《计算机联锁》林瑜筠，吕永昌主编|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《计算机联锁》

【作　者】林瑜筠，吕永昌主编

【页 数】 308

【出版社】 北京：中国铁道出版社 , 2018.01

【ISBN号】978-7-113-24024-0

【价 格】52.00

【分 类】计算机应用－铁路信号－联锁

【参考文献】 林瑜筠，吕永昌主编. 计算机联锁. 北京：中国铁道出版社, 2018.01.

图书封面：

图书目录：

《计算机联锁》内容提要：

本书全面系统地阐述车站计算机联锁的基本知识和基本组成。在介绍计算机联锁的基本原理后，对我国铁路使用的TYJL-Ⅱ型、JD-IA型、VPI型、EI32-JD型、DS6-K5B型、DS6-60型、iLOCK型、TYJL-ADX型等计算机联锁的特点、硬件组成和软件简介、维修及故障处理逐一进行较为详细的介绍。

《计算机联锁》内容试读

第一章计算机联锁概述

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，计算机联锁技术已趋成熟，应用越来越广泛。由于计算机在逻辑运算和信息处理方面具有很强的功能，非常适用于车站联锁。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一安全性能的实时控制系统，安全可靠、处理速度快，与继电集中联锁相比有十分明显的技术经济优势，无论在安全性、可靠性、经济性等方面都是继电集中联锁无法比拟的，具有独特的优点，而且设计、施工、维修和使用大为方便。计算机联锁具有广阔的发展前景，是车站联锁设备的发展方向。计算机联锁是信号设备采用计算机的重要突破口，它的研制成功和推广使用使铁路信号自动控制进入了一个新阶段。

第一节车站联锁系统的基本结构组中中弱，

车站联锁系统是实现联锁功能的系统，它以进路控制为主要内容。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方面都在不断地演变和完善。

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一、车站联锁系统的层次结构

现代车站联锁系统是以色灯信号机、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，并集中控制信号机和转辙机的系统

根据系统各主要部分的功能和设置地点的不同，系统一般分为人机会话层、联锁层、监控层（或称执行层）和室外设备层，其层次结构如图1-1所示。中0球从

人机会话设备

人机会话层

中

联锁机构

联锁层

地复州资

信号点灯电路

道岔控制电路

轨道电路

监控层

室外设备层

图11车站联锁系统的层次结构

·1·

人机会话层的设备设于车站值班室。人机会话层的功能是车站值班员通过其进行操作，向联锁层输入操作信息，接收联锁层输出的反映设备工作状态和行车作业情况的表示信息

联锁层是车站联锁系统的核心，联锁层设备设在车站信号楼的机械室内。它的功能是实现联锁。联锁层除接收来自人机会话层的操作信息外，还接收来自监控层的反映信号机、转辙机和轨道电路状态的信息，然后根据联锁条件，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，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。联锁层所处理的信息都是二值逻辑信息（即都是开关量），因此，联锁层又是逻辑处理（或运算）机构。联锁层必须具有故障一安全性能。

195:监控层指联锁层与各个监控对象之间的控制电路这一层，其主要功能是：接收来自联锁层的信号控制命令，改变信号显示：接收来自联锁层的道岔控制命令，动作转辙机，驱动道岔转换；向联锁层传输信号状态信息、道岔状态信息，以及轨道电路状态信息这些分别通过信号控制电路、道岔控制电路和轨道电路来实现，这些电路必须是故障一安全的

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二、继电集中联锁和计算机联锁酸：计一

车站联锁设备经历了从机械联锁到继电联锁的发展过程，并进行过电子联锁的试验，目前正在向计算机联锁发展。随着微电子技术、计算机技术、信息技术、容错技术的发展，用计算机来实现车站信号控制的计算机联锁系统得到了广泛的应用。

继电集中联锁的人机会话层一般采用单元控制台，联锁层和监控层均采用继电电路。

计算机联锁的人机会话层一般采用控制和表示分开的方式，控制部分采用鼠标等，

显示部分采用LCD显示器：联锁层采用计算机：监控层一般采用继电电路

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三、对继电集中联锁的再认识同的法城置体

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自从继电集中联锁出现以后，在全球范围内得到广泛的应用，对于保证行车安全提高运输效率起到了非常显著的作用。

继电集中联锁采用继电电路来实现信号、道岔和进路之间的联锁关系，把全部道岔、进路和信号集中起来控制和监督，在一定程度上实现了站内行车指挥的自动控制，能准确及时地反映现场行车情况，不再需要分散控制时所需的联系时间，而且完全清除了因联系错误而引起的事故，因而大大提高了行车安全程度和作业效率，并且极大地改善了行车人员的劳动条件。继电集中联锁具有性能比较稳定、操作简便、办理迅速、表示完善、安全可靠等一系列优点。

但是，由继电电路构成的继电集中联锁由于其自身的技术原因，有以下缺点：

·2

①功能不够完善，特别是人机对话功能贫乏，也比较难于增加或扩展其他功能。

②不便于和现代化的信息处理系统相连接。例如，用计算机实现的旅客向导系统列车调度指挥系统、调度集中系统不可能利用标准化的通信接口板/网卡与之相连接。

③由于专用继电器价格逐渐上涨而大规模集成电路价格日趋下降，使得继电集中联锁的造价相对较高，继电集中联锁系统要使用更多的电缆、占地面积大、标准化程度比较低、维修工作量大，在经济方面没有任何优势

因此，在铁路运输和铁路科技迅猛发展的形势下，继电集中联锁已经失去了它的技术优势，必然被新型的车站联锁设备一计算机联锁所取代。

第二节计算机联锁的特点

计算机联锁，通常采用通用的工业控制计算机，由一套专用的软件来实现车站信号、进路、道岔间的联锁关系，进行联锁关系的逻辑运算和判断。这就使得计算机联锁与继电集中联锁有着明显的区别，也使得计算机联锁具有显著的优点。

一、计算机联锁与继电集中联锁的主要区别

计算机联锁与传统的继电集中联锁的主要区别在于：

1.利用计算机对车站值班员的操作命令和现场监控设备的表示信息进行逻辑运算后，完成对信号机、道岔及进路的联锁和控制。

2.用LCD屏幕显示代替继电集中联锁的表示盘，大大缩小了体积，简化了结构，

方便了使用，提供了比较友好的人机交互环境，可提供比继电集中联锁更丰富的信息和表现形式（例如光带、图形、音响和语音等）。

3.采用积木式的模块化软件和硬件结构，便于站场变更，并容易实现故障控制、分析等功能。

在计算机联锁里，就没有到发线出岔、千分之六下坡道延续进路、非进路调车等结合电路的概念，也不存在方向电路、方向电源的电路层次结构，对于长进路一次解锁、调车中途返回解锁等都能方便而合理地实现。

二、计算机联锁的优点

与继电集中联锁相比，计算机联锁具有以下显著优点：

1.进一步提高了安全性、可靠性

继电集中联锁只能在元器件的可靠性上下功夫，系统的可靠性就受到限制。例如，轨道电路不良，只能对轨道继电器提出种种要求，而系统仅能做到三点检查。计算机联锁就灵活得多，它能连续检查列车头部和尾部的位置，可以防止由于轨道电路分路不良造成的错误动作和漏解锁。计算机联锁采用冗余技术，增加了系统的可靠性。如软件

。3

冗余技术，对每台计算机设计两组程序，由于它们的数据结构不同，两组程序存入存储器的区域也不相同，两组程序以不同的步骤运算，对硬件的故障很容易发现，从而提高了系统的可靠性，同时因两组程序对外界干扰有不同的反应，通过比较电路很容易发现，即增加了抗干扰功能，外部比较器则采用故障安全元件。因此，计算机联锁系统的可靠性比继电集中联锁高不少。

2.增加和完善了功能

继电集中联锁虽然不断改进和完善，但受到继电器电路的限制或由于费用昂贵等原因，在联锁功能方面仍存在不足。例如，由于轨道电路的误动而造成进路错误解锁的可能性仍然存在，以致妨碍进路的预排；再如，在转线调车作业过程中，如果调车车列越过折返信号机而继续前进，折返信号机前方的道岔区段有可能正常解锁，而折返信号机开放时，又不能将该解锁的道岔区段加以锁闭，可能危及行车安全。目前只能由调车员指示调车机车在车列刚刚全部越过折返信号机时立即停车来保证安全。此外，在折返调车作业过程中，机车只能在禁止调车的信号显示下运行（折返信号机前方的同向调车信号机在关闭状态)，这不够严密。这些缺点，在计算机联锁系统中，可以用较少的硬件投资和发挥软件的作用加以克服

因为计算机具有工作速度快、信息量大的特点，所以计算机联锁很容易实现自动控制功能，还能安全地实现自动选路、储存进路、平面溜放等继电集中联锁无法完成的功能。运行图变更时，还能自动选择最佳方案。计算机联锁不仅可以扩大控制范围，适用于任何规模的车站（尤其是大型枢纽及远离咽喉区的信号设备的控制等），而且还可以利用计算机进行站内行车业务管理，以提高工作效率。屏幕显示也较传统的表示盘灵活方便。

简化操作手续和减少人工直接干预，以减少和防止操作失误，是提高作业效率的重要途径。计算机联锁系统为提高办理列车进路的自动化程度创造了条件。例如，可将接发车计划（包括车次号、到发股道、到发时间以及车站出人口等）预先存在计算机中，利用车次号系统选择接车进路，利用列车接近车站的信息确定办理进路的时机。对于发车进路来说，由于涉及列车始发、旅客乘降、货物装卸等情况，在办理方式上可以采取人工、定时和按计划自动办理等

在行车信息管理方面，计算机联锁可以向旅客服务系统（例如广播、车次到发显示

牌等)、列车运行监视系统以及TDCS/CT℃系统提供信息。由于这类系统日趋计算机

化，系统之间就容易结合。组建成广域网后便于和CTC、TDCS等结合。

计算机联锁还能很方便地进行自身的管理，包括对操作人员的操作、设备工作情况的记录和打印，对电子器件、信号设备的检测、诊断，并具有保存、查询、打印记录信息和再现等功能。自动监测功能能及时发现故障，确定故障位置。建成广域网后便于实现远程诊断功能。

·4·

3.方便设计

计算机联锁使设计工作为之一新。由于其采用模块结构，容易实现标准化，进一步提高了工厂化施工的程度。它将车站联锁的逻辑编成程序，不论站场如何变化，或遇到任何类型的站场，都不需重新改变硬件系统，只要补充和改变程序，即可满足联锁的要求，便于站场改造。它采用标准接口，不需增加设备就可以和其他自动化系统结合。采

用辅助设计系统(CAD),线路图和进路表等车站固有的联锁条件以人机对话的形式输

入后，即可自动做成联锁图表和数据外存。果

4.省工省料，降低造价

继电集中联锁全部采用继电器，组合间配线复杂，特别是信号楼和现场设备间所用电缆很多。由于计算机联锁采用微机，用它取代成千上万台继电器，而且其价格日益低廉。计算机联锁的室内设备的体积远小于继电集中联锁，可大大节约占地面积，也降低了工程造价。计算机联锁减少了系统的设计、施工和维护的工作量，这些都降低了造价。

此外，计算机联锁易于实现标准化，可缩短设计周期和施工周期，并可降低设计、施工、维护费用。由于施工、改建和故障修复时间的缩短，减少了对运输的干扰，其经济效果是显著的。计算机联锁之所以能付诸实用，经济合理是重要原因。

最重要的是，计算机联锁系统为铁路信号向智能化和网络化方向发展创造了条件。

第三节计算机联锁的发展

一、计算机联锁的发展概况

20世纪60年代中期，有些国家从设计可靠的计算机硬件入手，应用故障一安全元器件构成计算机，但因价格昂贵，没有得到推广。70年代后期，随着计算机尤其是微机的迅速发展和推广使用，以及可靠性技术的进步，各国相继研究计算机联锁，从软件入手，采用通用计算机，通过软件冗余来实现故障一安全。

我国第一个计算机联锁于1984年在梅山铁矿地下运输线上正式开通，后陆续在冶金、矿山等铁路试用。1989年在编组站峰尾开通，首次应用于国家铁路。1993年开始在铁路干线采用计算机联锁。但是1997年以后，许多单位纷纷开发计算机联锁，在未进行任何技术审查和许可的情况下盲目上道，一度形成无序发展的局面。1998年铁道部决定整顿，加强计算机联锁的上道管理，实现“三证”制（即：制造特许证、制式检测合格证、产品合格证)，确保计算机联锁积极、稳妥、健康地发展。

中国铁道科学研究院通信信号研究所研制的TYJLⅡ型、TY叮LTR9型计算机联

锁系统于1997年12月通过铁道部的技术鉴定；北京全路通信信号研究设计院研制的

DS6-11型和DS6-20型计算机联锁系统于1999年1月通过铁道部技术鉴定；北京交通

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大学研制的JD-IA型计算机联锁系统于2000年1月通过铁道部技术鉴定；卡斯柯信

号有限公司的VPI型计算机联锁系统于2000年8月通过铁道部技术鉴定，允许它们

上道使用。

在此过程中，还相继引进美国、英国、德国、日本、意大利的计算机联锁共20多个站。由于各方面的原因，主要是不适应我国铁路运输和联锁的特点，大多数不理想。

在计算机联锁的发展过程中，先是自行研制双机热备结构，只有VPI型计算机联

锁系统是引进后进行二次开发。后来则采用引进和开发相结合的方法研制二乘二取二

结构，如DS6-K5B型、EI32-JD型、TYJL-ADX型计算机联锁系统都是国外的硬件、国

内的软件，既提高了系统的可靠性，又适应我国铁路运输和联锁的具体情况。近来，则

发展国产化的二乘二取二结构，如LOCK型、DS6-60型、TYJLⅢ型。

进入21世纪后，我国的计算机联锁发展非常迅速，而且不再采用继电联锁。目前，已有近70%的车站采用计算机联锁。城市轨道交通和企业专用铁路也都采用」

计算机联锁的发展要进一步提高设备软、硬件标准和安全、可靠性水平，逐步统一为二乘二取二的体系，统一操作方法，统一操作界面，统一外特性端子使用」

二、计算机联锁技术的发展

1.冗余技术的发展

最早出现的计算机联锁曾采用单机结构或双机冷备结构，其可靠性和安全性远远不能满足车站联锁的严格要求。

于是，改为双机热备结构，即由两个CPU执行功能相同而编码各异以及诊断程

序，来提高计算机联锁的可靠性和安全性。有一阶段，我国大部分计算机联锁是双机热

备结构。但是，双机热备系统用一个CPU输出，安全程度不够，还存在着双机切换的

问题，切换失败将产生危险后果。目前，除VPI型外，其他双机热备结构的计算机联锁

已不再生产。

与此同时，开发了采用屏蔽冗余技术的三取二系统，三个CPU运算结果两两进行

比较，产生危险输出的可能性极小。但是，三取二系统存在着不能停机检修的问题，不适用现场脱机模拟联锁测试的需求，因此停止发展。

随着铁路提速和高速铁路的建设，对于计算机联锁安全性、可靠性提出了更高的要

求，又推出二乘二取二系统，由两个CPU构成一个子系统执行联锁任务（主机），另两

个CPU处于热备状态（备机），这就大大提高计算机联锁的可靠性和安全性，而且方便

维修。当前，新建铁路和既有线的技术改造都必须采用二乘二取二系统，不再采用双机热备系统和三取二系统

2.计算机技术的发展

早期的双机热备计算机联锁采用的是通用的工业控制机，例如DS611型最早采

6。

···试读结束···