高铁技术概论计算机联锁55页PPT

高速铁路车站计算机联锁技术
控制车站内的道岔、进路和信号机并实现它们 之间联锁的系统称为车站信号联锁系统。车站信 号联锁系统是保证站内行车安全，提高铁路运输 效率，改善行车人员劳动条件的重要技术装备。 像其他技术一样，车站联锁系统也是随着科学技 术的进步以及铁路运输发展的需要，在不断的更 新和发展，其发展过程已经经历了机械化联锁、 机电联锁和电气集中联锁几个阶段，目前正逐步 向采用计算机联锁阶段过渡。
在执行信号开放程序中，是根据运行表 区内容，连续不断地检查各项联锁条件， 条件满足后信号机才能开放。当列车进入 信号机后方，信号机即自动关闭，随着列 车的运行，进路可顺序逐段解锁。
三、高速铁路车站计算机联锁技术
• 第一节 车站计算机联锁概论 • 第二节 TYJL系列计算机联锁系统 • 第三节 DS6系列计算机联锁系统
• (5)时钟显示，必要的汉字提示等等。
3．记录存储和故障检测与诊断功能
4．结合功能
在技术上 (1)进一步完善了联锁控制功能。 (2)可靠性、安全性高。 (3)灵活性大 (4)便于系统维护。 (5)便于与其他计算机化系统接口。
在经济上 (1)可以降低设备投资成本。 (2)重量轻、体积小，可节省基建费用。
• 7．编程语言为C语言，可维护性，可移 植性好。
• 8．系统综合采用了多种安全保证措施。
• 9．系统操作方式有按钮盘、数字化仪和 鼠标等多种形式供用户选择。
• 10．系统具有较完善的诊断和澜g试功能。
(二)系统的硬件结构
DS6—11型计算机联锁硬件系统为多机分 布式结构。由控制台子系统、监测子系统、 联锁子系统和继电器接口电路组成。DS6— 11型计算机联锁系统的构成如图6—3—13 所示。
中投顾问认为：中国高速铁路建设进程正在不

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系统的分布式结构
分布式系统的优越性
系统的处理能力大大提高 能够测控的回路数量大大增加而采样频率
并不降低 有比较好的性能/价格比 大大地缩短了信号线的长度
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分布式系统的体系结构
操作台
图形显示器
人机会话计算机 通信与联锁校核计算机
车站值班室
车站信号机械室 监控级
（第二级）
集中测控站 联锁控制机I
多重冗余结构图
其中的两台处于热备状态
系统A
与门
系统B 系统A
系统I 与门
或门
系统B
系统II
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三取二冗余结构图
输入1 系统A 输入2 系统B 输入3 系统C
异或 异或 异或
表 决 输出 器
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三取二冗余结构图
同步运行问题
要求严格同步，但单一时钟源危险性大，多采 用三个时钟强制同步
表决器问题
联锁测控层
选用CRTP总线的测控系统用计算机
系统的可靠性结构与安全性结构
双机热备的二重冗余系统
硬件构成
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3.3大型车站的系统硬件构成
大型车站
道岔>60组；车场>2个
测控中心
通常为主控制室
通信方式
两套测控系统之间采用光通信或电通信方式
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3.4容错计算机系统的硬件结构
容错计算机系统
室外 现场
集中测控站 联锁控制机II
室外 现场
直接控制级 （第一级）
现场级
（第零级）
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3.2系统的硬件构成
系统的技术要求
系统的功能
人机会话功能 联锁控制功能 状态检测功能 通信联网功能
系统的性能
系统的可信性数据 系统的环境适应性数据

需要扩大运输能力。
（2）中国加快发展高速铁路是从国情实际出发的必然选择
中国正处于经济社会持续快速发展的重要时期，铁路“瓶颈”
制约矛盾非常突出。
中国正处于工业化加快形成的重要时期，铁路运输远远不能适
应工业化发展的迫切要求。
中国正处在统筹城乡和区域发展的关键时期，铁路网布局
难以适应城乡和区域发展的迫切要求。
检修周期及技术标准，按铁道部检修规程执行。
第二章
高速铁路信号系统
第一节 高速铁路对铁路信号的要求

一、对列车运行控制系统的要求

在高速铁路上，由于速度高，司机辨认地面信号是非
常困难的，依靠司机驾驶列车以保证安全已不可能，

在高速列车运行中，机车信号提供的速度等级是直接
指挥列车运行的命令，因此必须高可靠、高安全，不
施管理、电气设备管理、旅客运输和运行管理等，它
以提高运营效率为目标，是保证高速铁路稳定运行、

行车指挥自动化系统应设置运营、行车、车辆、电务
和电力等调度的综合调度所，把各行业的管理及调度
250 km/h以上的铁路系统。高速铁路常被简称为
“高铁”。
高速铁路除了在列车在运营速度达到一定标准外，车
辆、线路、通信信号都需要提升。广义的高速铁路还
包含使用磁悬浮技术的高速轨道运输系统。
高速铁路以快捷、安全、可靠、舒适、运行准确、运输
能力大、能源消耗低、占用土地少、票价适中、有利于
环境保护、综合造价低、有较好的效率和效益，与高速
高速铁路信号技术













第三章 信号基础设备
第一节 信号机

•
轨道继电器落下
• 反之就是次安全侧信息 —危险信息。
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4.3.2 计算机联锁系统的现状与发展
• 计算机联锁既用计算机取代继电器构成联锁机 构来完成车站信号的联锁任务。我国的计算机联锁 开始于80年代。铁道部在指定的“九五”规划中， 提出了积极发展计算机联锁系统的技术政策，从而 使我国的计算机联锁系统在国家铁路上的应用和发 展进入了一个新的时期。目前，铁道部已定点四个 研制单位，分别为铁道科学研究院、北京全路通号 通信信号研究设计院、北京交通大学、和卡斯柯信 号有限公司，实行了规范管理，使计算机联锁系统 走向了积极有序的发展道路，
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• (1)电气集中系统的特点：
• 6502电气集中联锁系统是继电电路构成 的
• 人机会话层——控制台
• 联锁机构——继电逻辑电路
• 监控层——由AX继电器电路构成（具有 一定的能量控制功能）
• 6502电气集中继电电路需要大量的继电 器（每组道岔30台左右）继电器的检修 工作量极大。因此用计算机代替继电器 完成逻辑运算的功能是必然的趋势。
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• 目前我国的计算机联锁系统已处于可用阶段， 但可靠性和功能方面都有待于提高。这是由于 我国铁路目前的状态、各车站作业十分复杂。 就可靠性而言，由于计算机技术的发展，理论 上，其可靠性已超过继电电路系统。但还有待 实际考验。
• 继电电气联锁系统是一种风险分散系统，局部 故障仅影响系统的局部功能。
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• (2)计算机联锁系统的特点
• 人机会话层——专用控制台、鼠标、数字化仪、 键盘等
• 联锁层——计算机
• 其优点和可实现性：

输安全数据的并行接口电路，不能简单地用通 用标准接口，须采用故障—安全输入输出接口。
下面主要介绍开关量输入/输出通道和故障—安全输入输 出接口。
(2)开关量输入通道
开关量输入通道的作用：一是将二值开关量信息变换成
寄存器能够接收的TTL两种电平；二是抗干扰，以保证输入
信号的正确性。
① 开关量输入通道的结构
1、避错技术 避错技术的基本着眼点是通过质量控制（如
设计审核、元件筛选、测试等）、环境保护（如对 外部干扰采取屏蔽）和减载使用等措施设法消除产 生故障的原因，从而防止故障的发生，延长系统的 使用寿命。避错技术是提高系统可靠性的第一道防 线，是必不可少的常规技术。
（1）质量控制技术 （2）环境防护技术
（2）实现容错技术的主要方法
容错技术是依靠外加资源，即冗余的方法来换取系统 的可靠性的。
主要方法有： 硬件冗余 软件冗余 时间冗余 信息冗余
二、计算机联锁系统的可靠性与安全性技术保障
计算机联锁系统的可靠性冗余结构，就是指为了使系统 的可靠性指标达到或者超过目标值而采取的冗余结构。
目前，广泛使用和研究的计算机联锁系统冗余结构主要 有双机热备动态冗余结构、三取二静态冗余结构、二乘二取 二冗余结构。
分散式控制结构的计算机联锁系统组成
人机对话层
控制台 上位机
运转 室
联锁运算层 执行控制层
联锁机
室内
接口设备 继电器控制设备 室外信号设备
微机 室
机械 室
室外
联锁机 上也位称机下位机，主要用于实现信号设备的联锁逻辑处理功能， 完成进上路位确机选也、称锁监闭视、控发制出机开，放它信是号联和锁动机作的道通岔信的前控置制机命，令是。一它种经 串信口息与管上理位计机算相机连。而主与要执任行务层是的完联成系任方机式对有话两功种能：。专线方式和总线

•
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计算机联锁系统的结构
• 集中式控制结构： • 集中式控制系统由室内、室外两部分构成，特点是联锁系统的各层功能均由
一台计算机完成
•
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计算机联锁系统的结构
• 分散式控制结构： • 分散式控制结构的特点是将联锁系统的功能按结构层次划分成若干相对独立
又有一定联系的功能模块，均由相应的计算机来处理。由于功能模块的划分 并非唯一，所以具体结构形式是多种多样的
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计算机联锁系统的概述
• 联锁系统概念
• 区间：在车站之间的铁路线段 • 进路：在车站内的线段，列车和调车车列（以下简称车列）由 某一指定地点运行至另
一指定地点所经过的路段。 • 信号机：线段入口处的防护设备 • 联锁：保证行车安全，信号、道路与进路之间以技术手段保持的一定制约关系和操作
顺序。包括： • （1）道岔、进路间的联锁 • （2）道岔与信号机之间的联锁 • （3）进路与进路间的联锁 • （4）进路与信号机之间的联锁 • （5）信号机与信号机间的联锁
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车站联锁控制系统的发展进程图
站区一体化
系 统 发 展 程 度
继电化
(分散处理 PRC) 电子联锁与其 他系统结合
CTC 集中控制
中央集中 PRC 控制
微电子 技术的发展 计算机
的发展
电子技术 的发展
人工智能 判断型
1950
60
70
80
85
2000
2005
80年代末期、90年代车站联锁图 控1-2制系统已发展到电子联锁、分
•
主控系统－由联锁机、执行表机组成，是联锁控制系统的核心，完成系
统的调度、通信、诊断以及现场信息的采集，联锁逻辑的运算和控制命令的

统的稳定性和安全性。
数据备份
定期备份系统数据，以防数据 丢失或损坏。
故障处理
在发生故障时，应迅速查明原 因并进行处理，确保系统的正
常运行。
常见故障处理
设备故障
网络故障
如发现设备异常或故障，应立即停止 使用，并联系专业人员进行维修或更 换。
如遇到网络故障，检查网络连接是否 正常，尝试重新连接或更换网线，若 问题仍未解决，应联系网络管理员。
特点
计算机联锁系统具有高可靠性、高实时性、高扩展性和易维护性等特点，能够满 足现代铁路运输的高要求，提高运输效率和安全性。同时，计算机联锁系统还具 有自动化程度高、操作简便、易于维护和升级等优点。
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tyjl-ⅱ型计算机联锁系统介 绍
系统概述
计算机联锁系统是铁路交通信号控制的重要组成部分，用于实现车站信号设备的安 全控制和高效管理。
确认操作
在执行完操作后，确认设备的实际动作与控制命 令一致，并观察系统的状态和显示。
关闭系统
在完成所有操作后，退出系统并关闭计算机。
维护管理
01
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定期检查
对系统硬件设备进行定期检查 ，包括电源、电缆、接口等，
确保设备处于良好状态。
软件更新
及时更新系统软件，以修复可 能存在的漏洞或缺陷，提高系
建立应急预案
针对可能出现的突发情况， 制定相应的应急预案，确 保在紧急情况下能够迅速、 有效地应对。
操作注意事项
确认操作目的
在进行任何操作之前，应 明确操作目的，避免盲目 操作导致意外情况。
谨慎对待关键操作
对于涉及关键系统的操作， 应格外小心谨慎，确保操 作的准确性和安全性。
及时反馈异常情况

输入操作命令
根据需要输入相应的操作命令，如道岔转换、 信号开放等。
关闭系统
在结束工作后，需要关闭软件和设备，以确 保系统的安全。
常见故障处理
道岔转换不灵活
检查道岔控制电路和电机是否正常， 如有问题及时修复。
信号灯不亮
检查信号机内部接线是否松动或断路， 灯泡是否损坏，及时更换。
系统死机
重启计算机和联锁软件，检查是否有 病毒或软件冲突。
EI32-JD计算机联锁系统的智能化控 制可以提高列车运行的调度水平，优 化列车运行计划，提高铁路运输的效 率和效益。
通过该系统的应用，可以实现对铁路 信号设备的全面监控和管理，及时发 现和处理设备故障，减少设备故障对 列车运行的影响。
EI32-JD计算机联锁系统的历史与发展
EI32-JD计算机联锁系统的发展经历了 多个阶段，最早的计算机联锁系统诞生 于上世纪70年代，随着计算机技术和 铁路信号技术的发展，该系统的功能和
非法获取或篡改。
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工作原理
联锁逻辑
联锁逻辑的主要功能是保证列车运行的安全，实现进 路控制、信号控制、道岔控制等功能。
联锁逻辑是EI32-JD计算机联锁系统的核心，它通过 一系列的逻辑运算，实现对信号机、道岔、轨道电路 等铁路信号设备的控制。
联锁逻辑采用双套互为备份的结构，提高系统的可靠 性和安全性。
通信故障
检查通信接口和电缆是否正常，通信 参数设置是否正确。
系统维护与保养
定期清理
软件更新
定期清理计算机内部灰尘，保持散热良好 。
及时更新软件和病毒库，确保系统安全。
硬件检查
备份数据
定期检查接线、电缆、保险丝等是否完好 ，及时更换损坏部件。
定期备份系统数据和配置信息，以防数据 丢失。

控制方法
高铁列车运行控制方法包括自动驾驶、自动防护、自动监控等，确保列车在高速 运行过程中的安全、稳定和舒适。同时，还需采取必要的应急措施，以应对突发 情况。
03 计算机联锁在高铁中应用
信号设备布局与配置方案
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信号设备分布原则
根据高铁线路特点和运营 需求，合理分布信号设备， 确保行车安全。
道岔控制方式
采用计算机联锁系统对道 岔进行控制，实现道岔的 自动转换和锁闭。
信号机设置
在关键位置设置信号机， 通过计算机联锁系统控制 信号机的显示，为列车提 供正确的行车指示。
进路控制策略及实现方法
进路控制原则
根据列车运行图和车站作 业计划，制定进路控制策 略，确保列车按照预定路 线行驶。
进路建立流程
发展历程
从最初的机械联锁、电气联锁，到现如今的计算机联锁，经 历了漫长的技术革新与升级。计算机联锁系统自20世纪80年 代开始研究，90年代逐渐得到推广应用，至今已成为国内外 铁路车站的主流联锁设备。
主要功能及应用领域
主要功能
实现进路选排一致性检查、道岔位置及状态检查、信号开放条件检查等联锁功 能，确保列车和调车作业的安全。此外，计算机联锁系统还具有故障诊断与报 警、操作表示及记录等功能。
风险量化
对识别出的风险因素进行量化处 理，确定其可能性和严重程度， 为制定风险控制措施提供依据。
指标体系建立
结合高铁技术特点和计算机联锁 系统实际需求，建立一套科学、
合理的风险评估指标体系。
可靠性设计和冗余配置策略
可靠性设计
故障自诊断与恢复
采用高可靠性硬件和软件设计技术， 确保计算机联锁系统在各种恶劣环境 下都能稳定运行。
02 高铁技术基础知识

b、出站信号机不能任意开放，它受接车站闭塞机的间接控制。
c、列车开往区间时，当车轮压过轨道电路后，出站信号机自动关闭，
并使站闭塞机处于“区间闭塞”状态。
d、只有当列车到达接车站压过轨道电路，以及办理到达复原手续后，
才能办理下一次闭塞。
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2 闭塞的分类
自动闭塞
利用通过信号机把区间划分为若干个装设轨道电路的闭塞分 区，通过轨道电路将列车和信号机的显示联系起来，使信号机的 显示随着列车运行位置而自动变换的一种闭塞方式。
塞仍采用闭塞分区，闭塞分区可以采用轨道电路或计轴装置来划分，它具有列车 定位和轨道占用检查的功能。准移动闭塞条件下，后续列车的追踪目标是前行列 车所占用闭塞分区的始端，须留有一定的安全距离，目标点也是相对固定的，但 制动起点不固定。
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3 自动闭塞
（3）移动闭塞 移动闭塞是准移动闭塞的一种特殊方式，不设轨道占用检查设备和轨
自重为车辆本身的全部重量，以t为单位； 载重即车辆允许的最大装载重量，以t为单位； 容积是货车内部可以容纳货物的体积，以m3为单位，并在括号内注明 “内长×内宽×内高”的尺寸。
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车辆标记
(2)车辆全长及换长 全长为该车两端钩舌内侧间的距离，以m为单位。 换长是为了编组列车统计工作的方便，将车辆全长换算成辆数来表示长度，
YW 60000～89999
CA 90000～94999
XL
3000～6999
VZ
7000～9999
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货车
序
车种
代码
车号范围
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棚车