计算机联锁及软件设计-

计算机联锁系统配置软件设计与实现
陈光;杨扬;李胜;莫正刚
【期刊名称】《铁道通信信号》
【年(卷),期】2016(052)003
【摘要】通过计算机技术可实现计算机联锁系统的信息配置,将原本隐藏于工程图纸、电子文件、设备实际布置、设备履历文件等不同媒质中的有用信息,由配置软件收集起来,成为统一规范的显性数据,从而辅助现场铁路信号设备的日常维护工作.【总页数】3页(P61-63)
【作者】陈光;杨扬;李胜;莫正刚
【作者单位】西南交通大学信息科学与技术学院 610031成都;西南交通大学信息科学与技术学院 610031成都;西南交通大学信息科学与技术学院 610031成都;西南交通大学信息科学与技术学院 610031成都
【正文语种】中文
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实验名称：计算机联锁及软件设计实验学院：电子信息工程学院专业：自动化（信号）1201小组成员：蒋司琪黄涛孙昊天孟琦任课教师：张文静2015 年 6 月 10 日实验二：典型小站的联锁系统总体设计实验要求：根据所给站场设计一套计算机联锁系统，要求完成以下工作：1、分析站场的基本作业需求2、设计一套符合当前主流技术的计算机联锁系统，要求采用双机热备模式，上下位机分离，采用继电器接口，确定接口组合及其数量。

3、说明各组成部分所采用的主要技术和功能。

实验设计：一、站场的基本作业需求：站场作业分为：列车作业、调车作业和转场作业三种。

1.列车作业包括列车发车作业、列车接车作业和列车通过作业。

①列车发车作业：办理列车由股道向区间发车。

②列车接车作业：将列车由区间接入股道。

分为正线接车和侧线接车。

因设备故障不能办理正常的接车作业或由非接车线路接车时，应该办理引导接车作业。

③列车经由股道不停车通过车站。

2.调车作业：在车站站场内进行的机车出入库、转线、车列解体、列车编组、摘挂以及取送车等作业。

3.转场作业：包括列车转场作业和机车车辆转场作业。

在所给站场中：接车作业：下行方向接车至1股道、至Ⅱ股道、至3股道；上行方向接车至1股道、至Ⅱ股道、至3股道。

共6条接车进路。

发车作业：由1股道、Ⅱ股道、3股道分别发车上行或者下行，共6条发车进路。

调车进路：由D1至D4、由D1分别至1股道、至Ⅱ股道、至3股道、由D2分别至1股道、至Ⅱ股道、至3股道，共7条调车进路。

二、联锁系统的设计：纳入《维规》的9种计算机联锁系统，TYJL-Ⅱ（铁科研）、DS6-11（北京通号公司）、VPI（卡斯柯）CIS-1（卡斯柯）、JD-1A（北京交大）五种为双机热备结构，TYJL-ECC、TYJL-TR9两种为三取二容错结构，DS6-K5B、EI32-JD两种为二乘二取二结构，以及《维规》公布实施后，取得“行政许可”的TYJL-ADX、TYJL-Ⅲ两种也为二乘二取二计算机联锁系统。

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。

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。

USSI的CBTC系统的可靠性及冗余可用性设计是基于USSI公司采用在其供应铁路和轨道交通产品及系统经验基础上形成的可靠性设计方法学。

该方法学以及具体的可靠性的可维护性设计规则和程序详见本公司程序手册SG-5400A（硬件可靠性和可维护性设计规则）和SG-5400B（软件可靠性和可维护性设计规则）。

USSI计算机联锁系统构成方案USSI的CBTC系统正线采用分布式联锁控制方式，分为若干联锁区。

每个联锁区包括有岔站和无岔站，由位于设备集中站的联锁控制器Microlok II控制。

典型联锁控制器的使用配置参见图1。

其中图例说明：BS为骨干交换机，AS为接入交换机，LCW为现地工作站，MSW为维护工作站。

DTI图1 典型的联锁设备配置联锁控制器Microlok II专用于执行轨旁联锁逻辑的安全性功能。

它通过安全型接口电路与轨旁设备接口，采集并控制其状态。

与MicrolokII接口的轨旁设备包括本站及其联锁区内其它车站的信号机、转辙机、计轴主机、现地控制盘、紧急停车按钮、自动折返按钮、站台屏蔽门及区间隔断门等。

与闭塞制式（移动闭塞或固定闭塞）无关，联锁控制器提供诸如“接近锁闭”、“进路锁闭”、“占用锁闭”和“运行方向锁闭”等基本功能。

这些功能通过列车位置数据来实现，该数据来自相应的区域控制器。

在以列车为中心的CBTC系统中，每辆列车的位置都被传送给区域控制器。

区域控制器追踪所有在其控制区域内列车的位置，即区域控制器与联锁控制器Microlok共同完成接近、进路、方向和转辙机锁闭功能。

系统的结构允许装备CBTC的列车和未装备CBTC的列车（无车载CBTC ATP）安全地运行于同一系统。

对于未装备CBTC 的列车，其位置数据必须通过后备计轴系统来判定。

而且，如果某辆列车的ATP设备出现故障，区域控制器无法知道该列车的位置，这时需要利用计轴设备来判定其位置。

MicroLokII安全处理器是一个专为轨道交通安全应用而设计的基于微处理器的逻辑控制器，其基本功能是根据一个标准的执行程序和一个专为安全功能而设计的应用程序，来处理输入量并生成相应输出，达到控制安全联锁的功能。

计算机联锁系统工程设计的分析摘要：本文首先就计算机联锁与电气集中联锁二者在软件设计与硬件设计方面的区别分别进行了分析，随后主要针对计算机联锁软件的特殊设计进行了探讨。

关键词：计算机联锁系统；设计分析引言：近年来,随着计算机技术的发展,世界各国纷纷开始了对计算机联锁系统的研制。

计算机联锁系统大有取代继电联锁之势。

存在的问题及解决措施并对计算机联锁系统的发展作了展望。

目前，电气联锁系统和机械联锁系统也逐步被计算机联锁系统取代，在其工程设计过程中的内容也相应的做了改变。

其中主要的设计任务有联锁逻辑、车站操作方式、信号机显示联系、进路选排和特殊电路的处理等, 已逐步纳入计算机联锁设备研制中。

为此,对于计算机联锁整体设计质量的提高, 主要取决于联锁设备生产厂家与设计单位的互相配合、共同努力。

文章中主要就设计内容的转变, 从硬件与软件两方面进行分析和比较, 旨在不断提高计算机联锁的设计质量与设计效率。

一、计算机联锁与电气集中联锁在软件设计方面的不同分析现有的电气集中联锁设计, 一般模式为设计单位编制设计图纸和设计说明书, 其中软件设计的主要内容如表1所示。

表 1 设计单位电路设计内容比较表设计任务6502 电气集中设计计算机联锁设计运输作业配置设计定义软件设计故障-安全设计电路设计软件设计电路原理图设计电路设计软件设计电路配线图设计承担/在传统的工程设计中, 表 1 中的运输作业配置、故障-安全设计、电路原理图设计基本出于大站6502、6504 电路的设计思想, 特殊部分需要设计工程师进行现场调查单独设计电路, 并在设计说明书中指出。

但是, 计算机联锁的设计则有所不同。

目前, 国铁车站的计算机联锁系统核心设备是由四大研制厂家提供, 原来由设计单位单独承担的工程设计, 逐渐分解为设计单位更多地关注接口电路、场间联系、电码化电路以及室外部分等硬件电路和配线设计工作。

二、计算机联锁与电气集中联锁在硬件设计方面的不同（一）设计单位的工程师通常对于6502的设计已经非常熟悉, 若是初次接触计算机联锁系统,在和联锁厂家的设计配合中, 往往可能漏做图纸或是漏提条件。

铁路信号计算机联锁软件研究与设计摘要：计算机联锁系统作为保障行车安全的重要设备，在铁路系统现代化的进程中迎来了广阔的发展前景。

计算机联锁系统以计算机技术为核心，整体采用冗余结构、通信连接、控制系统等技术，是一种具备安全性高、可靠性强的实时控制系统。

根据计算机联锁软件的复杂逻辑、可移植性差等特点，本文在采用结构化语言、模块化思想的基础上，通过分析计算机联锁逻辑模块的功能需求，设计符合规范的软件编写流程。

关键词：铁路信号、计算机联锁、软件设计Abstract: As an important equipment to ensure the safety of driving, the computer interlocking system has ushered in a broad development prospect in the process of modernization of the railway system. The computer interlocking system takes computer technology as the core and adopts technologies such as redundant structure, communication connection and control system. It is a real-time control system with high security and high reliability. According to the complex logic of computer interlocking software and poor portability, this paper analyzes the functional requirements of computer interlocking logic modules based on structured languageand modular ideas, and designs a software writing process that conforms to the specification.Keywords: railway signal, computer interlock, software design1、引言在铁路领域，信号机、道岔、轨道区段和进路之间联锁关系是构成计算机联锁系统的重要依据[1]。

计算机联锁系统介绍与设计发布时间：2022-09-19T06:17:44.032Z 来源：《科技新时代》2022年（2月）4期作者：安禹学徐华祥[导读] 计算机联锁是以计算机技术为核心，采用了通信技术、可靠性技术与容错技术以及“安禹学徐华祥中车青岛四方机车车辆股份有限公司，青岛 266111摘要计算机联锁是以计算机技术为核心，采用了通信技术、可靠性技术与容错技术以及“故障—安全”技术实现车站联锁要求，自动实现车站内的道岔、信号机和进路之间的控制的技术，它是确保铁路系统安全、高效行车所必需的一种重要保障设施。

在计算机联锁系统中，上位机用于人机交互，用来接收工作人员输入的操作指令，经过联锁机的逻辑运算控制车站信号设备工作，并将信号设备的工作状态通过上位机表示出来，实时监控信号设备运行。

第一章绪论1.1 计算机联锁的背景随着我国铁路运输事业的不断进步和发展,高密性以及快捷性都成为其主要的发展目标和方向,许多联锁设备无法满足对安全方面越来越高的要求。

从技术上来看,电气式联锁和机械式联锁是我国铁路信号控制技术发展的两个阶段。

随着计算机技术理论的完善，发展出了计算机联锁。

目前我国现有的主要干线铁路均采用计算机联锁系统国内外1.2 国内外研究现状分析1978年世界上第一套新型的微机联锁设备在瑞典哥德保市诞生以来，各个地区的新型计算机联锁设备和系统技术都发展得相当迅速。

瑞典作为目前世界上最早的自主开发且通过自主创新设计成功研制广泛应用于国际的计算机联锁的技术国家之一,其生产技术上的发展周期可以大致划分表现为两个主要时期,第一代微机产品主要就是采用了传动继电器技术来进行控制供电信号及道岔,并且还首次具备了控制轨道传动的专用继电器。

第二代系列产品的道岔和信号系统设计采用了更为安全的一种无接点控制电路。

1985年前在哈尔斯堡站首次投入使用了该产品系列。

西德国铁1979年决定自主研制第一套微机联锁,自1983年起就开始由西门子、劳伦茨、 AGE 公司联合研制,1985年12月,联锁铁路首套微机联锁设备在慕尼黑地区正式交付投入运营。

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。

计算机联锁工程设计毕业设计计算机联锁工程设计是指利用计算机技术对联锁系统进行设计和优化的工作。

联锁系统是一种用于控制列车运行的安全设施，它确保了列车在铁路上安全、顺畅地运行。

传统的联锁系统依靠人工操作和机械元件来完成列车运行的控制，但随着计算机技术的飞速发展，计算机联锁系统被广泛应用于铁路交通管理中。

计算机联锁工程设计的目标是利用计算机技术优化联锁系统的设计和运行效率，提高铁路交通管理的安全性和效能。

计算机联锁系统设计需要完成以下几个主要任务：首先，需要对铁路交通流量进行调查研究，了解铁路交通的运行规律和瓶颈；然后，需要对联锁系统的结构和功能进行分析，并根据铁路交通的特点和需求确定系统设计的目标和要求；接下来，需要进行联锁系统的硬件和软件设计，确定系统的拓扑结构和通信协议，并编写相应的程序代码；最后，需要进行联锁系统的仿真和测试，并根据实际运行情况对系统进行优化和改进。

在计算机联锁工程设计中，需要考虑的主要问题包括系统的可靠性、安全性和实时性。

系统的可靠性是指系统在长时间运行中的稳定性和可靠性，需要对硬件设备进行质量控制和故障处理。

系统的安全性是指系统在被攻击或出现意外情况下的保护能力，需要对系统进行安全防护和监控。

系统的实时性是指系统对于铁路交通变化的快速响应能力，需要对系统的通信和计算性能进行优化。

计算机联锁工程设计的实施需要具备一定的技术和经验，需要对计算机网络、通信技术、软件开发和系统集成等方面有一定的专业知识和技能。

此外，还需要对铁路交通运行和管理有一定的了解和研究，以便能够根据实际需求进行系统设计和优化。

总之，计算机联锁工程设计是一项综合性的、技术密集型的工作，需要综合考虑多个因素，包括系统的安全性、可靠性和实时性等。

通过合理的设计和优化，可以提高铁路交通管理的效能和安全性。

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。