車(chē)站信號(hào)自動(dòng)控制（第二版） 課件 -4-計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)

車(chē)站信號(hào)自動(dòng)控制系統(tǒng)

目錄|

CONTENTS信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)概述

車(chē)站信號(hào)理論技術(shù)基礎(chǔ)01.

車(chē)站室外設(shè)備接口電路02.

6502電氣集中聯(lián)鎖系統(tǒng)概述03.

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)04.

北京交通大學(xué)電子信息工程學(xué)院計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)

04PART04本篇的主要內(nèi)容

1系統(tǒng)的功能、層次結(jié)構(gòu)與構(gòu)建方法

2

聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件組成

3提高安全性可靠性技術(shù)手段

4計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)3

鐵路車(chē)站信號(hào)控制設(shè)備的發(fā)展歷程發(fā)展歷程鐵路信號(hào)（臂板信號(hào)機(jī)）機(jī)械式車(chē)站聯(lián)鎖繼電電氣聯(lián)鎖電子聯(lián)鎖控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)51978年，由瑞典研制的世界上第一套計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)在瑞典哥德堡站的成功應(yīng)用

90年代不少?lài)?guó)家已開(kāi)始大面積推廣計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)

1984年南京梅山礦井試驗(yàn)，1986年太鋼配料站開(kāi)通，國(guó)內(nèi)第一個(gè)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。1989年鐵道科學(xué)研究院研制生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)在鄭州北編組站開(kāi)通使用，使計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)首次應(yīng)用于國(guó)有鐵路

1994年鐵道科學(xué)研究院、鐵道部通信信號(hào)總公司研究設(shè)計(jì)院研制的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)分別在哈爾濱局平房站和上海局交通站開(kāi)通使用，這是我國(guó)鐵路首次將國(guó)產(chǎn)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備用于鐵路客貨列車(chē)通過(guò)的正線(xiàn)車(chē)站。

國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)展-回顧61982~1989起步階段 1984.1DS6-30南京煤山井下 1989TYJL鄭州北1990~1996平穩(wěn)發(fā)展階段

開(kāi)通53個(gè)站，1997~1998無(wú)序發(fā)展階段

開(kāi)通153個(gè)站，出現(xiàn)11家生產(chǎn)廠(chǎng)家，12種制式

1999~2001整頓、規(guī)范階段我國(guó)處于實(shí)用階段的聯(lián)鎖系統(tǒng)7(1)鐵道科學(xué)研究院通號(hào)所研制的TYJL-II型、TYJL-III型和TYJL-ADX型；(2)北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院研制的DS6-11（改進(jìn)型）和DS6-K5B系統(tǒng),DS6-60；(3)北京交通大學(xué)開(kāi)發(fā)的JD-1A和EI32-JD型系統(tǒng)；(4)卡斯柯信號(hào)有限公司開(kāi)發(fā)的CIS、VPI和ILOCK系統(tǒng)。一、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的功能二、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)三、基于功能實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)構(gòu)建方法四、基于高可靠高安全實(shí)用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)架構(gòu)五、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的接口§系統(tǒng)的功能、層次結(jié)構(gòu)與構(gòu)建方法81.人機(jī)交互功能（也稱(chēng)為操作表示功能）操作功能，是指行車(chē)指揮人員通過(guò)操作人機(jī)交互設(shè)備（如鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等）向聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)輸入操作指令，如按壓按鈕、排列進(jìn)路、操縱道岔等。表示功能，是將站場(chǎng)信號(hào)設(shè)備狀態(tài)和行車(chē)作業(yè)情況的表示信息通過(guò)顯示屏等人機(jī)交互設(shè)備表示出來(lái)。2.聯(lián)鎖運(yùn)算功能聯(lián)鎖運(yùn)算是系統(tǒng)的核心功能，其主要功能包括以下三類(lèi)：第一類(lèi)是進(jìn)路控制功能，也是整個(gè)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)最重要的功能，包括選排進(jìn)路、鎖閉進(jìn)路、開(kāi)放信號(hào)、關(guān)閉信號(hào)、解鎖進(jìn)路等；第二類(lèi)是道岔操作功能，包括單獨(dú)操作（定操/反操）、單獨(dú)鎖閉/單獨(dú)解鎖、封鎖/解封操作等；第三類(lèi)是引導(dǎo)信號(hào)控制功能，包括進(jìn)路式引導(dǎo)和引導(dǎo)總鎖閉兩類(lèi)。

3.輸入/輸出功能輸入功能是指采集信號(hào)機(jī)、道岔以及軌道電路等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)信息，反饋給聯(lián)鎖運(yùn)算主機(jī)，作為聯(lián)鎖運(yùn)算的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。輸出功能是指根據(jù)聯(lián)鎖運(yùn)算結(jié)果，控制信號(hào)機(jī)顯示，驅(qū)動(dòng)道岔轉(zhuǎn)換。

是以計(jì)算機(jī)或微處理器實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算功能的車(chē)站聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。 一、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的功能9二、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)10上位機(jī)和維修機(jī)/操作輸入、狀態(tài)顯示聯(lián)鎖安全計(jì)算機(jī)/信息匯總、聯(lián)鎖運(yùn)算輸入輸出接口設(shè)備/信息采集、安全輸出控制1.基于并行總線(xiàn)擴(kuò)展的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：上下位機(jī)間采用通信總線(xiàn)交互聯(lián)鎖主機(jī)與輸入輸出板通過(guò)并行總線(xiàn)交互。輸入輸出板通過(guò)繼電器接口電路與室外設(shè)備交互。輸入輸出板無(wú)CPU處理器。三、基于功能實(shí)現(xiàn)的系統(tǒng)構(gòu)建方法112.基于串行總線(xiàn)擴(kuò)展的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)-繼電接口系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：上下位機(jī)間采用通信總線(xiàn)交互。聯(lián)鎖主機(jī)與I/O執(zhí)行機(jī)通過(guò)串行總線(xiàn)交互，易于規(guī)模擴(kuò)展。I/0執(zhí)行機(jī)配置智能處理單元與聯(lián)鎖主機(jī)間進(jìn)行通信交互，對(duì)內(nèi)一般采用并行總線(xiàn)與驅(qū)采板交互。I/O執(zhí)行機(jī)通過(guò)繼電器接口電路與室外設(shè)備交互。 二、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)122.基于串行總線(xiàn)擴(kuò)展的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)-全電子化接口系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：上下位機(jī)間通信總線(xiàn)交互。輸入輸出采用全電子化I/O接口單元。聯(lián)鎖主機(jī)與電子化接口單元通過(guò)串行總線(xiàn)交互。全電子化I/O接口單元直接通過(guò)電纜與室外設(shè)備連接。全電子化I/O接口單元為帶CPU處理器的邏輯控制單元。電子化接口單元一般分為道岔模塊、信號(hào)模塊、軌道模塊、零散模塊與對(duì)應(yīng)的室外設(shè)備相連接。

二、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)13滿(mǎn)足鐵路現(xiàn)場(chǎng)需求的聯(lián)鎖系統(tǒng)基本要求：(1)功能完備(功能安全與故障安全)(2)高可靠和高安全(3)應(yīng)用與維護(hù)方便(高可用性）人機(jī)交互層系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般不涉及安全，采用“雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)”，兩套操作表示計(jì)算機(jī)互為熱備提高系統(tǒng)的可靠性。主流的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)架構(gòu)（制式）(1)雙機(jī)熱備(2)三取二(3)二乘二取二

四、基于高可靠高安全的實(shí)用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)141、雙機(jī)熱備模式-計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)操作機(jī)A操作機(jī)B聯(lián)鎖機(jī)A聯(lián)鎖機(jī)B通信總線(xiàn)大屏幕A大屏幕B采集板輸出驅(qū)動(dòng)繼電器接口設(shè)備輸出驅(qū)動(dòng)采集板音箱鼠標(biāo)切換電路電務(wù)維修機(jī)倒機(jī)切換終端設(shè)備延長(zhǎng)線(xiàn)纜驅(qū)采總線(xiàn)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：上位機(jī)雙套熱備聯(lián)鎖主機(jī)雙套互為熱備輸出驅(qū)動(dòng)以倒切單元單套輸出一般采用繼電器接口電路實(shí)現(xiàn)對(duì)室外設(shè)備的控制四、基于高可靠高安全的實(shí)用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)152、二乘二取二模式-計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：上位機(jī)雙套熱備聯(lián)鎖主機(jī)每系采用雙處理器二取二表決聯(lián)鎖兩系互為熱備驅(qū)采機(jī)每系也采用二取二處理器驅(qū)采機(jī)兩系一般采用并聯(lián)輸出采用繼電器接口電路實(shí)現(xiàn)對(duì)室外設(shè)備的控制

四、基于高可靠高安全的實(shí)用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)16輸入電路A輸入電路B輸入電路C輸出電路A輸出電路B輸出電路C主處理器C主處理器BI/O總線(xiàn)I/O總線(xiàn)I/O總線(xiàn)TriBusTriBusTriBus表決主處理器A輸入端子輸出端子熱備熱備3、三取二模式-計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：上位機(jī)雙套熱備聯(lián)鎖主機(jī)采用三套完全一致的處理器，按三取二表決運(yùn)算輸出3套輸入電路直接傳遞給3個(gè)主機(jī)，3輸出電路按三取二表決輸出，采用繼電器接口電路實(shí)現(xiàn)對(duì)室外設(shè)備的控制

四、基于高可靠高安全的實(shí)用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)171.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的接口--系統(tǒng)內(nèi)部接口人機(jī)交互層與聯(lián)鎖運(yùn)算層之間的接口

工業(yè)總線(xiàn)：比如RS485串行總線(xiàn)、CAN總線(xiàn)、工業(yè)以太網(wǎng)等聯(lián)鎖層與輸入輸出層之間的接口

工業(yè)總線(xiàn)：串行總線(xiàn)也可以采用并行總線(xiàn)輸入輸出層與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的接口

采用繼電器接口或全電子化接口完成系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)命令轉(zhuǎn)換為對(duì)室外設(shè)備的強(qiáng)電輸出以及狀態(tài)采集五、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的接口182.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的接口--系統(tǒng)外部接口與CTC的接口（一般采用標(biāo)準(zhǔn)串行總線(xiàn)接口）

CIS(站場(chǎng)狀態(tài)、命令回執(zhí)行)CTC(車(chē)站自律機(jī))

CIS CTC(進(jìn)路控制命令、設(shè)備操作)與列控系統(tǒng)的接口（標(biāo)準(zhǔn)RS422串行總線(xiàn)連接）

CIS(聯(lián)鎖狀態(tài)、軌道占用)

列控中心(或RBC)

CIS

列控中心(或RBC)(進(jìn)站信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈發(fā)碼控制信息)

與微機(jī)監(jiān)測(cè)的接口（標(biāo)準(zhǔn)串行方式，包括RS-232、RS-485）

CIS(站場(chǎng)狀態(tài)與作業(yè))

微機(jī)監(jiān)測(cè)

防止系統(tǒng)間混電措施：采用光電隔離五、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的接口19典型的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)外部接口示意圖20一、上位機(jī)的硬件組成二、聯(lián)鎖下位機(jī)的組成三、室外設(shè)備的接口硬件四、系統(tǒng)的可靠性安全性保障技術(shù)§計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)硬件組成21光分路器DS6-K5B型二乘二取二計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物22JD-1A型雙機(jī)熱備計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物23操作表示工業(yè)控制計(jì)算機(jī)電務(wù)維修工業(yè)控制計(jì)算機(jī)操作表示倒機(jī)切換單元（*）調(diào)度員操作顯示平臺(tái)上位機(jī)子系統(tǒng)組成一、上位機(jī)（操作表示單元）的硬件組成24（1）互為熱備的上位機(jī)系統(tǒng)（2）并聯(lián)的上位機(jī)系統(tǒng)上位機(jī)的兩種硬件組成結(jié)構(gòu)

25聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算單元采集輸入單元驅(qū)動(dòng)輸出單元通信單元聯(lián)鎖電源二、聯(lián)鎖下位機(jī)的硬件組成26聯(lián)鎖單元的機(jī)箱原理架構(gòu)27二乘二取二計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)機(jī)籠28輸入—采集繼電器節(jié)點(diǎn)狀態(tài)輸出—驅(qū)動(dòng)控制繼電器線(xiàn)圈典型的繼電接口電路：信號(hào)機(jī)繼電器接口電路道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)繼電器接口電路軌道區(qū)段繼電器接口電路三、室外信號(hào)設(shè)備的硬件接口電路

1、繼電接口電路

把聯(lián)鎖運(yùn)算的控制命令轉(zhuǎn)換為對(duì)室外設(shè)備的驅(qū)動(dòng)輸出（弱電轉(zhuǎn)強(qiáng)電)29計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)各層次接口關(guān)系示意圖3031ⅠⅡ～↓178ⅠⅡ～↓178ⅠⅡ～↑178ⅠⅡ～↓178ⅠⅡ～↓178XJZ220XJZ220XJF220RD10.5ARD30.5A0.5ARD2DJ2DJ↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↓↑↑↑↑2DJ2DJLXJLXJFZXJLUXJTXJZXJLUXJTXJYXJYXJUDZJLDZJHDZJ2UDZJYBDZJUBLBHB2UBYBB45682232567714766LXZLXZYXULH2UYB進(jìn)站信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈電路LXJ信號(hào)變壓器燈泡燈絲轉(zhuǎn)換室內(nèi)繼電組合信號(hào)機(jī)的繼電接口：進(jìn)站信號(hào)機(jī)繼電器接口電路出站信號(hào)機(jī)繼電器接口電路調(diào)車(chē)信號(hào)機(jī)繼電器接口電路進(jìn)站及進(jìn)路信號(hào)組合包括：LXJ、TXJ、ZXJ、LUXJ、YXJ、1DJ、2DJ，7個(gè)繼電器，每架進(jìn)站及進(jìn)路信號(hào)機(jī)設(shè)一個(gè)信號(hào)組合。其中驅(qū)動(dòng)LXJ、ZXJ、YXJ、TXJ、LUXJ；采集LXJ、TXJ、ZXJ、YXJ、LUXJ、1DJ、2DJ。(1)進(jìn)站信號(hào)機(jī)繼電器接口電路32信號(hào)機(jī)的繼電接口：進(jìn)站信號(hào)機(jī)繼電器接口電路出站信號(hào)機(jī)繼電器接口電路調(diào)車(chē)信號(hào)機(jī)繼電器接口電路多方向出站信號(hào)機(jī)共設(shè)4個(gè)繼電器：LXJ、ZXJ、DXJ、DJ，其中驅(qū)動(dòng)LXJ、DXJ、ZXJ；采集LXJ、ZXJ、DXJ、DJ(2)出站信號(hào)機(jī)繼電器接口電路33(3)調(diào)車(chē)信號(hào)機(jī)繼電器接口電路34信號(hào)機(jī)的繼電接口：進(jìn)站信號(hào)機(jī)繼電器接口電路出站信號(hào)機(jī)繼電器接口電路調(diào)車(chē)信號(hào)機(jī)繼電器接口電路每架調(diào)車(chē)信號(hào)機(jī)共設(shè)2個(gè)繼電器：DXJ、DJ，每4架信號(hào)機(jī)設(shè)一個(gè)組合，其中驅(qū)動(dòng)DXJ；采集DXJ、DJ（三）四線(xiàn)制直流道岔接口電路分析道岔位置：定位13235(4)道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)繼電器接口電路36以四線(xiàn)制道岔結(jié)合電路為例。共設(shè)7個(gè)繼電器：FCJ、DCJ、DBJ、FBJ、SJ、1QDJ、2QDJ，其中驅(qū)動(dòng)FCJ、DCJ、SJ；采集DBJ、FBJ、SJ(5)軌道區(qū)段繼電器接口電路只采不驅(qū)，一般采集GJ的前后節(jié)點(diǎn)狀態(tài)。2、全電子化接口電路37全電子化接口：對(duì)上基于CAN通信與聯(lián)鎖交互對(duì)內(nèi)完成安全輸入輸出運(yùn)算對(duì)外采集狀態(tài)與模擬量，大功率電子控制模塊分類(lèi)：信號(hào)控制模塊-進(jìn)站、出站、調(diào)信道岔控制模塊-直流四線(xiàn)、交流五線(xiàn)軌道采集模塊-工頻、25Hz相敏零散模塊-（開(kāi)關(guān)量驅(qū)采、場(chǎng)聯(lián)、半自閉結(jié)合等）（1）道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)全電子化執(zhí)行模塊設(shè)計(jì)要點(diǎn)38要點(diǎn)說(shuō)明：二取二表決機(jī)制的設(shè)計(jì)道岔接口的聯(lián)鎖條件實(shí)現(xiàn)（參見(jiàn)繼電道岔接口電路-6條）強(qiáng)電大電流電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)道岔動(dòng)作電流監(jiān)測(cè)采集各級(jí)功能電路的狀態(tài)檢測(cè)故障導(dǎo)向安全的設(shè)計(jì)強(qiáng)電開(kāi)關(guān)短路的安全防護(hù)設(shè)計(jì)各種混線(xiàn)混電的檢測(cè)（2）信號(hào)機(jī)全電子化執(zhí)行模塊設(shè)計(jì)要點(diǎn)39要點(diǎn)說(shuō)明：二取二表決機(jī)制的設(shè)計(jì)信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈接口的聯(lián)鎖條件實(shí)現(xiàn)（參見(jiàn)繼電信號(hào)機(jī)接口電路）交流強(qiáng)電電子開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)點(diǎn)燈狀態(tài)采集與燈絲監(jiān)測(cè)各級(jí)功能電路的狀態(tài)檢測(cè)故障導(dǎo)向安全的設(shè)計(jì)各部件的故障檢測(cè)與安全防護(hù)設(shè)計(jì)各種混線(xiàn)混電的檢測(cè)（3）軌道全電子化執(zhí)行模塊設(shè)計(jì)要點(diǎn)40要點(diǎn)說(shuō)明：二取二表決機(jī)制的設(shè)計(jì)交流軌道信號(hào)的隔離與采樣軌道電壓的交流頻率與電壓判定設(shè)計(jì)故障導(dǎo)向安全的設(shè)計(jì)各部件的故障檢測(cè)與安全防護(hù)設(shè)計(jì)（4）零散模塊全電子化執(zhí)行模塊設(shè)計(jì)要點(diǎn)41要點(diǎn)說(shuō)明：二取二表決機(jī)制的設(shè)計(jì)站內(nèi)信號(hào)設(shè)備監(jiān)測(cè)的開(kāi)關(guān)量采集電路設(shè)計(jì)安全驅(qū)動(dòng)的接口設(shè)計(jì)照查、場(chǎng)聯(lián)的電量采集設(shè)計(jì)帶功率輸出的接口設(shè)計(jì)各種混線(xiàn)混電的檢測(cè)42全電子化聯(lián)鎖工程實(shí)物圖43系統(tǒng)外部接口

與CTC的接口

CIS(站場(chǎng)狀態(tài)、命令回執(zhí)行)CTC(車(chē)站自律機(jī))

CIS CTC(進(jìn)路控制命令、設(shè)備操作)與列控系統(tǒng)的接口

CIS(聯(lián)鎖狀態(tài)、軌道占用)

列控中心(或RBC)

CIS

列控中心(或RBC)(進(jìn)站信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈發(fā)碼控制信息)

與微機(jī)監(jiān)測(cè)的接口

CIS(站場(chǎng)狀態(tài)與作業(yè))

微機(jī)監(jiān)測(cè)§計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性安全性保障技術(shù)44一、硬件的可靠性保障技術(shù)二、硬件的安全性保障技術(shù)概述三、通道級(jí)的安全性保障技術(shù)四、系統(tǒng)級(jí)的安全性保障技術(shù)一、硬件可靠性保障技術(shù)45(1)避錯(cuò)技術(shù):防止和減少故障發(fā)生的技術(shù)

高可靠性元部件的選擇和降額使用環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì):抗氣候環(huán)境設(shè)計(jì)、抗機(jī)械環(huán)境設(shè)計(jì)、電磁兼容性設(shè)計(jì)質(zhì)量控制:老化實(shí)驗(yàn)和篩選(2)容錯(cuò)技術(shù):當(dāng)系統(tǒng)的某一部分發(fā)生故障時(shí)仍使系統(tǒng)保持正常工作的技術(shù)故障掩蔽技術(shù)(靜態(tài)冗余技術(shù))-故障包容系統(tǒng)重組技術(shù)(動(dòng)態(tài)冗余技術(shù))-故障復(fù)位(3)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖常采用的容錯(cuò)技術(shù)：設(shè)備級(jí)可靠性保證技術(shù)：元件級(jí)、邏輯級(jí)以及模塊級(jí)通信級(jí)可靠性保障技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙哂?、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)冗余、數(shù)據(jù)鏈路差錯(cuò)控制二、硬件安全性保障技術(shù)概念46（1）鐵路信號(hào)的安全包括兩重含義

功能安全和故障-安全（2）安全側(cè)分配方法基于能量的安全側(cè)定義方法-低能量的狀態(tài)為安全側(cè)基于閉路法和串聯(lián)法的安全側(cè)定義方法-開(kāi)路狀態(tài)對(duì)應(yīng)安全側(cè)基于時(shí)間的安全側(cè)定義方法-信息延時(shí)處理設(shè)備故障時(shí)維持現(xiàn)狀定義為安全側(cè)（3）提高系統(tǒng)故障安全度的有效方法危險(xiǎn)側(cè)故障率最小化技術(shù)。故障弱化技術(shù)聯(lián)鎖技術(shù)47二、硬件安全性保障技術(shù)概念系統(tǒng)級(jí)安全保障技術(shù) 雙機(jī)熱備、三取二、二乘二取二設(shè)備級(jí)安全保障技術(shù) 輸入輸出通道安全電路（4）硬件安全性保障技術(shù)分類(lèi)三、輸入/輸出通道的故障—安全技術(shù)48J落下：1010 J吸起：0101靜態(tài)故障-安全輸入電路靜態(tài)故障安全采集電路分析：工作原理：（1）當(dāng)繼電器J吸起時(shí)，12V電通過(guò)第1路光耦T1前級(jí)，T1前級(jí)導(dǎo)通，則次級(jí)導(dǎo)通，對(duì)應(yīng)第1路的計(jì)算機(jī)采集到低電平0；（2）同理分析可得，對(duì)于第2-4路的光耦T2-T4前級(jí)導(dǎo)通，次級(jí)分別得到電平1、0、1；

因此，當(dāng)J吸起時(shí)，對(duì)于采集位4321得到編碼信號(hào)1010（3）同理分析可得，當(dāng)繼電器落下時(shí)，對(duì)應(yīng)采集位4321得到編號(hào)0101.

故障安全原理：

當(dāng)繼電器落下或者任何元件及線(xiàn)路故障時(shí)，在采集端都無(wú)法采集到編號(hào)信號(hào)1010.因此，把其他任意編號(hào)作為安全側(cè)信息，則電路都會(huì)導(dǎo)向安全側(cè)，符合故障安全原則。49三、輸入/輸出通道的故障—安全技術(shù)50J吸起：編碼序列J落下：靜態(tài)電平動(dòng)態(tài)故障-安全輸入電路↓T1T212思考：工作原理參考靜態(tài)故障安全電路分析方法動(dòng)態(tài)故障安全采集電路分析：工作原理：（1）當(dāng)繼電器J吸起時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出低電平0時(shí)，T1前級(jí)導(dǎo)通，則次級(jí)導(dǎo)通，12V電通過(guò)J送到T2前級(jí)，T2前級(jí)導(dǎo)通，則T2次級(jí)導(dǎo)通，計(jì)算機(jī)采集到低電平0；（2）同理分析可得，當(dāng)J落下或者計(jì)算機(jī)發(fā)出高電平1時(shí)，對(duì)應(yīng)在T2截止，計(jì)算機(jī)采集到高電平1；

因此，當(dāng)J吸起時(shí)，計(jì)算機(jī)采集到動(dòng)態(tài)編碼信號(hào)。故障安全原理：

當(dāng)繼電器落下或者任何元件及線(xiàn)路故障時(shí)，在采集端都無(wú)法采集到動(dòng)態(tài)編友信號(hào)。因此，除了計(jì)算機(jī)發(fā)出的固定編碼，把其他任意編號(hào)作為安全側(cè)信息，則電路都會(huì)導(dǎo)向安全側(cè)，符合故障安全原則。5152三、輸入/輸出通道的故障—安全技術(shù)動(dòng)態(tài)輸出：J吸起其他：J落下動(dòng)態(tài)故障-安全輸出電路53三、輸入/輸出通道的故障—安全技術(shù)動(dòng)態(tài)輸出：J吸起其他：J落下動(dòng)態(tài)故障-安全輸出電路紅色充電回路藍(lán)色放電回路工作原理54

在電路正常情況下，當(dāng)沒(méi)有控制命令輸出時(shí)，計(jì)算機(jī)I/O接口送出高電平，此時(shí)電路處于穩(wěn)態(tài)。由于C1沒(méi)有充電電流，電容器C2兩端沒(méi)有電壓，此時(shí)偏極繼電器J處于釋放狀態(tài)。當(dāng)有控制命令輸出時(shí)，作用到U1端的是脈沖序列。C1和C2也就不斷地進(jìn)行充電和放電，繼電器勵(lì)磁并保持吸起。具體工作過(guò)程為：當(dāng)計(jì)算機(jī)輸出為低電平時(shí)，如圖中紅色回路所示，此時(shí)U1截止，三極管T1和T2的基極為高電平，則T1導(dǎo)通而T2截止，此時(shí)向C1充電，同時(shí)C2向繼電器放電保持繼電器吸起；當(dāng)計(jì)算機(jī)輸出高電平時(shí)，如圖中兩個(gè)藍(lán)色回路所示，此時(shí)U1導(dǎo)通，T1和T2的基極為低電平，由T1截止T2導(dǎo)通，此時(shí)C1放電，分別給C2充電，并向繼電器J輸出工作電流保持吸起狀態(tài)。當(dāng)計(jì)算機(jī)無(wú)脈沖序列輸出，C2得不到能量補(bǔ)充，待其端電壓降到繼電器的落下值時(shí)，繼電器失磁落下。四、系統(tǒng)級(jí)安全性可靠性保障技術(shù)

55雙機(jī)熱備動(dòng)態(tài)冗余結(jié)構(gòu)

三取二靜態(tài)冗余結(jié)構(gòu)二乘二取二冗余結(jié)構(gòu)1.雙機(jī)熱備動(dòng)態(tài)冗余系統(tǒng)技術(shù)56基本思想：?jiǎn)螜C(jī)保證安全，雙機(jī)提高可靠性單機(jī)提高安全性手段（1）閉環(huán)自診斷（安全條件電源電路、輸出口的閉環(huán)檢驗(yàn)和輸入電路的閉環(huán)校驗(yàn)）（2）軟件冗余2.三取二結(jié)構(gòu)系統(tǒng)技術(shù)57用三臺(tái)構(gòu)造相同、彼此獨(dú)立的計(jì)算機(jī)和表決器組成的計(jì)算機(jī)表決系統(tǒng)，又稱(chēng)TMR系統(tǒng)2.三取二結(jié)構(gòu)系統(tǒng)技術(shù)58關(guān)鍵技術(shù)：(1)表決技術(shù)

硬件表決

(速度快)、軟件表決(速度慢)(2)同步處理

共同時(shí)鐘方式時(shí)鐘反饋調(diào)節(jié)方式

事件調(diào)節(jié)的同步方式技術(shù)措施：三模緊密同步和三模松散同步3.二乘二取二結(jié)構(gòu)系統(tǒng)技術(shù)59四臺(tái)構(gòu)造和功能相同的計(jì)算機(jī)、兩個(gè)二取二表決單元及一個(gè)二乘二切換模塊。主系、備系603.二乘二取二結(jié)構(gòu)系統(tǒng)技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)：(1)二取二表決技術(shù)

(2)二取二同步技術(shù)(3)兩系切換技術(shù)(4)兩系同步技術(shù)§計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)61一、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)與功能二、軟件設(shè)計(jì)的聯(lián)鎖數(shù)據(jù)與聯(lián)鎖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)三、操作表示軟件設(shè)計(jì)四、聯(lián)鎖軟件設(shè)計(jì)五、軟件的可靠性與安全性保障技術(shù)一、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)劃分與功能62站場(chǎng)狀態(tài)與操作信息的視圖文字顯示操作輸入接收與命令形成重要操作的記錄與查詢(xún)------------------------------------聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算驅(qū)動(dòng)命令的形成信息的傳遞------------------------------------輸入接口采集設(shè)備狀態(tài)輸出接口控制設(shè)備動(dòng)作功能：（與硬件層次結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng))

層次劃分63計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖軟件-應(yīng)用程序文件聯(lián)鎖邏輯軟件上位機(jī)軟件64聯(lián)鎖邏輯軟件執(zhí)行界面上位機(jī)軟件執(zhí)行界面二、聯(lián)鎖數(shù)據(jù)與聯(lián)鎖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)65(一)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的幾個(gè)概念1、計(jì)算機(jī)指令：計(jì)算機(jī)本身只能完成一些很簡(jiǎn)單的基本操作，如加法、減法、傳送數(shù)據(jù)、發(fā)控制電壓脈沖等，這些簡(jiǎn)單的基本工作。2、程序:計(jì)算機(jī)無(wú)論做多么復(fù)雜和高級(jí)的工作，都是靠著用指令適當(dāng)?shù)嘏帕谐梢粋€(gè)序列，逐條地執(zhí)行指令，最后完成整個(gè)工作。這種把指令排列成一定的執(zhí)行順序并能完成一定目標(biāo)的工作的指令序列。(一)計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的幾個(gè)概念663、計(jì)算機(jī)軟件是以計(jì)算機(jī)作為硬件平臺(tái)，以數(shù)字量(也可以稱(chēng)為數(shù)據(jù))為對(duì)象，通過(guò)對(duì)數(shù)字量各種操作來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件的各種邏輯功能。(思想、概念、算法、流程、組織、效率、優(yōu)化等融合在一起)4、軟件與硬件的不同特點(diǎn)

(1)表現(xiàn)形式不同(2)生產(chǎn)方式不同(3)要求不同(4)維護(hù)不同（二）聯(lián)鎖數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義67動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)用來(lái)表征設(shè)備狀態(tài)的數(shù)據(jù)、操作輸入變量、表示輸出變量等在聯(lián)鎖運(yùn)算時(shí)都是變化的靜態(tài)數(shù)據(jù)

用來(lái)表征設(shè)備基本屬性和基于進(jìn)路定義聯(lián)鎖關(guān)系的數(shù)據(jù)在聯(lián)鎖運(yùn)算時(shí)是固定不變的聯(lián)鎖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)聯(lián)鎖數(shù)據(jù)在聯(lián)鎖軟件中的組織形式作用描述進(jìn)路、道岔、信號(hào)機(jī)、區(qū)段等設(shè)備屬性及其相互關(guān)系含義在聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)中，所有參與聯(lián)鎖運(yùn)算的數(shù)據(jù)三、操作表示軟件的設(shè)計(jì)681.操作表示軟件功能操作功能、顯示功能、提示功能、記錄功能、數(shù)據(jù)接口功能2.操作表示軟件數(shù)據(jù)靜態(tài)數(shù)據(jù)：信號(hào)機(jī)、道岔、軌道區(qū)段、功能按鈕動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)：操作輸入數(shù)據(jù)、表示輸出數(shù)據(jù)、其他輔助數(shù)據(jù)3.軟件模塊劃分操作輸入處理模塊、顯示輸出處理模塊、通信模塊4.編程環(huán)境與編程工具基于WINDOWS平臺(tái)，采用面向?qū)ο蟮目梢暬幊陶Z(yǔ)言VC++等69車(chē)站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備操作顯示規(guī)范70構(gòu)成操作顯示界面的畫(huà)面元素應(yīng)比例協(xié)調(diào)、布局合理、界面友好。操作顯示界面按顯示區(qū)域可劃分為站場(chǎng)圖區(qū)、常用功能按鈕區(qū)、提示信息窗、報(bào)警信息窗、預(yù)警信息窗和設(shè)備狀態(tài)信息窗等。操作顯示界面總體布局示意圖站場(chǎng)圖區(qū)站場(chǎng)名常用功能按鈕區(qū)提示信息窗設(shè)備狀態(tài)信息窗預(yù)警信息窗報(bào)警信息窗四、聯(lián)鎖軟件的設(shè)計(jì)711.聯(lián)鎖軟件的兩種設(shè)計(jì)思路2.聯(lián)鎖數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)3.聯(lián)鎖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.基本聯(lián)鎖功能模塊的軟件設(shè)計(jì)1.聯(lián)鎖軟件的兩種設(shè)計(jì)思路72（1）參考成熟的6502電氣集中聯(lián)鎖系統(tǒng)

核心聯(lián)鎖邏輯模擬6502十五條網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)設(shè)計(jì)思路，定義相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)變量定義各種繼電器，模擬繼電器的相關(guān)參數(shù)和動(dòng)作時(shí)序，完成進(jìn)路的控制。（2）以計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)條件為依據(jù)，以進(jìn)路的控制過(guò)程為主線(xiàn)，設(shè)計(jì)進(jìn)路控制的相關(guān)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以任務(wù)進(jìn)程作為調(diào)度和控制的主要標(biāo)識(shí)，完成各種作業(yè)進(jìn)路的控制。

后述內(nèi)容即為此思路。2.聯(lián)鎖軟件的設(shè)計(jì)-聯(lián)鎖數(shù)據(jù)73D3-3G進(jìn)路需要檢查的聯(lián)鎖條件表述：軌道區(qū)段3DG、5DG、9DG是否空閑，道岔1/3、5/7是否在定位、9是否在反位，敵對(duì)信號(hào)D9是否開(kāi)放，向3G的迎面敵對(duì)進(jìn)路是否存在。

以畫(huà)紅色虛線(xiàn)的D3至3G的進(jìn)路為例如何轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)據(jù)？742.聯(lián)鎖軟件的設(shè)計(jì)-聯(lián)鎖數(shù)據(jù)聯(lián)鎖數(shù)據(jù)的定義#defineDWYS0xaa#defineFWYS0x55752.聯(lián)鎖軟件的設(shè)計(jì)-聯(lián)鎖數(shù)據(jù)(一)、靜態(tài)數(shù)據(jù)1、描述設(shè)備屬性的靜態(tài)數(shù)據(jù)信號(hào)機(jī)靜態(tài)數(shù)據(jù)、道岔靜態(tài)數(shù)據(jù)、區(qū)段靜態(tài)數(shù)據(jù)2、聯(lián)鎖表型靜態(tài)數(shù)據(jù)3、其他靜態(tài)數(shù)據(jù)(按鈕數(shù)據(jù))(二)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)1、信號(hào)設(shè)備動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)（信號(hào)機(jī)、道岔、軌道區(qū)段）2、操作輸入數(shù)據(jù)3、驅(qū)動(dòng)控制數(shù)據(jù)4、模塊調(diào)度控制數(shù)據(jù)5、其他輔助數(shù)據(jù)（中間過(guò)程變量數(shù)據(jù)）3.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)—聯(lián)鎖靜態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)763.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)—聯(lián)鎖動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)77編號(hào)屬性變量符號(hào)說(shuō)明1信號(hào)機(jī)編號(hào)SignalID信號(hào)機(jī)的編號(hào)2信號(hào)點(diǎn)燈狀態(tài)SignalStatus信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈狀態(tài)3燈絲狀態(tài)FilamentStatus信號(hào)機(jī)燈絲狀態(tài)4征用標(biāo)志UsedFlag信號(hào)機(jī)征用狀態(tài)5鎖閉標(biāo)志LockFlag信號(hào)機(jī)鎖閉標(biāo)志6曾開(kāi)放OpenedFlag信號(hào)機(jī)曾開(kāi)放標(biāo)志7信號(hào)控制SignalControl點(diǎn)燈命令控制標(biāo)志信號(hào)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)表783.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)—聯(lián)鎖動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)道岔與軌道區(qū)段的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)表4、聯(lián)鎖軟件基本功能模塊79選排進(jìn)路功能模塊鎖閉進(jìn)路功能模塊

開(kāi)放信號(hào)功能模塊信號(hào)開(kāi)放保持功能模塊

正常解鎖進(jìn)路功能模塊取消進(jìn)路功能模塊

進(jìn)路控制的核心模塊4、聯(lián)鎖軟件其他功能模塊80道岔單獨(dú)操作1人工延時(shí)解鎖2區(qū)段故障解鎖3調(diào)車(chē)中途折返解鎖4重復(fù)開(kāi)放信號(hào)5引導(dǎo)總鎖閉6非進(jìn)路調(diào)車(chē)7下坡道延續(xù)進(jìn)路控制8到發(fā)線(xiàn)出岔控制9站(場(chǎng))間聯(lián)系10軟件的模塊關(guān)系81（1）選排進(jìn)路功能模塊82計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)—選排模塊的程序流程

83開(kāi)始結(jié)束選出進(jìn)路征用該進(jìn)路中的設(shè)備轉(zhuǎn)動(dòng)該道岔有要轉(zhuǎn)動(dòng)的道岔?YN進(jìn)路是否可用YN（2）鎖閉進(jìn)路功能模塊84階段編號(hào)階段名稱(chēng)聯(lián)鎖條件備注信號(hào)機(jī)區(qū)段道岔1鎖閉敵對(duì)信號(hào)未開(kāi)放空閑（相鄰的超限區(qū)段也空閑）未鎖閉位置正確未鎖閉未被封鎖調(diào)車(chē)進(jìn)路時(shí)，不檢查最后一個(gè)無(wú)岔區(qū)段的占用情況針對(duì)選排成功的進(jìn)路，鎖閉進(jìn)路中的道岔、區(qū)段，然后清除其征用標(biāo)志。85（3）開(kāi)放信號(hào)功能模塊

86對(duì)已鎖閉成功的進(jìn)路，開(kāi)放其防護(hù)信號(hào)機(jī)。階段編號(hào)階段名稱(chēng)聯(lián)鎖條件備注信號(hào)機(jī)區(qū)段道岔1開(kāi)放信號(hào)敵對(duì)信號(hào)未開(kāi)放紅燈燈絲狀態(tài)良好空閑（相鄰的超限區(qū)段也空閑）鎖閉位置正確鎖閉調(diào)車(chē)進(jìn)路不檢查最后一個(gè)無(wú)岔區(qū)段的占用情況87（4）信號(hào)開(kāi)放保持功能模塊