它可以分为道岔启动电路和道岔接口电路两部分。

(5) 交流连续式轨道电路。轨道电路是把一段铁路线路的两根钢轨作为导线, 其间的轨缝用接续线连接起来, 两端的轨缝装上绝缘物, 一端送电, 一端受电形成的电路。轨道电路用来检查轨道区段内有无车辆占用, 并监督钢轨线路是否良好。轨道电路区段无车时, 电流流经轨道继电器GJ的线圈, 构成闭合回路, 使GJ励磁吸起, 表示轨道电路设备完好, 没有被列车占用, 允许列车进入该区段。

1.8 设计驱动采集信息表

(1) 驱采设备硬件配置。本次设计的计算机联锁控制系统采集板采用V D I B-3 2位采集板, 驱动板采用V D O B-3 2位采驱动板, 双机热备冗余机制, 双机采集 (A C和BC) , 双机驱动 (AQ和B Q) 。

(2) 采集板驱动板的功能, 采集板采集继电器组合架上继电器的接点信息, 提供联锁运算所需要的数据, 通过采集层的电源板送到联锁下位机。驱动板将联锁下位机运算的结果通过该层的电源板, 送到驱动层输出, 直接驱动继电器的线圈。

1.9 设备的配线

(1) 室外分线盘的配线, 本设计的分线盘采用6柱端子板。分线盘构架上安装1 0个端子框, 其中零层为电源端子层, 其余9层为6柱端子板层, 每层可设13块6柱端子板。室外电缆引入后, 经过电缆柜, 固定在分线盘的电缆架上, 将电缆芯线按配线图接到分线盘端子上。组合架侧面端子, 电源屏端子引来的线经走线架按配线图与分线盘相应的端子连接, 从而使室内外电路连通。

(2) 组合架侧面端子的配线, 本次设计中两块侧面端子板的6列端子的用途如下:0 1和02列分别接A机和B机的采集板, 03和04列分别接A机和B机的驱动板, 0 5列给组合与分线盘之间的连线用, 0 6列作电源端子。

(3) 组合内部配线, 下面以道岔组合D Z的内部配线为例说明:配线表左边先列出了组合内部的1 0个继电器插座板, 在插座板的上方写上其编号

1.10 设计室内设备的布置

(1) 室内设备的平面布置, 设计的信号楼为一层结构, 有6个房间。各个房间布置的设备如下:1号房间为值班员休息室。2号房间为控制室。在控制室设置一弧形落地窗。窗前放置控制用的电脑 (上位机) 。3号房间放置4个组合架, 并放置室内分线盘。4号房间为设备维修室, 放置了一些修复计算机联锁常见故障所需的工具。5号房间放置联锁机A机和B机, 用来实现联锁功能。6号房间放置电源屏。

(2) 室内设备之间的连接, 室外设备的各条控制线先连接至室外分线盘, 然后再由室外分线盘连接至组合架侧面端子的0 5列上。侧面端子上的各条配线经过室内分线盘, 连接至联锁机内的驱采电路板。驱采电路板对组合架上的继电器状态进行采集, 并驱动继电器的工作。

2 结语

计算机联锁控制系统与传统的继电集中联锁控制系统相比, 不仅具有优越的安全性和可靠性, 而且拓展了继电联锁功能。利用计算机的强有力处理能力和快速运算特点可以进一步开发和扩展新功能。综合经济指标也比继电联锁系统便宜。微机联锁系统是车站联锁系统的发展方向。计算机联锁控制系统是一个大的系统, 包括软件系统, 硬件系统等等各个方面。本次工程设计主要完成了计算机联锁控制系统的执行层的设计工作, 对于联锁软件的设计方面则没有涉及, 系统的安全性可靠性也没有进行分析。

计算机联锁控制系统 篇2

计算机联锁调试试验方法

对计算机联锁系统调试试验步骤及方法进行了系统阐述.通过计算机联锁调试试验对计算机联锁系统的.联锁控制、显示、记录存储和故障检测等功能进行检验,以提高联锁设备的可靠性和安全性,确保铁路行车安全,进而提高运营效率.

作 者：高斌文 Gao Binwen  作者单位：中铁十二局集团电气化工程有限公司,太原,030053 刊 名：铁路通信信号工程技术 英文刊名：RAILWAY SIGNALLING & COMMUNICATION ENGINEERING 年，卷(期)：2009 6(3) 分类号：U2 关键词：计算机   联锁   调试   方法  

计算机联锁控制系统 篇3

关键词：计算机联锁；继电器联锁；铁路专用线；设备

中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)16-31111-01

The Application of Computer Interconnection Control System in Private Line of Railroad in Huai Nan Mining Area

WANG Shuo

(Huainan railway transportation Co.Ltd,Huainan 232052, China)

Abstract:With the computer interconnection control system substitution relay interconnection control system, realizes the Huai Nan mining area railroad private line equipment promotion, the improvement labor intensity, enhances the transportation efficiency.

Key words:the computer interconnection;relay interconnection;railroad private line;equipment。

淮南矿区铁路专用线原有10个站场采用的是6502电气集中控制系统。随着计算机联锁技术的日趋成熟和在国铁的广泛应用，此次淮南矿区铁路改扩建项目中，将逐步淘汰原有的6502电气集中系统，改用先进的计算机联锁控制系统。

1 计算机联锁系统的结构

车站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。主要包括人机会话层、联锁运算层、I/O接口层和室外设备。

与6502电气集中联锁在结构上的区别主要在这人机会话层、联锁运算层和I/O接口层，室外设备基本相同。

(1)人机会话层：主要是车站行车人员通过操作向联锁运算层输入操作信息和接收联锁运算层输出的反映设备工作状态和行车作业情况的表示信息。计算机联锁控制系统的人机会话层与6502的区别是：主要采用了数字化仪、显示器、键盘、鼠标等代替了老式的模拟控制台，使操作更简单方便；表示信息更加直观具体。

(2)联锁运算层：联锁运算层是车站联锁控制系统的核心，联锁运算层除了接收来自人机会话层的操作信息外，还接收室外反映道岔、轨道电路、信号机状态的信息，根据这两种信息结合联锁运算层的当前内部信息进行处理，产生相应的输出信息以便控制室外设备和传递信息。计算机联锁控制系统的联锁运算层用计算机软件技术取代了大量的继电器运算，大大减少了故障点，提高了工作效率。

(3)I/O接口层：接收来自联锁运算层的控制命令，经过信号机控制电路，改变信号显示；接收来自联锁运算层的道岔控制命令，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，以及轨道电路状态信息。计算机联锁控制系统的I/O接口层采用标准的计算机接口技术，信息传递快、通用性更强。

2 淮南矿区专用铁路计算机联锁车站分布情况

(1)在各站采用计算机联锁系统对站场设备进行信息采集和控制，在微机室内设立电务维修机，对故障进行实时记录，方便电务维修工处理故障，缩短故障抢修时间。

(2)在电务段增加维护终端设备，通过光缆连接到各站电务维修机上，既可以远程观察站场工作状态和设备的使用情况，又能随时发现故障，对于较为复杂的故障，段技术人员可以进行远程诊断，大大缩短故障时。

(3)在公司机关建立调度指挥中心，通过光纤通信也可以随时采集各站的站场状况，以便统一作出部署，科学的分配作业方案。另外出现事故时，领导能够尽可能快的了解现场情况，组织人员进行事故鉴定。

3 其他优点

(1)与6502电气集中控制系统相比，计算机联锁控制系统的设计、施工、工作量都大大减少。设计上，6502采用的是用继电器来实现各种逻辑运算，而计算机联锁系统则采用软件编程的方式实现；施工和工作量上，现场安装软件比安装大量的继电器设备当然是既方便又快捷；

(2)计算机联锁控制系统提供了现代化的声、像、图显示。人机交互功能更加完善，内容更丰富，信息量更大，工作效率更高。例如谢桥矿站发生13#道岔挤岔故障时，首先是行车室内控制台有语音提示：“13#道岔挤岔”；然后是显示器站场图形上13#道岔位置有光点闪烁；最后是显示器下方会有一串中文提示“13#道岔挤岔”。

(3)计算机联锁系统采用了必要技术措施后系统的可靠性和安全性都更高了。淮南矿区专用铁路采用的计算机联锁系统，是目前国内技术比较成熟而且又广泛应用得到认可的双机热备系统。双机热备系统的好处就是A、B两台主机同时独立运行又相互比较，当A机作为工作机出现问题时，可以在毫秒级时间内自动将备用B机升为工作机，而不影响行车工作。

(4)另外，计算机联锁系统的性价比高、工程造价低、占地面积小、安装运营费用少、维护量小等。主要是因为计算机联锁控制系统节省了大量的继电器、联接用线、接口设备等。这可以通过比较得出：

4 注意事项

(1)计算机联锁设备运用了大量的电子元件，需要在抗干扰及防雷方面采取必要的防范措施。淮南矿区地处淮河流域，空气多温暖湿润、夏季多雷雨，且梅雨季节长。所以在施工时要做好防雷措施，并规范施工；每年三月份要集中对各站防雷设施进行一次彻底检测，不合格的要坚决整改。

(2)实现联锁运算的计算机，一旦出现硬件故障，影响面积会更大，甚至使整个系统崩溃，不能工作。一是要加强计算机知识的学习，提高现有人员素质；二要多引进和培养专业化人才提高公司的整体技术水平。

参考文献：

[1]徐洪泽,岳强.等.车站信号计算机联锁控制系统-原理及应用.铁道出版社,2005.

[2]常孟光,岳春华,范伏安.等.车站计算机联锁操作及维护.铁道出版社,2005.

[3]林瑜筠,笪重元.6502电气集中学习指导.中国铁道出版社,2003.

[4]中华人民共和国铁道部.铁路技术管理规程,1999.

谈铁路信号计算机联锁系统 篇4

伴随着时代的发展和科学技术的不断进步，铁路信号联锁控制系统经历了由机械、机电、继电等传统技术构造而成的系统，逐渐向由微电子、计算机以及现代控制技术组成的系统过渡，计算机联锁是一种高效、安全的车站联锁设备，取得了良好的效果。

1 计算机联锁概述

所谓计算机联锁就是一种实时的控制系统，该系统由计算机以及电子、电磁器件组成、具备故障—安全性能。通常情况下，计算机联锁系统包括软件设备和硬件设备。

硬件设备：包括联锁和安全检验计算机(这两种计算机完成联锁和显示功能，实现检验联锁计算机的运行情况，发现故障可导向安全)、彩色监视器、微型集中操纵台、安全继电输入输出接口柜以及轨道电路等室外设备。

软件设备：软件设备是实现进路、信号机、道岔互相制约的关键设备。它包括车站数据库和联锁逻辑运算，以及完成联锁功能的应用程序。车站赋值表、车站联锁表、按钮进路表和车站显示数据等共同构成车站数据库。应用程序由系统管理程序、时钟中断管理程序、表示信息采集及信息处理程序，以及站场彩色监视器显示程序等多个程序模块组成。

2 计算机联锁系统的功能

2.1 联锁控制功能

(1) 完成进路的控制。式重复开放。 (3) 单独操纵、锁闭和解锁道岔。

2.2 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) 车站值班员通按钮进行确认显示。 (4) 联锁系统工作状态以及故障报警显示。 (5) 时钟显示，以及操作错误提示、联锁状况提示、执行失败原因提示等必要的汉字提示。

2.3 记录存储和故障检测与诊断功能

(1) 根据时间顺序，系统自动记录和存储车站值班员的操作状况，以及现场各种设备的动作和行车作业情况。 (2) 提供图像再现功能。 (3) 实现进路储存和自动办理。 (4) 具有集中检测和报警功能。

2.4 语音提示功能

采用轮流播放的方式，对多条需要同时播放的信息计算机联锁系统借助外围设备，将各种提示信息通过控制台进行播放。进行处理。

2.5 综合功能

计算机联锁系统通过标准化的通信接口板以及网络接口板和通信规程，实现与现代化信息处理系统之间的连接，完成彼此间的数据交换。

3 计算机联锁系统基本原理

现有二级集散式、层次化、模块化的计算机控制系统，是基于传统集中式信号系统模式逐渐发展而来的。计算机联锁系统包括操作表示层、联锁运算层、复核驱动层、结合电路层、监控对象层五个层次。模块化指联锁机主模块、PLC和信号结合模块等。这样的系统结构无需置换联锁软件，即可参照车站规模和个性化的作业需求，只是改动站场静态数据，通过增加相应的硬件模块，进而满足系统扩容的要求，借助科学合理的设计工艺以及先进的控制体系结构，在一定程度上缩短了系统调试周期以及现场施工作业的周期，在实际应用中简单方便，而且经济合理。

3.1 人机对话层

通过键盘、鼠标等输入设备进行输入处理，借助串口将其传输到联锁计算机，站场标示信息显示在图形显示器上。在多终端操作或规模过大的站场加重了联锁计算机负担的情形下，借助操作命令采集机来识别所输入的操作命令，同时将其转换为连锁计算机认定的格式传输至计算机。

3.2 联锁运算层

联锁微机作为系统的核心部件，其功能是完成操作输入的判别、联锁信号的调理和分析、逻辑运算、控制命令生成和故障排查等操作。从某种程度上讲，系统总体故障—安全性能与联锁微机的安全使用性能有很大的关系。HJ04A系统内设有联锁微机2台，其中包括1台能够人工切换的冷备机。

3.3 复核驱动层

负责采集表示信息的PLC是构成复核驱动层的主要元部件。由联锁微机发出的操作指令通过PLC时，经PLC审核后可转换成故障—安全的控制信号。因此，PLC有助于保障系统安全。

3.4 结合电路层

结合电路层的主要任务就是：将现场监控设备表示信息和PLC输出的驱动信号的安全逻辑进行转换，使PLC的输入信息和输出信息具备故障-安全性能。另外，通过专用的电路规范监控设备进行过程测控，该测控过程涉及信息采集机制和设备驱动流程。

3.5 监控对象层

监控设备是信号机、轨道电路和道岔等联锁系统的现场设备。

4 计算机联锁系统可靠性及安全技术

当前，在高可靠系统的容错设计方面，国内外都是通过采用二模动态冗余方案或者三模静态冗余方案进行处理。其中三模静态冗余方案通过借助硬件冗余进而提升可靠性，而二模动态冗余方案通过整合硬件冗余资源，并结合故障检测技术与软件冗余资源进行处理。硬件故障具备较强的屏蔽能力和纠错能力是上述二种方案的共同点。然而这二种方案都有自己的优缺点：三模冗余系统需要解决时钟容错的问题，确保实现三模进程的同步性以及设计的表决器可靠性要高;对于二模动态冗余系统来说，高效与可靠性则是冗余管理机构的根本。当前，对这二类系统的可靠性进行计算都是在可靠度R (t) =1(表决器设定或冗余管理机构)的基础上进行的。受设备投资成本过高的影响，其主要应用在航天、通讯等可靠性要求很高的领域。

行车安全问题在铁路信号领域的一个重点。所以，在计算机联锁系统中对可靠性和安全性要求比较高。为了确保行车安全，通过下列方式对计算机联锁系统进行设计：第一突出系统的可靠性。可靠性理论包括系统故障的屏蔽效应方面的内容，通过牺牲可靠性进而降低故障率，相对地提升了系统安全性。由于使用了硬件冗余资源和高可靠器件等，进而限制了可靠性技术，使系统的可靠性受到经济方面的制约和影响;第二在确保系统可靠性的基础上，结合计算机联锁系统故障—安全技术，通过降低效率来换取昂贵的成本，进而取得系统的高安全性，该方式同样能够满足联锁系统的性能要求。

在计算机联锁系统中的应用容错技术：随着科学技术的进步，计算机软硬件技术有了长足发展，高可靠性技术以及容错理论与技术也不断成熟，计算机在铁路信号联锁设备中得到推广和应用。计算机联锁系统在处理信息的过程中涉及安全方面的内容，然而，当前的计算机主要是由集成电路构成，由于电路在集成时按照对称性的结构特点进行，也就是说，集成电路出现短路和断路故障的概率是一样的。在这种条件下，构成计算机联锁系统的集成电路芯片必须具备安全方面的特性。通常情况下，计算机联锁系统可靠性的提高是通过采用避错技术和容错技术来实现的。为了进一步降低故障概率，通过高可靠性芯片对避错技术进行处理，但是这种避错技术不能确保计算机联锁系统绝对的可靠，这是因为在一定的限度内提高芯片的可靠性是完全可能实现的，如果超过这个限度要想提高芯片的可靠性将付出巨大的代价。在这种前提背景下，通过容错技术在提高系统可靠性方面发挥了作用。容错技术的工作原理就是承认故障是不可避免的，在故障存在的前提下，通过研究分析进而制定解除故障的措施或方案。利用硬件冗余、软件冗余、时间冗余等手段，通过投入较多的资源，进而实现提高计算机联锁系统可靠性的目的。

5 结束语

计算机联锁技术随着计算机技术的发展而发展，特别是对可靠性技术和容错技术研究的不断深入，计算机联锁技术得到推广和使用。根据各国研究和使用计算机联锁系统的现状来看，由于计算机系统具有很强的逻辑功能和信息处理功能，在车站联锁中被广泛应用。目前，在车站联锁设备中计算机联锁技术是最先进，该系统具有运算速度快、信息存储量大、便于操作、可靠性高、体积小、重量轻，以及调试和维修便捷的特点，在一定程度上自动化程度和作业效率得到大大的提高。当前，虽然计算机联锁系统处于试用阶段，其可靠性以及安全性需要进一步的提高。智能化是未来计算机联锁系统发展的必然趋势，通过利用先进的智能控制技术、模糊控制，以及神经网络等技术，在一定程度上完成了对故障的预测和对问题的研究分析等。

参考文献

[1]徐洪泽.计算机连锁控制系统原理及应用[M].北京:中国铁道出版社, 2008.

[2]王永信.车站信号自动控制[M].北京:中国铁道出版社, 2010.

联锁控制的重要性 篇5

所有采用危险工艺的化工装置，必须实现工艺过程的自动控制和安全联锁，完善温度、压力、流量、液位及可燃有毒气体浓度等工艺指标的超限、联锁报警装置，配齐安全阀、防爆膜等紧急泄压装置；涉及硝化、氧化、磺化、氯化、氟化、重氮化、加氢反应等危险工艺的化工装置，要在实现自动控制的基础上装备紧急停车系统（ESD）。人工手动控制的危险有害因素

据初步调查，我省中小型化工企业的生产装置，一般以人工手动控制为主要操作手段。从化工生产的特点分析，人工手动控制的危险有害因素有：

（1）、现场人工操作用人多，一旦发生事故件直接造成人员伤亡。

（2）、人的不安全行为是事故发生的重要原因。在温度、压力、液位、进料量的控制中，阀门开关错误或指挥错误将会导致事故的发生。

（3）、人工手动控制中很难严格控制工艺参数，稍有不慎即会出现投料比控制不当和超温、超压等异常现象，引发溢料、火灾甚至爆炸事故。

（4）、作业环境对人体健康的影响不容忽视，很容易造成职业危害。

（5）、设备和环境的不安全状态及管理缺陷，增加了现场人员机械伤害、触电、灼伤、高处坠落及中毒等事故的发生，直接威胁现场人员安危。

常用的自动化控制和安全联锁方式

（一）自动控制和安全联锁的作用

化工生产过程中高温、高压、易燃、易爆、易中毒、有腐蚀性、有刺激性臭味等危险危害因素是固有的。自动化操作不仅能严格控制工艺参数、避免手动操作的不安全隐患还能降低劳动强度、改善作业环境，而且能更好的实现高产、优质、长周期的安全运行。

总之，对高危险工艺装置，在不能消除固有的危险危害因素又不能彻底避免人为失误的情况下，采用隔离、远程自动控制等方法是最有效的安全措施。

（二）常用的自动控制及安全联锁方式

对高危作业的化工装置最基本的安全要求应当是实行温度、压力、液位超高（低）自动报警、联锁停车，最终实现工艺过程自动化控制。目前，常用的工艺过程自动化控制及安全联锁主要有：

1、智能自动化仪表。智能仪表可以对一个温度、压力、液位实现自动控制。

2、分布式工业控制计算机系统，简称DCS，也叫做分散控制系统。DCS是采用网络通讯技术，将分布在现场的控制点、采集点与操作中心连接起来，共同实现分散控制集中管理的系统。

3、可编程序控制器，简称PLC。应用领域主要是逻辑控制，顺序控制，取代继电器的作用，也可以用于小规模的过程控制。

4、现场总线控制系统，简称FCS。FCS是基于现场总线的开放型的自动化系统，广泛应用于各个控制领域，被认为是工业控制发展的必然趋势。尤其本质安全型总线,更加适合直接安装于石油、化工等危险防爆场所,减少系统发生危险的可能性。

5、各种总线结构的工业控制机，简称OEM。总线结构的工业控制机的配置灵活，扩展使用方便，适应性强，便于集中控制。

6、以上控制方式都可以配备紧急停车系统（ESD）和其他安全连锁装置。

（三）典型控制单元模式

化工生产过程千差万别，单元操作类型并不多。下面，简单介绍几个典型的基本单元控制模式：

1、化学反应器基本单元操作模式

多数化学反应是放热反应，硝化、卤化、强氧化反应是剧烈的放热反应；磺化、重氮化、加氢反应是强放热反应。随着反应温度的升高，反应速度将会加快，反应热也将随之增加，使温度继续上升，没有可靠的移除反应热的措施，反应不稳定，将会超温，引发事故。

计算机联锁控制系统 篇6

【关键词】铁道信号 ； 计算机联锁 ； 教学改革

【中图分类号】TP3-4 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2015）23-0041-01

1.引言

计算机联锁课程属于铁道信号专业的一门专业核心课。开设该课程，可以使学生了解目前国铁常用的计算机联锁系统的类型、结构功能及基本原理，掌握各种类型计算机联锁系统之间的异同以及故障处理的流程及方法。该课程的特点是抽象、枯燥，同时与前面的电气集中联锁课程联系较紧密。尽管采用了先进的教学手段如多媒体教学，但授课的效果仍然不理想。

2.计算机联锁课程的教学改革

2.1计算机联锁课程的主要内容

计算机联锁课程是6502电气集中联锁课程的后续课程。该课程的内容主要包含两大部分，一是计算机联锁系统共性的内容，即所有型号的计算机联锁协调应该具备的特点，包括层次结构、总线结构、基本功能等相关内容；二是各种型号计算机联锁系统的结构、特点、功能及维护方法等内容。不同于6502电气集中，该课程基本没有具体的电路可讲，内容抽象、枯燥。

2.2计算机联锁课程教学改革的几点看法

为了提高计算机联锁课程的教学效果，从多次教授该课程的经历来看，个人认为可以从以下几个方面做起：

1）采用理实一体化方式进行教学

由于该门课程内容枯燥、抽象，在授课过程中很难激发学生的学习兴趣，尤其是6502电气集中相关知识掌握不够好的同学更是难上加难。通过多次的授课及参加相关的培训后，意识到一个问题：课程的内容尽管枯燥、抽象，但如果采用恰当的授课方式，授课效果可以其实是可以大大改善的。以前，绝大多数时候都采用传统的填鸭式讲授或者先讲完全部理论再集中实践的方式进行，前者老师讲学生听，尽管老师讲的很用心，但学生听课的效果其实并不好；大部分学生因为每学期的理论学习任务较重，学了后面忘了前面，造成理论学完之后再集中实训的效果并不好。采用边讲边做的理实一体化方式进行授课，可以让学生学的轻松，学的实在，达到较好的学习效果。

2）理论教学采用引导方式进行

专业核心课本身就较难理解，碰到纯理论的内容，采用传统的教学方式很难提高学生的学习积极性。如何提高学生的学习积极性，提高教学效果是摆在任课教师面前的一道难题。引导方式教学是个不错的选择。通过课前分组布置学习任务，课堂上请各组的代表上台讲解自学的内容，教师当堂给出评价。评价方式还可以采用教师评价、学生自评和互评等多种方式的加权成绩之和。这样，可以最大限度地提高学生得到学习积极性，改善教学效果，达到教学目标。

3）实践教学宜将课堂搬至企业实训基地或实训室进行

受实训条件的影响，以往我校的计算机联锁课程的实践教学，大部分实训时间会放在机房进行，用一套模拟软件对计算机联锁的相关操作进行训练，这种模拟训练只是训练了学生的模拟操作能力，对计算机联锁系统的结构与功能无法亲身感受，其实训效果离教学目标相差甚远。因此，为了提高实践教学的效果，除了要注意实践教学的时间不能与理论教学的时间隔得太长之外，更重要的是要保证实践环节必须在有实物的场所进行。

3.结论

计算机联锁课程由于它自身的特点以及我校的实训条件缺乏的影响，导致了以往课堂教学的效果不佳，通过多年的教学实践及去年的国培学习，提出了几点教学建议，期望对改善计算机联锁课程的教学效果起到一定的帮助作用。

参考文献

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计算机联锁控制系统 篇7

自上世纪80年代, 第一个计算机联锁系统问世后, 经过三十多年的发展, 计算机联锁系统在世界各地得到广泛应用。随着网络技术、控制技术以及人工智能技术等的发展, 计算机联锁系统不仅仅是孤立的信号控制系统, 其功能得到丰富和拓展, 已经超出车站信号安全控制系统的范畴。我国铁路系统要提高列车行车效率及安全性, 必须要着重发展铁路信号安全综合控制系统, 计算机联锁系统将发挥重要作用。然而, 计算机联锁系统在铁路通信方面的应用还需要解决其安全可靠、效率、服务等问题, 以适应新时期现代化铁路的发展需要。本文对有关计算机联锁系统在铁路通信方面的运用进行分析和探讨。

2 计算机联锁系统概述及功能

计算机联锁系统利用计算机技术来确保铁路行车安全及通过能力, 通过一些技术手段, 保证铁路信号、岔道及进路之间的制约关系以及操作顺序, 我们将这种制约关系和操作顺序称之为“联”, 这个系统也就是计算机联锁系统。对计算机联锁系统和继电集中联锁进行比较, 计算机联锁系统具有以下优点:首先是在安全性和稳定可靠性方面有所提升;其次是功能更加丰富, 设计方便;最后, 省工省料, 造价经济, 并且为铁路信号未来智能化、网络化发展提供基础条件。

计算机联锁系统的功能主要有几个方面: (1) 联锁逻辑运算, 接收ATS信号或者车站值班人员的进路命令, 从而开始联锁逻辑运算, 实现通信控制; (2) 轨道电路信息处理, 对列车检测功能的输出信息进行处理, 从而促进列车监测信息完整性的提高; (3) 进路控制, 进路相关操作, 设定、锁闭及解锁; (4) 道岔控制, 道岔相关操作, 解锁、转换及锁闭; (5) 信号机控制, 对信号机显示进行控制。

3 计算机联锁系统结构组成

3.1 计算机联锁系统硬件组成

3.1.1 技术要求

按照相关技术标准, 计算机联锁系统涉及到的主要技术包括几个方面。 (1) 功能方面———系统要实现的功能包括人机会话功能, 也就是可以接受操作, 并且表示系统的实时状态;联锁控制功能;对系统中装置设备的状态进行检测;可以和上一级网络进行通信。 (2) 性能方面———系统的温度可靠性, 系统的平均故障间隔时间MTBF不小于106h;系统的安全性 , 可以表示为系统的平均非安全性输出间隔时间不小于1011h, 系统的运行周期小于或者等于250ms。

3.1.2 硬件构成

目前, 采用双机热备是应用最为广泛的系统结构, 我们以此为例对计算机联锁系统的硬件构成进行介绍。 (1) 系统的层次结构方面可以从其功能上划分 , 一般为双层结构, 也就是人机会话层和联锁层。其中, 人机会话层为人工控机, 连锁层是工业控制总线进行控制。 (2) 系统的安全可靠性结构, 为确保系统的可靠度, 连锁计算机硬件结构选用的是双机热备的二重冗余系统, 一个作为主机, 一个是备用机, 主机出现故障则备用机顶替, 故障维修时间小于等于8h。

3.2 软件结构

计算机联锁系统离不开软件的支持才可以实现诸多功能, 其软件结构主要划分为结构软件和应用软件。系统软件包括标准程序库、语言处理模块、服务行程序、网络软件等, 系统软件的功能是对计算机系统进行管理和监控, 确保系统资源得以充分调度和利用, 始终处于高效运行的状态。应用软件是按照不同任务需求编制的程序, 系统软件的基本结构应当设计成实时操作和调度的多任务实时系统。系统中每一个计算机都配备独立的软件, 让不同的计算机之间协调工作, 而且还必须有相关调度软件, 开发时要注意其稳定可靠性及可扩展性。

4 计算机联锁系统通信方式

计算机联锁系统的系统通信方式包括以太网通信、串口通信以及现场总线通信等。其中, 串口通信的使用线路少, 而且成本较低, 因此得到最为广泛的应用。以太网通信是在现阶段局域网中最常规的通信协议标准, 在计算机联锁系统中常被应用于各功能模块的通信。现场总线通信具有传输速度快、响应时间短的优点, 为远程操作及区域联锁系统提供技术支持。

5 日常注意事项及设备维护措施

5.1 iLOCK 计算机联锁系统

i LOCK连锁系统, 又称之为智能安全型计算机联锁系统, 具有联锁功能、稳定可靠、可维护性, 其带载能力及抗干扰能力满足我国铁道部标准和需要, 并且其仿真测试接口、版本校验、防雷及电磁兼容性等各个方面均已通过铁道部技术审查。实际上, i LOCK系统即是在普通的双系热冗余的结构基础上增添了“故障 - 安全”校验CPU功能模块, 从而构成智能安全型计算机联锁系统。i LOCK连锁系统主要包括几个部分:联锁处理子系统、人机界面子系统、值班员台子系统、诊断维护子系统 (SDM) 、冗余网络子系统、电源子系统。

5.2 日常维护措施

(1) i LOCK连锁系统的日常维护工作包括每天对系统状态进行检查, 联锁机上各种指示灯是否正常, 对车务询问其操作是否正常。 (2) 检查i LOCK连锁系统的维护台, 其中有联锁机诊断记录, 检查其故障记录。 (3) 对控显机的显示状态进行检查, 有没有报警灯, 鼠标动作是不是正常。 (4) 对各个工控机时钟进行校核, 特别是对维修机时钟的检查, 要确保其和车站的时钟保持一致。 (5) 对手动切换手柄的位置进行检查, 确认是否在中间的位置。 (6) 在一定周期内对计算机内部电源电压进行检查, 可以一周一次。其中, 联锁机的工作电源为5V, 确保其系统板子上测量在4.9V~5.25V的范围内;联锁机采集电源为24V, 要求在接 口架处进 行测量时 在22V~26V;联锁机24V电源, 要求在SYSA/SYSB线圈处进行 测量时为22V~25V; 联锁机驱 动电源KZ/KF-VRDA/B-Q, 要求在接 口架处进 行测量时 为22V~26V。

除此之外, 还需要定期对配电柜、电源插头、主备机切换、显示器、工控机等进行检查, 确保其可以正常工作。如果出现故障按照i LOCK故障处理流程进行处理, 具体处理流程如图2所示。

6 结束语

总而言之, 计算机联锁是现阶段最先进的车站联锁装置, 具有操作简便、安全稳定以及便于维修调试等优点, 从而极大地促进铁路运输效率和安全性的提高。随着通信技术、网络技术以及计算机技术等的发展, 未来计算机联锁系统正逐渐走向智能化发展的道路, 应当大力推广。

参考文献

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计算机联锁控制系统 篇8

1 背景

轨道电路是以一段铁路线路的钢轨为导体构成的电路,用于自动、连续检测这段线路是否被机车车辆占用,也用于控制信号装置或转辙装置,以保证行车安全的设备。轨道电路范围内,无轮对占用时的状态称为轨道电路调整状态,有轮对占用时的状态称为轨道电路的分路状态。

传统的交流连续式轨道电路采用480轨道电路,如图1所示,480轨道电路一般采用干线供电方式,即由信号楼内引出一对或两对供电干线(使用电缆芯线),向各轨道电路区段的送电端轨道电源变压器BG1-50供电,轨道继电器GJ采用JZXC-480型继电器,设在信号楼内,通过电缆与受电端的电缆盒(中继变压器)BZ4相连。该480轨道电路存在着分路灵敏度低、防雷性能差等缺点,并且不能避免共模干扰,影响了计算机联锁系统以及列车运行的安全性。

本设计的目的在于提供一种二取二的交流连续式轨道电路,以解决现有技术中存在的问题。

2 电路特征

1)二取二的交流连续式轨道电路,其特征包括:

阻抗调整电路,用于模拟传统的480继电器阻抗特征;以及分别与所述阻抗调整电路的输出端连接的第一运算单元和第二运算单元;

第一运算单元包括第一隔离器、第一电压调整电路、第一AD转换器和第一CPU;

第二运算单元包括第二隔离器、第二电压调整电路、第二AD转换器和第二CPU;

阻抗调整电路的输出端依次通过第一隔离器、第一电压调整电路和第一AD转换器与第一CPU的输入端连接,依次通过第二隔离器、第二电压调整电路和第二AD转换器与第二CPU的输入端连接;

第一CPU与第二CPU通过第三隔离器交互连接。CPUCPU

2)二取二的交流连续式轨道电路,其特征在于,第一运算单元还包括第一自检电路,第一自检电路用于在第一CPU的控制下切短第一电压调整电路的输入;

第二运算单元还包括第二自检电路,第二自检电路用于在第二CPU的控制下切短第二电压调整电路的输入。

第一隔离器具体为电流型隔离变压器,第二隔离器具体为电压型隔离变压器。

第一电压调整电路和第二电压调整电路具体为两个种类相同而型号不同的集成运算放大器。

第一自检电路和第二自检电路具体为低导通阻抗N型MOS管。

第三隔离器具体为数字隔离器或者光耦。

3 工作原理

轨道电压由电缆盒升压,经保险丝F1防护通过阻抗调整电路1输入第一隔离器21和第二隔离器22;第一隔离器21采用电流型隔离变压器,以电流耦合的方式将轨道电压传输至第一电压调整电路41,第二隔离器22采用电压型隔离变压器,以电压耦合的方式将轨道电压传输至第二电压调整电路42;第一电压调整电路41和第二电压调整电路42采用集成运算放大器,分别对输入其中的轨道电压进行调整,将轨道电压调节到AD转换器的输入电压范围,输出脉动直流信号;第一AD转换器51对第一电压调整电路41的输出信号进行采样并转换后传输至第一CPU61,第二AD转换器52对第二电压调整电路42的输出信号进行采样并转换后传输至第二CPU62;第一CPU61和第二CPU62分别对各自接收到的轨道电压信号进行运算,若轨道电压的数值高于预设的阈值,则判定为轨道调整状态,若轨道电压的数值低于预设的阈值,则判定为轨道分路状态;第一CPU61和第二CPU62分别将各自的判定结果通过第三隔离器7交换比较,若判定结果一致,则将判定结果上报至联锁系统,若判定结果不一致,则上报故障并输出导向安全测;第一自检电路31和第二自检电路32采用低导通阻抗N型MOS管,第一CPU61通过第一自检电路31定时切短第一电压调整电路41的输入信号,第二CPU62通过第二自检电路32定时切短第二电压调整电路42的输入信号,分别判断第一电压调整电路41和第二电压调整电路42是否处于正常的工作状态,保证对低压的可靠检测。

本设计采用二取二结构,将一路输入轨道电压转换为两路输出,分别送至两个微处理器,任意单个元器件的任意故障模式都不会导致微处理器输出导向危险侧。此外,两个微处理器CPU对各自接收到的轨道电压信号的波形分析比较后,可初步判断前级电路中隔离器的失效模式,提高电路故障定位和维修效率。对于两个及两个以上元器件同时故障,根据EN50126和IEC61508标准,计算得到的失效率远小于欧标中对铁路安全完整性等级4的要求,即该电路符合欧标中最高安全完整性等级要求。

具体考虑的元器件故障模式包括:1)电阻:短路、短路、阻值随机变化;2)隔离变压器:单边线圈断路、输入/输出端短路、初级和次级线圈短路、有效匝比变化;3)集成运算放大器:输入端短路、输入端开路、输出寄生震荡、固有失效等;4)电容:短路、短路、容值随机变化;5)NMOS管:任意两极间短路、任意两极间断路、导通电压变化。

一种二取二的交流连续式轨道电路,包括:阻抗调整电路,用于模拟传统的480继电器阻抗特征;以及分别与所述阻抗调整电路的输出端连接的第一运算单元和第二运算单元;第一运算单元包括第一隔离器、第一电压调整电路、第一AD转换器和第一CPU;所述第二运算单元包括第二隔离器、第二电压调整电路、第二AD转换器和第二CPU;阻抗调整电路的输出端依次通过第一隔离器、第一电压调整电路和第一AD转换器与第一CPU的输入端连接,依次通过第二隔离器、第二电压调整电路和第二AD转换器与第二CPU的输入端连接;所述第一CPU与第二CPU通过第三隔离器交互连接。

第一运算单元还包括第一自检电路,所述第一自检电路用于在第一CPU的控制下切短第一电压调整电路的输入;第二运算单元还包括第二自检电路,第二自检电路用于在第二CPU的控制下切短第二电压调整电路的输入。

二取二的交流连续式轨道电路,第一隔离器具体为电流型隔离变压器,第二隔离器具体为电压型隔离变压器。

第一电压调整电路和第二电压调整电路具体为两个种类相同而型号不同的集成运算放大器。

二取二的交流连续式轨道电路,第一自检电路和第二自检电路具体为低导通阻抗N型MOS管。

二取二的交流连续式轨道电路,第三隔离器具体为数字隔离器或者光耦。

本设计的阻抗调整电路模拟传统的480继电器阻抗特征,设计阻抗为480欧,保证了与传统的交流连续式轨道电路的兼容性;采用二取二结构,具有两个独立且隔离的运算通道,提高分路灵敏度的检测水平;本实用新型可以取代传统的480继电器,有效提高轨道电路的防雷性和安全性。

两个隔离器分别采用电流型隔离变压器和电压型隔离变压器设计,提高了电路抗共模干扰的能力,同时也提高了级间隔离度。

两个电压调整电路采用具有相同功能而性能不同的集成运算放大器,使电压范围满足AD转换器电压采样要求,提高了电路抗共模干扰能力。

通过设计自检电路,可定时对电压调整电路的工作状态进行自检,提高了电路的安全性。

4 实例说明

如图2所示,一种二取二的交流连续式轨道电路,包括阻抗调整电路1,第一隔离器21、第二隔离器22、第一自检电路31、第二自检电路32、第一电压调整电路41、第二电压调整电路42、第一AD转换器51、第二AD转换器52、第一CPU61、第二CPU62和第三隔离器7。第一隔离器21、第一自检电路31、第一电压调整电路41、第一AD转换器51和第一CPU61构成第一运算通道,第二隔离器22、第二自检电路32、第二电压调整电路42、第二AD转换器52、第二CPU62构成第二运算通道,两个运算通道之间独立且隔离。

阻抗调整电路1的输出端依次通过第一隔离器21、第一自检电路31、第一电压调整电路41和第一AD转换器51与第一CPU61的输入端连接,阻抗调整电路1的输出端依次通过第二隔离器22、第二自检电路32、第二电压调整电路42和第二AD转换器52与第二CPU62的输入端连接。第一CPU61与第二CPU62通过第三隔离器7交互连接。第一自检电路31设置在第一电压调整电路41的输入端,在第一CPU61的控制下切短第一电压调整电路41的输入;第二自检电路32设置在第二电压调整电路42的输入端,在第二CPU62的控制下切短第二电压调整电路42的输入。

阻抗调整电路1等效输入阻抗480欧,模拟传统的交流连续式轨道电路接收端JZXC-480继电器阻抗特征。第一隔离器21采用电流型隔离变压器,第二隔离器22采用电压型隔离变压器,采用两种不同工作模式的隔离器可以提高电路抗共模干扰的能力。第一电压调整电路41和第二电压调整电路42采用两个功能相同而性能不同的集成运算放大器,具体如通用型运算放大器、高阻型运算放大器、低温漂型运算放大器、高速型运算放大器、低功耗型运算放大器等同类运算放大器中不同型号的运算放大器,运算放大器正端接地,输出脉动直流信号。第一自检电路31和第二自检电路32采用低导通阻抗N型MOS管。用于第一CPU61和第二CPU62交换数据的第三隔离器7采用数字隔离器或者光耦。第一CPU61和第二CPU62包括单片机、含有AD转换的单片机、DSP处理器以及含有AD转换的DSP处理器等。

图3中的电阻R1、R2、R3、R4构成阻抗调整电路1,变压器T1及其外围电路构成第一隔离器21,变压器T2及其外围电路构成第二隔离器22,MOS管Q1及其外围电路构成第一自检电路31,MOS管Q2及其外围电路构成第二自检电路32,负反馈运算放大器U1及其外围电路构成第一电压调整电路41,负反馈运算放大器U2及其外围电路构成第二电压调整电路42。

5 结束语

计算机联锁控制系统 篇9

一、iLOCK的系统组成:

iLOCK系统由以下6个子系统组成:

(1) 联锁处理子系统 (IPS) ; (2) 人机界面子系统 (MMI) ; (3) 值班员台子系统 (GPC) ; (4) 诊断维护子系统 (SDM, 含微机监测———可选) ; (5) 冗余网络子系统 (RNET) ; (6) 电源子系统 (PWR) 。

(一) IPS子系统介绍

1. IPS子系统硬件介绍

IPS联锁处理子系统硬件包括以下六个部分:

(1) 安全逻辑运算板 (VLE) :整个联锁处理子系统的核心, 通过I/O选址读取信息、进行联锁运算、其它iL-OCK系统通信等。 (2) 安全校验板 (VPS) :iLOCK系统的安全型监视机构, 独立于VLE板面对系统进行全面的安全检查。 (3) 输入输出总线接口板 (I/OBUS2) :VLE板和输入输出板交换信息的通道。 (4) 输入输出总线扩展板 (I/OBE2) :通过I/OBE2板实现差分驱动, 驱动双断输出板。 (5) 双采安全型输入板 (VIIB) :为iLOCK系统的两个CPU分别采集提供相同的接口。 (6) 安全型双断输出板 (VOOB) :通过VOOB板产生输出信号, 驱动接口设备。

2. IPS子系统软件介绍

IPS联锁处理子系统软件包括“系统软件”和“应用软件”两部分:

(1) 系统软件包含IPS的主任务软件和仿真测试接口、系统诊断等辅助软件。 (2) 应用软件是一套描述具体某个系统实际联锁逻辑功能的软件。

(二) MMI子系统

MMI提供了iLOCK系统与用户之间的人机接口。MMI可采用彩色显示器或者控制台等作为计算机联锁系统的人机交互界面, 用来供信号员通过鼠标等操作工具办理各种作业。MMI工作于WIN 2000或更高版本的WIN-DOWS多任务操作系统, 对每个车站, 采用N+1热备工作方式, 使用高可靠的工业控制计算机, 通过高速网口或串口与其它系统 (子系统) 交换信息。

(三) GPC子系统

较大车站 (一般为25组道岔以上车站) 可以按照用户的需要设置值班员台 (GPC) , 显示的界面与MMI一致, 区别在于MMI有操作功能, GPC系统不设操作功能。

(四) SDM子系统

SDM子系统可与微机监测站机共同完成系统维护及接口设备监测的功能, 即为微机监测与诊断维护子系统。SDM子系统由计算机、显示器及打印机组成。

SDM的功能如下:

(1) “电子向导式”的系统诊断。 (2) 显示站场情况并进行历史回放。 (3) 利用网络接收并记录MMI和IPS的关键操作和表示。 (4) 将远程诊断通过MODEM接入。 (5) 进行系统的网络管理。 (6) 可以通过串口或者CAN总线来接收微机监测机传递的监测信息。 (7) 根据实际需要, SDM子系统可以接入不同的中央维修中心。

(五) 冗余网络子系统 (RNET)

iLOCK系统采用以太网冗余网络结构, 进一步提高了网络系统的可靠性。通过网络通信的各子系统均通过安装两块以太网接口卡, 用于接入冗余网络, 当一条网络故障时, 其余各子系统均可以自动通过另一条网络进行通信, 并给出故障诊断信息, 便于及时维护。

(六) 电源子系统 (PWR)

iLOCK系统采用了双UPS热备的冗余供电方式。正常情况下, 系统由主UPS供电, 当主UPS出现故障时, 电源切换电路自动切换至备用UPS, 当2个UPS均不能正常工作时, 电源切换电路自动切换至由电源屏直接供电。2个UPS之间也可通过切换按钮实现人工切换。电源切换不影响系统的正常工作。

二、iLOCK系统特点

(一) 高安全性

iLOCK计算机联锁系统是国内唯一一个有铁道部行政许可证书, 并通过国际第三方独立安全认证, 系统达到欧标SIL4级的计算机联锁产品。

(1) NISAL专利技术; (2) iLOCK系统综合运用了“反应故障-安全”“组合故障-安全”和“固有故障-安全”技术; (3) 双断驱采; (4) 2取2结构; (5) VPS校验。

(二) 高可靠性

1. 多重冗余技术

iLOCK系统采用N+1热备MMI、双系并行控制的IPS、双网通信、双UPS热备供电, 采用逻辑上环网连接。另外, 采用模块隔离技术, 各子系统内部切换不影响其他子系统正常工作, 即任何一个MMI、IPS、网络设备或UPS不能正常工作, 或即使上下相邻两级设备发生交叉故障, 系统通过自动重组后, 仍可继续正常工作, 不会导致其他子系统无故切换。并且输入输出板实现码位级冗余。

2. 高防雷和高抗干扰能力

3. 采集共享、并行输出

IPSA和IPSB分别采集现场的码位后, 通过安全通信将采集的信息传送给对方;IPSA和IPSB的输出采用并行工作方式, 即使其中一系的驱动电路故障, 也不会影响本系安全输出。

4. 系统具备较为完备的软件版本校验技术

从维护台, 可以在线查验到正在运行的联锁机的系统软件版本号、校验码, 联锁软件版本号、校验码, 联锁设计过程中所用到的工具软件的版本号等, 实现系统设计的过程追踪和版本管理。

5. 诊断维护信息力求明确

新增轨道瞬间短路导致打信号等外部问题导致信号故障的原因提示功能, 使维护台不再是系统工作情况的黑匣子。

(三) 接口电路简单

NISAL专利技术的使用, 使得iLOCK系统的输出控制只需采用普通安全型继电器, 不需要采用昂贵的动态继电器或动态组合电路。这既确保了输出驱动电路的安全性和可靠性, 又简化了接口电路结构, 并且大大降低了室内接口电路的工程造价和用户的维修成本。由于iLOCK系统所有输出的继电器都不需要回采, 在任何情况下都不会产生错误输出, 道岔启动电路中也不需要串接轨道条件等, 因而接口电路的定型率最好。

(四) 维护手段全面易懂

iLOCK系统的自诊断功能完善。用户可通过观察指示灯或者在SDM上点击“诊断维护电子向导”等多种方式进行故障处理。同时, 系统配有远程诊断接口, 可接至卡斯柯公司进行远程故障诊断。

(五) 系统适用面广

(1) iLOCK系统可以与国外多种ATP系统实现安全通信, 并可与CTC、TDCS、地铁ATP、ATS及微机监测等系统接口, 具有优化硬盘, 减少系统投资的优点。 (2) iLOCK系统在国内铁路系统中有非常成熟的工程经验, 与地铁ATC系统的结合应用在国内也有非常成熟的工程经验。 (3) 站间安全通信技术:与系统同步通过国际第三方独立安全认证, 具备方向电路无接点化、邻站安全信息传递无接点化的应用业绩, 适用面宽, 前景广阔。

三、VPI、iLOCK-1、iLOCK-2三种联锁系统的比较

计算机联锁控制系统 篇10

但在日常运用、维护中, 仍会出现信号不能开放、道岔不转动等故障, 为了保证计算机联锁铁路信号系统的正常稳定运行, 通过对计算机联锁设备结构特点进行分析, 探讨确定计算机联锁系统日常维护以及根据常见故障进行的研究、分析。

1 MCIS模块化计算机联锁系统设备介绍

1.1 概述。

MCIS模块化计算机联锁系统是针对目前计算机联锁系统的安全、硬件结构、软件开放、系统维护、站场改造等诸多问题, 利用目前最先进的计算机控制技术从铁路信号总体角度统筹考虑系统的软硬件设计, 使该系统集联锁控制、监测、监督、信息化、免维护、免二次开发于一身的新一代计算机联锁系统。

MCIS计算机联锁系统采用三层结构, 上层为上位机与控制台的人机接口、维修机通信接口、向下通过通信网络与联锁机通信。第二层为联锁机, 第三层以模块为执行单元。联锁机可以采用双机热备联锁计算机、三取二容错联锁计算机、二乘二取二联锁计算机, 通过联锁通信总线向模块执行单元下达执行命令。

1.2 系统组成。

MCIS计算机联锁系统由电源屏、控制台、主机柜、扩展机柜、系统主机笼、主机柜电源系统、IO组合、IO模块、CPU模块等组成。根据选用不同的联锁机, MCIS计算机联锁系统可以实现双机热备、三取二或二乘二取二计算机联锁。辽河石化铁路信号计算机联锁系统使用的是三取二计算机联锁制式。

MCIS模块化计算机联锁系统三取二制式是三取二容错计算机联锁, 它采用了分布式多表决器进行三取二表决, 实现联锁机的三重系, 以保证联锁单机永久性故障或瞬间故障发生时, 系仍能无差错、不间断地工作。

2 MCIS计算机联锁系统的维护

2.1 日常维护。

MCIS模块化计算机联锁系统具有完善的自检测和自诊断功能, 因此, 对它的维护可采用故障维修方式, 即通过“日常巡视”进行维护, 并根据系统的提示、报警信息进行维修: (1) 系统UPS电源工作检查。通过对UPS电源面板指示灯的状态进行判断; (2) IO模块工作检查。可以直接看机柜组合模块面板的状态, 也可以通过维修的模块状态进行观察; (3) CPU模块工作检查。联锁机工作主要通过电务维修机里的“联锁机”状态进行观察;上位机可以从车务操作台的显示器可以观察联锁机的工作状态, 可以清楚的了解到联锁机“主控”、“同步”、“中断”工作状态; (4) 机械室系统工作环境检查。MCIS系统主要是电子器件产品, 为了保证系统能稳定可靠工作, 要求室温控制在25℃以下, 防尘。

2.2 定期维护:

(1) UPS电源断电检查。每季度要对UPS电源断电检查一次。检查方法, 断开UPS电源的220V输入电源, 观察UPS电源的电池工作是否正常。一般电池工作持续时间要大于5分钟。如果时间太短, 要考虑更换UPS电池; (2) 24V电源模块检查。每季度要对24V电源检查一次。检查方法:用万用表直流档量24V电源模块的24V直流输出是否正常; (3) 交换机检查。每半年要对交换机检查一次。检查方法:交换机工作电源是否正常;将网线都倒到备用交换机上看是否能正常工作; (4) 联锁机切换检查。每季度要对联锁机切换检查一次。检查方法:将“主控”机转换成“同步”机、“同步”机转换成“主控”机, 看是否能正常工作; (5) 上位机切换检查。每季度要对上位机切换检查一次。检查方法:利用切换器进行切换, 看是否能正常工作; (6) 联锁设备接地电阻要定期检查。每季度要对接地电阻值检查一次。接地电阻要达到规定的阻值。正常防雷地要≤4Ω;安全地≤10Ω。

3 常见故障分析

3.1 上位机鼠标不动。

上位机鼠标不动有以下几种原因: (1) 鼠标受到电磁干扰; (2) 鼠标线接触不良; (3) 上位机死机; (4) 上位机或鼠标故障。

3.2 控制台显示器黑屏:

(1) 控制台显示器电源指示灯灭灯; (2) 控制台显示器间断黑屏; (3) 控制台显示器有电源, 提示“NO INPUT SIGNAL”等字样。

3.3 控制台没有语音报警提示:

(1) 检查音响电源、音响是否良好; (2) 检查语音报警线是否完好; (3) 检查上位机声卡接口是否完好。

3.4 进路不能正常解锁。

轨道区段分路不良会使进路不能正常解锁。

3.5 上位机信号闪烁:

(1) 相应信号的电源是否送出; (2) 如果分线端子电源已送出, 检查室外电缆和信号机灯泡是否正常。

3.6 信号不能开放:

(1) 认真仔细的分析上位机提示和维修记录; (2) 检查相应信号的灯丝是否完好; (3) 检查相应信号组合配线和模块的好坏。

3.7 道岔不转动:

(1) 检查相应道岔的断路器是否合上; (2) 驱动道岔点, 到分线端子测量是否有动作电源送出。

3.8 道岔无表示:

(1) 检查相应道岔的断路器是否合上; (2) 相应道岔的表示分线端子上是否有表示电源送出。

3.9 轨道区段故障:

(1) 看相应区段的轨道电压是否正常; (2) 检查相应的轨道组合配线、轨道模块好坏。

结语

在MCIS模块化计算机联锁系统的投用过程中, 运用故障处理分析与思考的方法, 确保各部分功能模块之间更稳定, 有效地提高了运输效率, 适应了铁路发展的需要, 确保了铁路运输安全, 辽河石化铁路与先进的国铁接轨打下了坚实的基础。

参考文献

[1]赵志熙.计算机联锁系统技术[M].北京:中国铁道出版社, 2008.

计算机联锁控制系统 篇11

市场规模

近年来随着国民经济的快速增长，中国铁路也进入了飞速发展的时代，根据Frost & Sullivan的预测， “十二五”期间中国铁路的投资将达到人民币3.5万亿元以上，到2020年，中国铁路营运里程将达到12万公里以上。由于未来铁路建设将包含比较高比重的高速铁路建设，铁路信息化投资的比将由2008年之前的1%逐步上升到4%以上，而这个数字在发达国家，如欧洲是15%。铁路信息化的核心是实现调度指挥智能化和建立行车安全保障体系。在信息化的总投资中，铁路安全信号系统的投资占到5%-8%左右。

Frost & Sullivan运用360度全视角研究模型，着眼于全球，综合应用行业、科技技术发展、经济、竞争环境、和行业用户等多项模块，对铁路信号联锁系统市场进行全面研究。

如上图所示，2009年中国铁路信号联锁系统市场规模达到近2亿美元，较2008年增长超过30%。Frost & Sullivan预测，到2015年，中国铁路信号联锁系统市场规模将达到近10亿美元。2007~2015年的年均复合增长率会达到近35%。 据估计，我国目前国有铁路有6000个左右的火车站，信号联锁系统技术上沿用了前苏联的继电联锁技术，逻辑模式较为简单，已经难以适应当前的运输特点，未能对列车行车安全提供更确切的保障，对于列车调车效率也存在一定的影响，必须加以升级改造，目前只有约2000个站点进行了计算机联锁系统的改造，加上未统计的工矿企业铁路和未来新建城市轨道交通站，未来市场空间巨大。

市场影响因素

驱动因素

事实上，早在2006年国家政府就在《信息产业科技发展"十一五"规划和2020年规划纲要》中将智能交通系统，“建立一个数据采集、收发、处理的综合交通信息系统平台，开发综合交通信息系统建立和系统整合技术、交通实时数据采集、融合、处理和控制技术、运载工具定位技术与智能导航技术、紧急救援管理系统技术等，提高交通系统的能力、效率和安全性。”作为发展的重点，并在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）》中进一步指出，“应重点研究开发高速轨道交通控制和调速系统，发展交通系统信息化和智能化技术，安全高速的交通运输技术。”由此看来，轨道交通安全系统朝着信息化发展是必然的趋势。

抑制因素

中国铁路信号联锁系統市场相对集中，整个市场只有四家企业获得政府授权提供信号联锁系统，它们的业务主要集中在国有铁路领域，其他的一些竞争者主要为私营企业铁路提供设备，这一块市场产品便宜，规模小很多。授权的限制和高集中度阻碍了潜在的竞争者参与到市场中来，不利于行业的发展和市场规模的扩大。

面临的挑战

在嵌入式系统的开发过程中，安全与可靠性是很重要的一个衡量标准，对于铁路信号联锁系统来说更加是这样，然而考虑到现在的系统技术的复杂度，在多数情况下，有限的时间和预算内设计出来的产品不可能完全满足客户方的需求，随着中国高铁建设进程飞速发展，对于铁路信号联锁系统的安全性要求也更加严格，目前国内的供应商开发和引进技术消化进度很难跟上高铁建设的步伐，其主要的核心技术主要来自日本和美国。

发展趋势

目前国际上通行的安全标准是IEC61508，铁路信号系统的评定标准是按照系统各功能的安全关键程度而分配相应的安全完整性等级（SIL，Safety Integrity Level），铁路信号联锁系统指定为SIL4（最高级别）。

从技术上来讲，铁路信号系统经历了机械联锁，电气装置联锁(继电联锁)两个阶段，随着计算机、微处理器系统的飞速发展，以及容错理论和技术的逐渐完善，使得计算机联锁系统成为适应今后铁路发展方向的新一代安全信号系统。伴随着铁路信号系统朝着智能化、多功能化的方向发展，整个系统的复杂度也呈指数级的增长，如何保证系统安全，难度也越来越大，为了适应此变化趋势，技术上出现了诸如2取2，2X2取2，和3取2等不同结构的冗余容错模式。随着我国铁路朝着高密度，高速方向的发展，既有的车站铁路信号联锁系统已经无法适应铁路信号对可靠性和安全性方面更高的要求，未来将会出现更先进的系统。

目前，信号系统的国产化率在列车智能化系统的各类当中是最低的，2009年信号系统的国产化率仅为55%，至今我国没有一整套完全国产化的信号系统，主要的供应商通常选择和外资公司合作开发，如：阿尔斯通，阿尔卡特、CSEE、西门子、GE、Nippon Signal, 还有 Kyosan Electric 等等。未来我国还将会引进并消化更多国外先进的技术，以满足铁道部不断提高的对于高铁建设的要求。

计算机联锁控制系统 篇12

1 硬件故障

处理硬件故障，首先要对系统设备做到全面的了解，对工作原理和易发生故障点要做到心中有数。

1.1 联锁机系统硬件故障

联锁机系统硬件故障是在工作机故障时，系统自动或人工切换至备机工作，原工作机转为备用或脱机，控制台有故障机下网的红色报警提示。若备机故障，系统将由双机工作自动降级为单机工作，控制台有故障机下网的红色报警提示，故障备机可进行脱机检修。

故障实例1

现象：某站发生联锁A机无规律偷停，即使用主机为A机时，有时突然倒至B机;使用主机为B时，联锁A机报警红灯亮，有时A机能自动启动，有时就彻底死机。

原因：联锁A机由于雷害造成驱动模块软故障，遇电压波动时，驱动模块停止输出，联锁A机安全检查程序启动，强制联锁A机停机。

处理：更换故障驱动板。

故障实例2

现象：SⅡD闪烁，SⅡ调车信号不能开放。

原因：联锁机死机。

处理：重启A、B联锁机，恢复。

故障实例3

现象：10#、28#、43#道岔不能转动，上行闭塞机复原不了，SI出发开放不了，10时25分停用。

原因：联锁机柜内驱动电源电压低，导致驱动盒不工作。

处理：更换工控机内部的故障电源模块。

1.2 输入输出接口故障

接口故障表现为计算机有输出时被控制的继电器不动作或接收不到动态信号，控制台上该设备表现为故障报警，如道岔无表示、轨道红光带等。

接口电路故障涉及到计算机接口电路和继电器电路两部分，排除接口电路故障首先要判断故障点在计算机一侧还是在继电电路一侧，其分界点为接口架的插头和插座。

判断方法是在接口插座上测量故障位的电压。正常情况下，计算机无输出时可测得+24V直流电压，有输出时可测得一个脉动的正电，电压12V左右，如此时继电器不动作则故障在继电电路一侧，如测不到上述电压，可判定故障在计算机一侧。

计算机一侧输出故障判断方法是：观察光隔驱动板上的指示灯，有输出时闪亮，表明CPU板至光隔驱动板之间电路正常，故障在驱动板输出级至接口电缆插头之间，可校核电缆是否断线或接触不良，否则更换驱动板。如果光隔输出板驱动指示灯不亮，应在监测机上查看输出命令信息是否有记录，如有记录则故障在7122板、50线扁平电缆和驱动板输入级间，可检查电缆或更换电路板排除故障;如果监测机上无记录，则联锁机故障。

输入故障查找：可先观察光隔输入板指示灯闪光，如果闪光，表明输入信号己送入输入板接收电路，故障在7122板，50线扁平电缆和输入板的输出级之间，应检查电缆或更换故障板。如果指示灯不闪光，可在接口插座端子上测量，正常应有12V～14V脉动电压，如测不到该电压，可以判定故障在组合架的接点上。

2 软件故障

控显机软件故障，主要是站场图形显示与实时不符。

故障实例1

现象：某站办理下行进I道通过进路，控制台显示进路正常，但列车实际进了3道。

原因：由于该站使用的联锁系统为较早期的版本，程序及硬件配置较低，特别是控显机主备机同时开启，经长期运行后，产生的数据较多，造成通信紊乱，致使进路乱显示。

处理：控显机采用冷备，然后定期进行倒机(后经升级软件，该故障消失)。

故障实例2

现象：某站上行4道接车，列车顺序占用进路中的轨道电路，进入4道停车，但控制台显示8DG、10DG、及4道红光带，实际车已进标。接着值班员开放S4出发信号机，该信号机室外显示绿灯，控制台显示红灯，无进路白光带，十几秒后，8DG、10DG红光带顺序消失，4道出发进路白光带及S4绿灯出现，恢复正常。

原因：控显机与联锁机通信阻塞，使控制台显示滞后。

处理：重新启动控显机，(经升级软件，该故障消失)

由以上两例软件故障看出，定期升级软件以及硬件，会减少故障的发生频率。

3 网络故障处理

DS6-11系统为多机分布式结构，系统中的各台计算机通过网络互连进行通信，网络通信故障将导致系统瘫痪。DS6-11系统采用双重冗余网络，系统中每个工控机内安装两个网卡，通过两条独立的网络电缆连接。维护人员在日常维护中通过仔细观察掌握网络状态，及时发现网络的单重故障，加以排除，保证系统的可靠性。联锁双机之间从此网络进行数据交换，通过机柜面板的指示灯状态监测双机同步情况。

3.1 网络工作状态的判断

观察控制台显示器屏幕上的指示灯及字符提示可以判断各台机器的网络工作状态。网络通信正常时，显示器上无任何提示;显示器上显示黄灯和机器名称表示该机有一个网处于下网状态;显示器上显示红灯和机器名称表示该机有两个网全部处于下网状态。

从监测机上的系统网络工作状态图判断下网节点。

从每个网卡后面的工作状态指示灯判断网卡状态。指示灯亮稳定绿灯(偶尔闪烁1、2下)表示正常，连续闪烁或灭灯表示故障。

单网故障，一般不影响系统正常运行，但应及时采取措施排除，避免故障积累，造成双网故障，导致系统瘫痪的严重后果。

3.2 网络故障的处理

1)更换网卡。更换网卡时，换上的新网卡必须正确设置网卡上的SW1、SW2、JP1～JP14，每个网卡的节点地址用SW2设置。单网卡和双网卡的SW1、SW2、JP1～JP14设置均不相同，须仔细对照换下的故障网卡，将欲换上的新网卡的SW1、SW2、JP1～JP14设成与更换下的故障网卡一致。

2) T型头和终端电阻接触不良，应重新安装牢固。

3)网络连接电缆断线。如确认检查电缆是断线，应更换电缆。

4 结论