計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計

計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計摘要：計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是應(yīng)用在鐵路信號控制領(lǐng)域，用以保障行車安全和提高運輸效率的車站信號控制系統(tǒng)。它是用微型計算機和繼電器件組成具有“故障—安全”性能的實時控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對道岔、進路、信號機聯(lián)鎖的控制。本文以虛擬車站-古浪車站信號平面布置圖為依據(jù)，應(yīng)用VC++開發(fā)工具，對其上行咽喉聯(lián)鎖系統(tǒng)進行設(shè)計。該系統(tǒng)完成了信號機的布置，具有進路辦理、解鎖和道岔的單鎖、單解等計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的控制功能。關(guān)鍵詞：計算機聯(lián)鎖，VC++，控制·引言隨著鐵路運輸朝著高密、重載及高速的方向發(fā)展，既有的車站鐵路信號聯(lián)鎖裝置已無法適應(yīng)鐵路信號對可靠性與故障—安全性的更高要求。就技術(shù)方面而言，鐵路信號系統(tǒng)已經(jīng)歷了機械聯(lián)鎖、電氣聯(lián)鎖(繼電聯(lián)鎖)等兩個階段，目前在我國干線鐵路或企業(yè)自備鐵路上所使用的聯(lián)鎖系統(tǒng)絕大多數(shù)仍為繼電聯(lián)鎖系統(tǒng)。70年代末期新型微處理器的出現(xiàn)以及容錯理論與技術(shù)的逐步完善，激勵人們以微型計算機為核心構(gòu)成計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是一種以計算機為主，再加其他一些電子、繼電器件及計算機軟件組成的具有故障—安全性能的實現(xiàn)車站聯(lián)鎖的系統(tǒng)。尤其是隨著可靠性和容錯技術(shù)的發(fā)展和研究，計算機聯(lián)鎖技術(shù)日趨成熟，并大力推廣使用。1.計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和功能計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第1頁。計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第1頁。1.1計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)以色燈信號機、動力轉(zhuǎn)轍機和軌道電路作為室外三大基礎(chǔ)設(shè)備，以電氣設(shè)備或電子設(shè)備實現(xiàn)聯(lián)鎖功能以及采取集中控制方式對信號機和道岔進行控制的系統(tǒng)，其基本層次結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。圖1.1聯(lián)鎖系統(tǒng)的一般層次結(jié)構(gòu)圖相比電氣聯(lián)鎖系統(tǒng)，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的人際會話層的接口設(shè)備既可以用專用控制臺，也可以用計算機接口設(shè)備，如鼠標器、圖形輸入板、鍵盤以及顯示器等。聯(lián)鎖機構(gòu)是由計算機構(gòu)成的，多采用工業(yè)控制用的微型計算機構(gòu)成的聯(lián)鎖機構(gòu)，成為聯(lián)鎖機。1.1計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)聯(lián)鎖與進路控制在鐵道部頒布的《鐵路信號名詞術(shù)語》中，聯(lián)鎖的定義是“通過技術(shù)方法，使信號、道岔和進路必須按照一定程序并滿足一定條件，才能動作或建立起來的相互關(guān)系”。一是說，為保證車站行車安全，必須制定一系列聯(lián)鎖規(guī)則以約束信號、道岔與進路的動作與建立；二是說，必須以技術(shù)手段實現(xiàn)這些規(guī)則。下面以一條進路的控制作詳細說明。進路分為列車進路和調(diào)車進路，它們的控制過程基本是一樣的。一條進路的控制過程可分為進路建立(辦理)和進路解鎖兩個階段。計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第2頁。計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第2頁。一．進路建立進路建立分解為進路選擇、道岔控制、進路鎖閉和信號控制4個進程。(1)進路選擇進路選擇的基本任務(wù)如下：(a)檢查操作人員的操作手續(xù)是否符合操作規(guī)范；(b)檢查所選進路是否處于空閑，其敵對進路是否已實現(xiàn)建立；(c)對于所選出的進路信號所涉及的信號、道岔和軌道電路(以后統(tǒng)稱它們?yōu)楸O(jiān)控對象)分別設(shè)置征用信號，以防止其他進路使用；(d)將選出的進路的狀態(tài)進行記錄。(2)道岔控制檢查進路中各個道岔的實際位置與進路所需的位置是否相符，如果不相符，而且道岔未處于鎖閉狀態(tài)時，把道岔轉(zhuǎn)換到所需位置。(3)進路鎖閉當與進路相關(guān)的道岔位置符合進路需求、進路在空閑狀態(tài)、以及沒有建立敵對進路等條件滿足時，實現(xiàn)進路鎖閉，此時，進路中各個軌道電路區(qū)段就處于進路鎖閉狀態(tài)了。于是對軌道區(qū)段內(nèi)的道岔實行了進路鎖閉，使其不能被操縱；凡經(jīng)由處于進路鎖閉狀態(tài)的區(qū)段的其他進路也不能建立了，即實現(xiàn)了敵對進路的鎖閉。(4)信號控制計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第3頁。在進路鎖閉后可立即使防護進路的信號開放，以指示列車或列車駛?cè)脒M路。但考慮在信號開放期間，可能有非法車輛撞入進路，道岔的位置也可能因違章作業(yè)而改變，因此，在信號開放過程中，除了檢查進路鎖閉外，還需不斷檢查進路空閑和道岔位置正確，一旦發(fā)生異常現(xiàn)象，信號應(yīng)立即關(guān)閉。當列車一旦駛?cè)脒M路后，信號應(yīng)立即關(guān)閉，而對于調(diào)車信號機來說，考慮到調(diào)車機車推送車輛前進，所以規(guī)定列車整體進入信號機內(nèi)方后，信號才應(yīng)關(guān)閉。計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第3頁。二．進路解鎖進路解鎖就是解除已建立的進路、道岔和敵對進路的進路鎖閉。根據(jù)不同的情況，進路有多種解鎖方式。根據(jù)進路解鎖的條件和時機的不同，有5種進路解鎖方式，即取消進路、人工延時解鎖、正常解鎖、調(diào)車中途折返解鎖以及故障解鎖。(1)取消進路進路建立后，由于某種原因而需解除時，只要進路確實在預(yù)先鎖閉狀態(tài)而且進路空閑時，則在操作人員的規(guī)范下課立即解鎖。(2)人工延時解鎖(簡稱人工解鎖)進路在接近鎖閉的狀態(tài)下，若由于某種原因而需要解鎖時，在操作人員的人工解鎖規(guī)范操作后，首先使信號機關(guān)閉，從信號關(guān)閉時算起，延遲一定時間并且進路在空閑狀態(tài)下才能解鎖。延遲的時間應(yīng)大于或者等于制動時間。目前對接車進路和正線發(fā)車進路規(guī)定的延遲時間為3min，對于側(cè)線發(fā)車進路和調(diào)車進路規(guī)定延遲30s。(3)正常解鎖正常解鎖是指列車或車列通過了進路中的道岔區(qū)段后使進路自動解鎖。進路正常解鎖分為一次解鎖和分段解鎖兩種方式。一次解鎖是指列車或車列越過了進路中的全部道岔區(qū)段后，各個道岔和敵對進路同時一次解鎖；分段解鎖是按進路中的軌道電路區(qū)段逐段解鎖，即列車每通過一段軌道電路區(qū)段，該區(qū)段就自動地解鎖。(4)中途折返解鎖這是調(diào)車進路的一種解鎖方式。中途折返解鎖的關(guān)鍵在于提出充要條件以證明車列確實已經(jīng)折返而離開了牽出進路中的待解鎖區(qū)段。計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第4頁。計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第4頁。(5)故障解鎖以上提出的4種進路解鎖方式均需要借助于軌道電路的預(yù)期的有序的動作情況來判斷列車或車列所處位置，不致使區(qū)段錯誤解鎖而危及行車安全。如果由于某種故障或其他原因而導(dǎo)致軌道電路出現(xiàn)了異常動作狀態(tài)時，就采用故障解鎖。2.計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件實現(xiàn)根據(jù)第1節(jié)原理敘述，應(yīng)用VC++開發(fā)工具進行編程，實現(xiàn)上述功能，其系統(tǒng)界面如圖2.1所示。圖2.1古浪車站計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件界面本設(shè)計為古浪車站上行咽喉，有6個股道，為復(fù)線車站。界面中，中間為古浪站上行咽喉信號平面布置圖，左上方為各道岔定反位顯示燈，定位時顯示綠燈，反位時顯示黃燈，道岔處于鎖閉狀態(tài)時，白燈顯示轉(zhuǎn)換為紅燈顯示。下方白色按鈕為控制按鈕，分別為信號機名稱、道岔名稱、區(qū)段名稱、清除；道岔總定位、道岔總反位、道岔單鎖、道岔單解；辦理進路、取消進路、手動解鎖。3.計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件使用說明計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第5頁。計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第5頁。3.1系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境WindowsXP/Windows7操作系統(tǒng)。3.2系統(tǒng)安裝在WindowsXP/Windows7操作系統(tǒng)下，運行exe可執(zhí)行文件，即可打開計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件界面。3.3系統(tǒng)功能實現(xiàn)3.3.1界面顯示說明如圖2.1所示，界面中顯示了古浪車站上行咽喉信號平面布置，上行方面為武威，下行方面為蘭州，有6條股道，第5股道為接觸網(wǎng)工業(yè)區(qū)，不允許接發(fā)車；一條貨物線；一條安全線；1個進站信號機(S)，1個引導(dǎo)信號機(YS)，1個反方向發(fā)車信號機(SF)，10個調(diào)車信號機(D2-D20)，5個出站信號機(XⅠ、XⅡ、X3、X4、X6)。依次點擊信號機名稱、道岔名稱、區(qū)段名稱按鈕，則在界面上顯示各信號機的名稱，道岔號的名稱和各區(qū)段的名稱，如圖3.1所示。點擊清除按鈕，這些名稱將不顯示在界面上，如圖2.1所示。圖3.1計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件界面顯示計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第6頁。計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第6頁。3.3.2接車進路的辦理和解鎖根據(jù)辦理接車進路的原則，若所選進路空閑，且沒有敵對信號，以4G接車為例辦理接車進路。點擊“辦理進路”按鈕，首先點擊進路始端按鈕S，然后點擊進路終端按鈕X4。如圖3.2所示。圖3.2正常辦理至4G的接車進路此時，2/4道岔、6/8道岔、20道岔顯示為綠色和紅色，鎖閉為定位；10/12道岔顯示為黃色和紅色，鎖閉為反位；其他信號機未鎖閉；進站信號機S顯示黃燈，光帶變?yōu)榘咨硎驹摋l進路已辦理。該接車進路解鎖時，點擊“取消進路”按鈕，然后點擊始端按鈕S，即可辦理了該條進路的解鎖，此為一次解鎖。也可點擊“手動解鎖”按鈕，進行分段解鎖。若進站信號機故障或其他原因不能辦理接車進路時，需要進行辦理引導(dǎo)接車進路，若此時點擊“辦理進路”按鈕，然后按照正常辦理的順序點擊YS按鈕和X4按鈕時，就會出錯，如圖3.3所示。在辦理引導(dǎo)接車時，在檢查完進路空閑并無敵對進路時，需要按壓“引導(dǎo)總鎖閉”按鈕，輸入密碼，然后把該進路中的各個道岔依次單鎖到需要的位置，再按壓引導(dǎo)接車按鈕進行接車。計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第7頁。計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第7頁。圖3.3非正常辦理接車進路時提示信息3.3.3發(fā)車進路的辦理和解鎖根據(jù)辦理發(fā)車進路的原則，若所選進路空閑，且沒有敵對信號，以由6G發(fā)車為例，辦理發(fā)車進路。點擊“辦理進路”按鈕，首先點擊進路始端按鈕X6，然后點擊進路終端按鈕SF。如圖3.4所示。圖3.4正常辦理由6G的發(fā)車進路此時，2/4道岔、10/12道岔、20道岔顯示為黃色和紅色，鎖閉為反位；6/8道岔顯示為綠色和紅色，鎖閉為定位；其他信號機未鎖閉；出站信號機X6顯示綠燈，光帶變?yōu)榘咨?，表示該條發(fā)車進路已辦理，可以進行發(fā)車。計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第8頁。計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第8頁。該發(fā)車進路解鎖時，點擊“取消進路”按鈕，然后點擊進路始端按鈕X6，即辦理了該條進路的解鎖，此為一次解鎖。也可點擊“手動解鎖”按鈕，進行分段解鎖。如圖3.5所示，圖中紅色光帶為20DG，表示此時該區(qū)段正在進行解鎖。圖3.5發(fā)車進路的分段解鎖3.3.4調(diào)車進路的辦理和解鎖調(diào)車進路的辦理需要注意以下幾點：單置信號機只能做同方向的終端；并置信號機不能做同方向的終端。(1)辦理D4至D6的調(diào)車進路點擊“辦理進路”按鈕開始辦理進路，點擊始端按鈕D4，然后點擊終端按鈕D6，此時，26號道岔表示等顯示紅色，已鎖閉，D4顯示白色，光帶變?yōu)榘咨?，表示此條調(diào)車進路已辦理，如圖3.6所示。計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第9頁。計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第9頁。圖3.6D4至D6的調(diào)車進路辦理該條進路的解鎖時，點擊“取消進路”按鈕，然后點擊始端按鈕D4即可解鎖該條進路。(2)辦理D4至D12的調(diào)車進路點擊“辦理進路”按鈕進行辦理進路，首先點擊始端按鈕D4，接著如果點擊按鈕D12，則界面顯示如圖3.7所示。圖3.7并置信號機不能作為同方向終端故此時，只能把D10作為終端按鈕進行調(diào)車進路的辦理，如圖3.8所示。計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第10頁。圖3.8并置信號機反方向信號機作為調(diào)車終端計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計全文共11頁，當前為第10頁。(3)辦理D2至D8的調(diào)車進路若該條進路能辦理，點擊