计算机联锁系统软件

计算机联锁系统软件一、计算机联锁系统软件的总体结构计算机联锁系统软件的基本结构应设计成实时操作系统或实时调度程序支持下的多任务的实时系统，其软件的基本结构可归纳如下。

1．按照系统层次结构分类按照软件的层次结构，可分为三个层次，即人机对话层、联锁运算层和执行层，其结构如图7—17所示。

人机对话层完成人机界面信息处理；联锁运算层完成联锁运算；执行层完成控制命令的输出和表示信息的输入。

2．按照冗余结构划分按照冗余结构，可分为三取二系统的单软件结构和双机热备系统的双版本软件结构。

其小双版本软件结构，如图7—18所示。

3．按照联锁数据的组织形式划分按照联锁数据的组织形式，可分为联锁图表式软件结构和进路控制式的软件结构。

进路控制式的软结构(即模块化结构)如图7—19所示。

二、联锁数据与数据结构在计算机联锁系统中，凡参与联锁运算的有关数据统称为联锁数据：，联锁数据在存储器中的组成方法称为数据结构。

联锁数据包括静态数据(常量)和动态数据(变量)两大类，与之相对应的有静态数据结构和动态数据结构。

]．静态数据及其结构联锁程序需要哪些静态数据以及这些数据在存储器中的组织形式，对于联锁程序结构有很大的影响。

目前采用最多的是进路表型联锁和站场型联锁，对应的就存在两种不同的静态数据结构；进路表型静态数据结构和站场型静态数据结构。

建立任何一条进路都必须指明该进路的特性和有关监控对象的特征及其数量等，包括：进路性质，是列车进路还是调车进路；进路方向，是接车方向还是发车方向；进路的范围，即进路的两端，如果是迂回进路，还应指明变更点(相当于变通按钮所对应的位置)；肪护进路的信号机(名称)；进路中的轨道电路区段(名称)及数量；进路中的道岔(名称)、应处的位置、数量；进路所涉及的侵限绝缘轨道区段(名称)及检查条件；进路的接近区段(名称)；进路的离去区段(名称)；进路末端是否存在需要结合或照查的设施，如闭塞设备、机务段联系、驼峰信号设备等。

室外三大设备：色灯信号机、转辙机、轨道电路。

双热系统的工作状态：①工作状态（正在使用的设备）②热备状态（电源灯亮）③冷机状态（A机工作，B机只供电）计算机连锁几大系列：①铁科院：TYJL-Ⅱ型、TYJL-TR9型②通号总公司：DS6系列、DS6-11、DS6-K5B③北京交大：JD-1A、EI32-JD④卡斯柯：CIS-1型⑤全电子单元：VPI型。

总线：是一组公用信号线的集合，通过这组公用信号线把计算机系统中的各个模板以及各种设备连接成一个整体，以便彼此之间进行信息交换。

总线分类：系统总线（内）、通信总线（外）、现场总线（CAN）。

基本原理框图信号机道岔轨道计算机联锁系统硬件：主要有人机对话设备：联锁控制计算机系统（主机）输入/输出通道接口：继电器结合电路监控对象：主机：上位机（操作表示机或控制显示机或监视控制机）、下位机（联锁处理机）维修机（监测机）计算机连锁系统软件：系统软件和应用软件联锁程序：①操作输入模块②操作命令形成模块③操作命令执行模块④进路处理模块⑤状态输入模块⑥控制命令输出模块7表示信息输出模块系统软件包括：①标准程序库②语言处理程序③操作系统④服务型程序⑤数据库管理系统⑥网络软件。

作用：管理整个计算机系统、监视服务、使系统资源得到合理调度、确保高效运行。

TYJL-Ⅱ组成：控制台、监控机、联锁机、执表机和电务维修机。

功能：①控制台：显示站场状态，接受操作命令，将操作人员的操作命令传输给监控机。

②联锁机：实现与监控机和执表机的通信调度、实现信号设备的联锁逻辑处理、采集现场信号设备状态③执表机：接收联锁发出的执行命令、采集站场信号设备状态、输出动态控制命令④电务维修机：屏幕显示、记录、图像再现。

系统切换：实现切换功能，必须解决双机通信、双机同步、单机自检测和双机切换四个技术问题。

备机状态：脱机、联锁和热备同步。

Power ：电源指示灯HDD：硬盘工作指示灯KB-LK：键盘锁指示灯红色自复式按钮：复位蓝色自复式按键：键盘锁。

计算机联锁系统的软件计算机联锁的软件由联锁数据和联锁程序组成，各种型号的计算机联锁系统最大的区别就是软件的不同,而且各家公司对其软件均采取保密措施，具体程序均不对外公布。

当然维修单位也没有必要掌握具体的程序,这里对计算机联锁系统的软件只作简单的介绍。

1 联锁数据在计算机联锁系统中，所有的信息进入计算机后均变为数据，计算机只能对这些数据进行运算处理，凡参与联锁运算的有关数据统称为联锁数据.在联锁运算中有些数据是固定不变的,如表示设备的编号或位置的数据。

这些在联锁运算中不发生变化的数据被称为静态数据,也称常量。

而在联锁运算中发生变化的数据,如表示状态输入信息、操作数入信息的数据，被称为动态数据，也称作逻辑变量。

在联锁程序运行的过程中有大量的静态和动态数据参与联锁运算,各种数据存放在存储器中，数据在存储器中的组成方法被称为数据结构。

1。

1 数据编码代表信号设备状态或控制命令的开关量有两个状态被称为二值逻辑变量。

为了实现故障—安全, 一般用多位二进制数表示一个二值逻辑变量。

即用码长为n 的二进制代码，取其两个码与二值逻辑量对应，其它2n-2个代码均为非法码，两个有效码一个对应安全侧另一个对应危险侧（次安全侧)。

如果由于信息受到干扰，而产生非法码时，计算机将其作为安全侧信息处理,从而实现故障导向安全。

这种方式称为信息冗余。

实践证明，在数据编码时，取1、0相间的代码对应危险侧，则安全性更高。

在数据存储时，将同一数据存入不同的单元，数据输出时采用比较法和多数表决法还可进一步提高系统的安全性。

1.2 静态数据在静态数据库中，将进路的特性及与该进路有关的监控对象的特征用一组数据表示出来,这组数据与联锁表相似，在这里被称为进路表。

一般的系统进路表均采用站场形数据结构。

其构成方法是先将信号平面布置图上各监控对象及操作按钮的位置数据化，这些数据存放在只读存储器中，即每一个信号设备对应有一个数据块，各设备的数据合起来形成一个小型静态数据库,即站形数据库。

基于Linux系统的铁路信号计算机联锁安全平台软件设计基于Linux系统的铁路信号计算机联锁安全平台软件设计摘要：随着现代化铁路系统的发展，信号计算机联锁安全成为保障铁路运行的重要组成部分。

本文基于Linux系统，设计了一种铁路信号计算机联锁安全平台软件，旨在提高铁路运行的安全可靠性。

1.引言铁路信号计算机联锁是保障铁路系统运行安全的主要控制手段。

联锁接在计算机上，通过软件控制铁路信号设备和运行机车的安全系统。

本文提出了一种基于Linux系统的联锁安全平台软件设计方案，旨在提高铁路信号计算机的操作效率和系统的稳定性。

2. 软件设计目标本设计旨在实现以下目标：2.1 提高系统的安全性和可靠性，确保铁路运行的平稳和可控；2.2 改善联锁软件的操作界面，提升用户体验和工作效率；2.3 增强系统的故障诊断能力，快速定位和处理问题，减少停机时间；2.4 兼容现有的信号设备，减少硬件更换和成本。

3. 软件架构设计基于Linux系统的铁路信号计算机联锁安全平台软件设计采用模块化、分层化的架构，包括以下几个主要模块：3.1界面模块：设计友好的操作界面，方便用户进行信号设备控制和参数配置；3.2逻辑控制模块：实现信号设备之间的逻辑控制和联锁功能；3.3通信模块：使用高效的通信协议，确保信号设备之间的准确、及时的通信；3.4数据存储模块：将关键数据进行持久化存储，以便故障诊断和数据分析；3.5故障监控模块：实时监测联锁系统的运行情况，及时发现和处理故障。

4.关键技术实现4.1 采用多线程技术实现并发处理，提高系统的吞吐量和响应时间；4.2 利用数据库技术进行数据存储和管理，保证数据的完整性和一致性；4.3 引入自动故障诊断算法，实现快速定位和处理问题；4.4 使用加密算法对关键数据进行加密，提高系统的安全性。

5.实验与结果为验证基于Linux系统的铁路信号计算机联锁安全平台软件设计的可行性和有效性，在实际铁路信号计算机系统上进行了实验。

习题一一.填空1.车站信号联锁系统的发展大致经历了（机械化联锁）阶段、（机电联锁）阶段、（继电联锁）阶段和（计算机联锁）阶段。

2.填补我国计算机联锁技术空白的是由（通号总公司研究设计院）研制生产的计算机联锁系统。

3.我国车站计算机联锁系统的研制生产单位为（通号总公司研究设计院）、（铁道部科学研究院）、（卡斯柯信号总公司）和（北方交通大学）。

4.计算机联锁系统的主要功能包括：（基本的联锁功能）、（显示功能）、（记录存储和故障检测与诊断功能）和（结合功能）。

5.计算机联锁系统中，联锁层与控制层之间的联系方式分为（总线）方式和（专线）方式两种。

6.（1978）年世界上第一个计算机联锁系统在（瑞典）问世。

7.计算机联锁系统就是用（计算机）取代传统继电器进行选路和联锁运算，并通过（动态输出）输出控制命令动作信号设备的系统。

8.首次应用于国铁的车站计算机联锁系统是由（铁道部科学研究院）开发研制的。

9.车站计算机联锁系统的发展趋向为：从局部使用微机逐步向（全微电子化）方向发展；由集中式控制过渡到（分布式）控制，进而实现（多层次）控制；室内外设备由（专线）方式过渡为（总线）方式。

二.判断1.填补我国计算机联锁技术空白的是由铁道部科学研究院研制生产的计算机联锁系统。

（×）2.首次应用于国铁的计算机联锁设备是由通号总公司研究设计院研制生产的。

（×）3.拥有车站计算机联锁系统制造特许证的厂家才能生产计算机联锁系统。

（×）4.车站计算机联锁系统的软件检测合格证为终身制的。

（×）5.计算机联锁系统实现联锁控制关系依靠计算机的软硬件技术。

（√）6.对于我国车站计算机联锁系统的规范管理工作首要的应该是对开发研制单位的规范化管理工作。

（√）三.名词解释1.车站信号联锁系统：控制车站内的道岔、进路和信号机并且实现它们之间相互联系的系统称为车站信号联锁系统。

2.计算机联锁系统：用计算机取代传统继电器进行选路和联锁运算，并通过动态输出输出控制命令动作信号设备的系统称为计算机联锁系统。

一、实训背景随着计算机技术的发展，计算机联锁系统在铁路、轨道交通等领域得到了广泛应用。

为了提高我国铁路运输的安全性和效率，培养具备计算机联锁系统设计、维护能力的人才，我校开展了计算机联锁软件实训。

本次实训旨在让学生了解计算机联锁系统的基本原理，掌握计算机联锁软件的设计与实现方法，提高学生的实际操作能力。

二、实训目的1. 理解计算机联锁系统的基本原理和组成；2. 掌握计算机联锁软件的设计与实现方法；3. 提高学生在实际工作中解决计算机联锁系统问题的能力；4. 培养学生的团队协作和沟通能力。

三、实训内容1. 计算机联锁系统概述实训过程中，我们首先学习了计算机联锁系统的基本原理和组成。

计算机联锁系统主要由联锁机、通信设备、输入设备、输出设备、控制设备等组成。

联锁机是计算机联锁系统的核心，负责处理各种联锁逻辑，实现列车运行的安全控制。

2. 计算机联锁软件设计实训过程中，我们重点学习了计算机联锁软件的设计方法。

计算机联锁软件设计主要包括以下几个方面：（1）需求分析：分析计算机联锁系统的功能需求，明确软件需要实现的功能模块。

（2）系统设计：根据需求分析结果，设计计算机联锁系统的总体架构，包括各个功能模块之间的关系。

（3）模块设计：针对各个功能模块，进行详细设计，包括模块的输入输出、数据处理流程、算法实现等。

（4）代码实现：根据设计文档，编写代码，实现各个功能模块。

（5）测试与调试：对软件进行测试，确保软件功能正常，性能稳定。

3. 计算机联锁软件实现实训过程中，我们采用C++语言进行计算机联锁软件的开发。

以下是部分实现代码：```cpp// 联锁机主函数int main() {// 初始化联锁机InitLockMachine();// 处理联锁逻辑while (true) {ProcessLockLogic();}return 0;}// 初始化联锁机void InitLockMachine() {// 初始化各个功能模块// ...}// 处理联锁逻辑void ProcessLockLogic() {// 获取输入信号// ...// 处理联锁逻辑// ...// 输出控制信号// ...}```4. 计算机联锁软件测试与调试实训过程中，我们对计算机联锁软件进行了全面的测试与调试。

技术应用计算机联锁工程软件安全生产优化方案刘鹏1，杨璘1，孙翼1，宋小莉2（1.中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所，北京100081；2.中铁检验认证中心有限公司，北京100081）摘要：为实现铁路车站计算机联锁系统工程软件的安全生产，依据铁路信号运用管理办法及相关安全评估标准，在软件生产环节制定一系列优化措施。

针对工程软件设计、编制环节存在的问题，提出有效解决方案；结合工程应用经验，通过采用双套校核机制减少软件人员在数据编制时的错误，提高软件的安全性和可靠性；依据软件生产流程控制特点，采用信息管理系统、开发联锁数据自动生成工具应用到软件生产中，提高软件生产效率。

研究表明，上述优化方案应用于联锁工程后效果良好，可有效提高联锁软件的生产效率和安全性。

关键词：计算机联锁；软件；质量管理；流程控制；接口设计；调试中图分类号：U284文献标识码：A文章编号：1001-683X（2020）03-0102-05DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2020.03.1020引言计算机联锁在铁路车站应用广泛，特别是在高速铁路信号系统中，由于高速铁路列车运行速度高、运行间隔小、正点率要求高，为提高高铁系统的安全与效率，必须配有计算机联锁系统［1］。

计算机联锁系统对可靠性和安全性2方面都有极高要求，特别是在安全性方面，要求达到最高的安全完整性等级［2］。

联锁软件主要负责联锁逻辑运算，是计算机联锁系统各子系统中功能和逻辑安全要求最高的核心软件。

在计算机联锁软件工程生产实施中，为避免诸如设计、软件变更、软件数据配置错误等问题发生，其应用软件应从流程控制、软件数据安全防护、软件管理等方面加强软件安全生产，在保证软件安全性的前提下提高软件质量和生产效率。

1联锁软件生产存在的主要问题在联锁系统工程实际实施中，影响联锁系统可靠运行除了系统硬件、标准版软件功能缺陷之外，绝大部分是设计人员和软件人员在软件生产过程中产生的诸如设计、数据配置错误等造成的，这些诸如“人的行为”问题经常影响现场设备使用，延误设备开通工期，频繁加大联锁回归测试。

计算机联锁软件设计和锁闭模块设计【摘要】根据计算机联锁软件设计可靠性和安全性的要求，采用统一建模语言UML对其进行建模，可以保证列车安全、高速的运行。

【关键词】联锁软件；UML；建模车站信号计算机联锁软件是一种保证站内行车安全，实现进路控制的安全性苛求软件。

随着铁路运输速度的不断提高，以及铁路客运专线、高速铁路的快速建设，对铁路计算机联锁系统的可靠性和安全性提出了更高的要求。

车站联锁系统是以技术手段实现以进路控制为主要内容的联锁功能的系统。

计算机联锁系统，就是采用计算机技术构成的车站信号自动控制系统。

该系统以进路、道岔、信号为控制对象，由计算机系统来实现进路、道岔、信号之间的联锁，并按列车运行和调车作业的要求，自动控制选择进路、转换道岔、锁闭进路等。

本文以铁路车站信号联锁控制系统为背景，研究基于UML对联锁软件进行建模。

有助于测试人员加深对联锁系统基本功能模块的理解，根据UML的动画模拟过程，自动完成测试工作，提高联锁软件的可靠性和安全性。

主要研究工作包括对联锁系统核心--进路过程进行分析和子模块划分，并对其中的子模块，如进路锁闭模块，进行了动态建模。

1.UMLUML是一种面向对象的标准建模语言，主要用于分析和设计阶段的系统建模。

由于UML易于表达、功能强大，融入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术，适合用于支持面向对象语言实现的项目，应用范围不仅限于支持面向对象的分析与设计，还包括从需求分析开始的软件开发全过程，已被广泛应用到描述系统的静态结构和动态行为，所以UML模型成为了测试用例生成的有效来源。

根据系统不同方面的描述，UML分为静态建模和动态建模。

其中静态建模包括类图、用例图、包图、构件图和配置图；动态建模包括顺序图、协作图和活动图。

2.系统软件分析与建模计算机联锁系统的功能主要包括：人机界面信息处理功能、进路控制功能和执行控制功能等。

计算机联锁控制系统硬件部分由上位机和联锁机组成，系统安全软件主要是指联锁机软件部分。