計算機聯(lián)鎖概述

1、2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院1計算機聯(lián)鎖主講人：何朝峰2022/8/252教材車站信號自動控制王永信 中國鐵道出版社參考書：計算機聯(lián)鎖林瑜筠 中國鐵道出版社車站信號計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)徐洪澤 中國鐵道出版社車站計算機聯(lián)鎖ABC趙志熙 中國鐵道出版社計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)技術趙志熙 中國鐵道出版社2022/8/253主要內容 計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)概述 計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本原理 雙機熱備型計算機聯(lián)鎖 二乘二取二計算機聯(lián)鎖 三取二計算機聯(lián)鎖 用于平面調車的計算機聯(lián)鎖計算機聯(lián)鎖工程設計2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院42022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院5鐵路信號

2、： 指示列車及有關行車人員的一種信號或命令。信號或命令的形式： 以特定的物體的外表特征如：形狀、顏色、位置、燈光及狀態(tài)的顯示數目等。 2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院62022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院72022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院8鐵路信號的功能： 保證列車或調車作業(yè)的行車安全； 提高運輸效率； 實現運輸管理自動化、列車運行自動控制；改善鐵路員工的勞動條件。2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院9保證行車安全的措施： 起初以運營管理措施來保證行車安全； 隨著科學技術的進步轉變?yōu)橐约夹g手段保證行車安全。鐵路信號的分類：（按應用

3、場所分類） 車站信號控制系統(tǒng)； 區(qū)間信號控制系統(tǒng)； 編組站調車控制系統(tǒng)； 鐵路行車安全指揮系統(tǒng)以及列車運行自動控制系統(tǒng)。2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院10進路：列車或調車車列由某一指定地點運行至另一地點所經過的路段。平行進路：兩條沒有共同的路段的進路。兩條進路可以同時建立。敵對進路：用道岔位置不能間接控制的兩條進路。兩條進路不能同時建立。聯(lián)鎖定義：保證行車安全，信號、道路與進路之間以技術手段保持的一定制約關系和操作順序。信號機信號機道岔道岔聯(lián)鎖系統(tǒng)進路2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院12保證行車安全的措施：保證列車或調車車列在其進路上運行的安全。 采取的措

4、施： 當進路空閑 道岔位置正確 敵對進路未建立三個條件都滿足時，防護進路的信號機才允許開放。進路建立進路選擇道岔控制進路鎖閉信號控制1、操作規(guī)范2、空閑狀態(tài)3、征用標志4、狀態(tài)記錄1、為下一步開放信號創(chuàng)造條件2、萬一信號不能開放，則可用其他方式指揮仍安全發(fā)生異常情況應及時關閉2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院14 進路選擇 進路建立 進路鎖閉 開放信號 正常解鎖 自動解鎖 調車中途返回解鎖 進路解鎖 取消進路 非自動解鎖 人工解鎖 故障解鎖 進路控制過程2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院15各種技術及相應的器材： 進路空閑的檢測技術。 DGJ進路空閑；DGJ進路

5、占用。 道岔控制技術。 由動力轉轍機及其控制電路實現。 信號控制技術。 XJ信號開放；XJ信號關閉。 聯(lián)鎖技術。 實現三項聯(lián)鎖條件的技術。 故障安全技術。 實現故障導向安全的技術。系統(tǒng)的安全性：功能安全，即系統(tǒng)在無故障地正常工作中用保證行車安全的功能。技術安全，即系統(tǒng)發(fā)生故障后其后果仍能導致行車安全。鐵路信號系統(tǒng)無故障故障安全2022/8/2517第一章 計算機聯(lián)鎖概述 計算機聯(lián)鎖是用微型計算機和其他一些電子、繼電器件以及各種計算機軟件組成的具有故障-安全性能的實時控制系統(tǒng)。計算機聯(lián)鎖的定義計算機聯(lián)鎖用微型計算機對車站值班人員的操作命令與現場實際狀態(tài)的表示信息進行邏輯運算，從而實現對信號機、道

6、岔及進路進行集中控制和聯(lián)鎖的車站聯(lián)鎖設備。微機聯(lián)鎖軟硬件實現聯(lián)鎖的邏輯關系采用積木式的軟硬件大量減少人為工作動作速度快，信息量大，可控性強通用性強，適應改擴建，修改容易節(jié)約成本，提高安全性和可靠性2022/8/2519層次結構第一節(jié) 車站聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本結構車站聯(lián)鎖的層次結構人機會話層操作人員通過操作向聯(lián)鎖機構輸入操作信息并接受聯(lián)鎖機構輸出的反映設備工作狀態(tài)和行車作業(yè)的表示信息。聯(lián)鎖機構系統(tǒng)核心，實現聯(lián)鎖功能，必須具有故障安全性能。其根據聯(lián)鎖條件，對輸入的操作信息和狀態(tài)信息，以及聯(lián)鎖機構的當前內部信息進行處理，改變內部信息，產生相應的輸出信息，即控制命令，并交付監(jiān)控層控制電路予執(zhí)行。監(jiān)控層接受上

7、層信號控制命令和道岔控制命令，并向聯(lián)鎖層傳輸信號、道岔、軌道電路的狀態(tài)信息，其控制電路必須時故障安全的。2022/8/25212022/8/25222022/8/25232022/8/2524二、操作表示機顯示2022/8/2525顯示界面1站場圖形系統(tǒng)狀態(tài)信息欄功能菜單欄彈出窗口鼠標指針報警信息提示信息延時信息聯(lián)機信息防護道岔位置提示信息2022/8/25262022/8/25272022/8/25282022/8/25292022/8/25302022/8/25312022/8/2532 聯(lián)鎖機構的輸入和輸出信息具有兩種性質： 開關性和安全性。 開關性： 操作輸入信息、狀態(tài)輸入信息 表示輸

8、出信息、控制輸出信息安全性：根據信息與行車安全的關系界定。2022/8/2533非安全信息：與安全無關的信息， 操作輸入信息、表示輸出信息。安全信息：與安全有關的信息， 狀態(tài)輸入信息、控制輸出信息。2022/8/2534 安全信息有兩個狀態(tài)： 一個狀態(tài)允許車輛運行 危險側信息； 一個狀態(tài)禁止車輛運行 安全側信息。 安全性信息必須遵守故障安全原則。2022/8/25352022/8/2536 軌道電路的作用1、監(jiān)督列車的占用，反映線路的空閑狀況，為開放信號，建立進路或構成閉塞提供依據；2、傳遞行車信息，如移頻自動閉塞利用軌道電路傳遞不同的頻率信息來反映列車的位置，決定通過信號機的顯示或決定列車運

9、行的目標速度，從而控制列車運行。 2022/8/2537 軌道電路的應用 下行向IIIG接車 信號開放： 三項聯(lián)鎖條件滿足（1DGJ、5-9DGJ；1、5、9道岔位置正確；敵對進路未建立）2022/8/2538計算機聯(lián)鎖的故障安全因為通用電子器材本身并不具有故障狀態(tài)的不對稱性，所以要采取保障措施。故障安全保障措施涉及行車安全的信息代碼可以在故障或干擾時能被檢測出，或安全側代碼概率大代碼畸變或迷路時，系統(tǒng)不得產生危險側輸出涉及行車安全的信息代碼在傳輸中，不至于因故障到達錯誤目的地，或可以被檢測出2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院40第二節(jié) 計算機聯(lián)鎖的特點計算機聯(lián)鎖與繼電集中聯(lián)鎖

10、的主要區(qū)別 車站值班員的操作命令和現場監(jiān)控設備的表示信息的邏輯運算的方式 信息傳輸通道 信息顯示 積木式的模塊化結構和硬件結構 二、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)和電氣集中聯(lián)鎖系統(tǒng)的比較控制臺記錄電路表示燈電路選擇組電路執(zhí)行組電路道岔控制電路信號機點燈電路GJ電路聯(lián)鎖機（聯(lián)鎖層）輸入、輸出設備上位機（人機對話層）道岔控制電路信號機點燈電路GJ電路（控制層）也稱監(jiān)控機或操作表示機也稱下位機2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院422022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院43顯示界面1站場圖形系統(tǒng)狀態(tài)信息欄功能菜單欄彈出窗口鼠標指針報警信息提示信息延時信息聯(lián)機信息防護道岔位置提示信息2022

11、/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院442022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院45計算機聯(lián)鎖的功能聯(lián)鎖控制功能：進路控制；信號開放、關閉；道岔單獨操作、鎖閉、解鎖顯示功能：站場基本圖形顯示；現場信號設備狀態(tài)顯示；值班員按壓按鈕動作的確認顯示；聯(lián)鎖系統(tǒng)工作狀態(tài)、故障報警顯示；時鐘顯示、漢字提示等記錄存儲和故障檢測與診斷功能：系統(tǒng)可按時間順序自動記錄和存儲值班員按鈕操作情況、現場設備動作情況和行車作業(yè)情況；提供圖像再現功能；實現進路存儲和自動辦理；具有集中檢測和報警功能結合功能：利用標準化通信接口板，網絡接口板，可以直接與現代化信息處理系統(tǒng)相聯(lián)結進行數據交換 計算機聯(lián)鎖的優(yōu)越性

12、技術上：進一步完善了聯(lián)鎖控制功能；可靠性、安全性高；靈活性大；便于系統(tǒng)維護經濟上：可以降低設備投資成本；重量輕、體積小，可節(jié)省基本建設費用 計算機聯(lián)鎖的技術實現特點 人機對話設備已經由傳統(tǒng)的控制臺、控制盤，改為數字化儀、鼠標、大屏幕顯示器等，使系統(tǒng)操作更簡單，顯示清晰、直觀，顯示內容更為豐富。系統(tǒng)軟硬件設計全部都采用模塊化結構，可根據需要靈活應變。采用高可靠、故障安全硬件結構聯(lián)鎖軟件設計為雙程序設計，兩套程序采用分層結構，程序和數據運用冗余編碼技術使得危險側故障降到最低。信息傳輸方面，采用同步或異步通信方式，確保信道安全可靠。為了提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，采取了必要抗干擾措施。系統(tǒng)功能齊全，除聯(lián)鎖外

13、，還要有顯示、檢錯、診斷、存儲記錄等功能。預留有與其他自動化設備相連的接口。 2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院49第三節(jié) 計算機聯(lián)鎖的發(fā)展 石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院501、國內計算機聯(lián)鎖的發(fā)展-三個階段第一階段自主研發(fā)DS6-30、TYJL-I、TYJL-II、DS6-11、JD1A、TYJL-2000、CIS-1、TYJL-III；全套引進SSI、VPI、K5、ACC、 SIMENS-W、 EBILOCK850；第二階段引進核心硬件進行系統(tǒng)集成TYJL-TR9、DS6-20、DS6-K5B、EI32-JD、TYJL-ECC、TYJL-ADX第三階段-約自2004年開

14、始，以列控中心等技術為標志2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院512、國內計算機聯(lián)鎖的發(fā)展-自主研發(fā)回顧通號公司研究設計院的DS6-30計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)_1984年南京梅山礦井試驗，1986年太鋼配料站開通，國內第一個計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。鐵科院通號所的TYJL-I計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)_1989年鄭州北編尾開通，國鐵上第一個計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。鐵科院通號所的TYJL-II計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)_1993年哈爾濱平房站開通，我國第一個雙機熱備計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院522、國內計算機聯(lián)鎖的發(fā)展-自主研發(fā)回顧1995年南昌向塘客站應急_鐵科院TYJL-II型計算機聯(lián)鎖

15、系統(tǒng)，國內第一個樞紐客站的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。1997年阜陽樞紐四個場應急工程 _鐵科院TYJL-II型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，國內第一個全部采用計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的鐵路樞紐。1999-2000年武廣線_鐵科院TYJL-II型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，國內第一條采用計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的干線鐵路。2004年廣州北站_ TYJL-III型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，第一個國產二乘二取二計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院533、國內計算機聯(lián)鎖的發(fā)展-全套引進回顧英國西屋公司的SSI計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)-86年開始，原定鄭州局小李莊。因系統(tǒng)只允許有五條長調車進路，若增加需擴展計算機容量，且所需甚巨。擱置數年后移至長調

16、車進路不足五條的丁營站。美國GRS公司的VPI計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)-91年廣州局紅海站開通，我國鐵路干線上的第一個計算機聯(lián)鎖系統(tǒng) 。日本京三制作所的K5型二乘二取二計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)-96年濟南局周村站開通。2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院543、國內計算機聯(lián)鎖的發(fā)展-全套引進回顧意大利安薩爾多公司的ACC三重冗余計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)-96年京九線南北兩段共開通13個站。德國西門子公司的SIMENS-W型三重冗余計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)-98年京九阜陽樞紐開通四個場。瑞典ABB公司的EBILOCK850型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)-96年開始引進，北京局百子灣，至今未能開通。2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與

17、電子工程學院555、國內計算機聯(lián)鎖的發(fā)展-第一階段概括自主研發(fā)：雙機熱備計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)TYJL-II、DJS6-11、JD-1A和CIS-1規(guī)模上道；計算機聯(lián)鎖研發(fā)單位逐步成熟，穩(wěn)定發(fā)展；行政管理制度特許/行政許可、鐵道部和路局的管理制度等逐步完善；標準的制定與完善、檢驗檢測機制和機構的建立與健全； 國內計算機聯(lián)鎖的發(fā)展-第一階段概述特許制度4+4+1認定研發(fā)單位-鐵科院、通號公司設計院、卡斯柯和北方交大認定生產工廠-上海通信工廠、沈陽信號工廠、北京信號工廠和成都信號工廠建立檢驗站-鐵路車站計算機聯(lián)鎖檢驗站上海鐵道學院產品特許證管理制式測試-標準站聯(lián)鎖軟件測試電磁兼容及防雷測試鐵道部鑒定/審查

18、國內計算機聯(lián)鎖的發(fā)展-第一階段概述特許證頒發(fā)2002年四月全路電務工作會議 國產雙機熱備制式：北方交大JD-1A、鐵科院TYJL-II、通號公司DS6-11首批獲證卡斯柯VPI/CIS-1獲證軟件測試制度出廠測試年度抽檢測試完善標準站測試2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院585、國內計算機聯(lián)鎖的發(fā)展-第一階段概括全套引進：完全由外商作為系統(tǒng)承包商，全套引進國外的軟硬件系統(tǒng)，由我方配合外方實現應用程序的編制修改和系統(tǒng)的工程開通。ABB公司未能開通，西屋公司勉強開通后下道安薩爾多公司開通的京九13個站已被替換為國產聯(lián)鎖系統(tǒng)。紅海站改造， GRS公司的VPI聯(lián)鎖下道；阜陽樞紐改造，西

19、門子SIMENS-W聯(lián)鎖被替換為TYJL-II型聯(lián)鎖；周村站改造京三K5被替換為DJS6-K5B型聯(lián)鎖2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院59全套引進：此種方式未能取得進一步的發(fā)展，已開通系統(tǒng)幾乎已全部下道。我國鐵路聯(lián)鎖邏輯復雜 -站場復雜、運用情況復雜； -考慮防護人為錯誤因素多； -聯(lián)鎖技術條件文字簡練，很多關鍵細節(jié)實際以電路為準工程運作，特別是軟件工程運作方式差異巨大 -需求描述缺失，表述不清、不完整；ABB -工期計劃性差，時間緊；改造頻繁，過渡工程多；國外公司改造費用昂貴，時間周期長。2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院604、國內計算機聯(lián)鎖的發(fā)展-引進集

20、成回顧鐵科院通號所的TYJL-TR9核心硬件采用TRICON三重冗余容錯控制器，1996年在哈爾濱鐵路局密山車站首次開通使用。通號公司研究設計院的DS6-20采用美國GE公司的三重冗余GENIUS系統(tǒng)構成 ，曾開通了6個站場。通號公司研究設計院的DS6-K5B采用日本京三K5的核心硬件，2001年在蘭州局隴西站開通了第一個車站。2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院614、國內計算機聯(lián)鎖的發(fā)展-引進集成回顧北京交通大學的EI32-JD _采用日本信號二乘二取二冗余結構的EI-32系統(tǒng)的核心硬件，2003年6月在北京局張辛車站開通了第一個車站 。鐵科院通號所的TYJL-ECC _引進

21、西門子最新的ECC三重冗余聯(lián)鎖系統(tǒng)的核心硬件 ，2003年8月在蘭州交接站開通了第一個站場 。鐵科院通號所的TYJL-ADX_引進日立公司的ADX二乘二取二計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的核心硬件，2004年11月在哈爾濱局樺南站開通了第一個車站 。2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院625、國內計算機聯(lián)鎖的發(fā)展-第二階段概括引進核心硬件二次開發(fā)：購買國外的核心硬件和系統(tǒng)平臺軟件進行二次開發(fā)，移植自主開發(fā)的應用軟件并配套輔助系統(tǒng)，完全由我方作為系統(tǒng)承包商，外方起供貨商和技術支持的作用。參與了第一階段全套引進的安薩爾多、西屋等公司選擇退出；而西門子和日本京三等公司改變了合作方式，參與了第二階段的引

22、進合作。 國鐵干線全面采用。2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院635、國內計算機聯(lián)鎖的發(fā)展-第三階段功能上列控中心技術發(fā)展契機站區(qū)一體化系統(tǒng)技術上借鑒引進系統(tǒng)，自主開發(fā)易于達到高安全性的、采用整體硬件安全冗余結構的高等級計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)；采用安全信息傳輸技術及分布智能化技術；全電子化管理上進一步標準化和規(guī)范化、健全維護維修體制、完善測試檢驗制度；逐步建立認證體系起始標志：2004年在北京召開的國際鐵路聯(lián)盟UIC大會，正式宣布確立CTCS體系2007年4月大提速順利實施標志既有線列控系統(tǒng)集成創(chuàng)新成功客運專線列控中心的研發(fā)既有線列控系統(tǒng)的集成創(chuàng)新、列控中心的自主研發(fā)CTCS-2級列控

23、系統(tǒng) -基于軌道電路加點式應答器傳輸列車運行許可信息并采用目標距離模式監(jiān)控列車安全運行 -系統(tǒng)主要由車站列控中心、軌道電路、應答器、車載設備等構成國內計算機聯(lián)鎖的發(fā)展第三階段 - 既有線列控系統(tǒng)集成創(chuàng)新 應答器 -技術引進歐洲標準應答器 L E U -技術引進外國公司進行了“透明化”改造車載設備-技術引進外國公司進行集成和適應性改進軌道電路-ZPW-2000既有設備原型為UM71列控中心-自主研發(fā)關鍵結合部采用了歐洲標準和國外企業(yè)標準報文定義-ERTMS/ETCS的報文結構；CTCS-2報文定義和編制原則歐標FFFS編碼策略（Form Function Specification Coding

24、 Strategy）與LEU的安全通信協(xié)議：Alstom的FSFB/2(Fail Safe Field Bus） CSEE的SACEM二乘二取二硬件安全冗余結構的系統(tǒng)平臺鐵科、通號院、卡斯科、和利時均采用了自主研發(fā)的平臺國內計算機聯(lián)鎖的發(fā)展第三階段 - 客專列控中心的研發(fā)既有線列控中心-根據進路狀態(tài)、線路參數、限速命令等產生進路及限速等相關控車信息，通過有源應答器傳送給列車。主要實現對有源應答器報文的存儲與控制客運專線列控中心-根據軌道電路、進路狀態(tài)、線路參數、限速命令等信息產生行車許可，通過軌道電路及有源應答器將行車許可傳送給列車。有源應答器報文的存儲與控制軌道電路編碼區(qū)間信號機點燈控制站間安全信息傳輸等國內計算機聯(lián)鎖的發(fā)展第三階段 -站區(qū)一體化已進行的相關基礎工作：鐵科院ZQY-I站區(qū)一體化系統(tǒng)武九線葛店、新店、何劉三站三區(qū)間，2005年全面開通聯(lián)鎖區(qū)間一體化軌道電路編碼區(qū)間信號機點燈控制站間安全信息傳輸試驗通號公司武康線下辛店站2007年開通站內區(qū)間同制式軌道電路軌道電路編碼2022/8/25石家莊鐵道大學電氣與電子工程學院69概述 車站聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本結構 1計算機聯(lián)鎖的特點2計算機聯(lián)鎖的發(fā)展3三、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的功能結構計算機聯(lián)鎖：以計算機技術為核心，采用通信技術、可靠性與容錯技術以及故障-