计算机联锁概述80页PPT

软硬件实现联锁的逻辑关系
动作速度快，信息量大，可控性强
微
机
联
采用积木式的软硬件
通用性强，适应改扩建，修改容易
锁
大量减少人为工作 .
节约成本，提高安全性和可靠性
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6.计算机联锁系统的基本结构
层次结构
集中式控制结构 分散式控制结构
冗余结构
可靠性冗余结构 安全性冗余结构
.
8
6.1车站联锁的层次结构
监控对象
.
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6.4系统的冗余结构
可靠性冗余－减少出现故障时系统停止工作的概率，采用 逻辑上为“或”关系的二重结构，如下图：
输入
模块A 模块B
或门
输出
安全性冗余－出现故障时，为了减少产生危险侧输出的概 率，采用相互较核的逻辑上为“与”的二重结构，如下图：
输入
模块A 模块B
与门
输出
.
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6.4系统的冗余结构
.
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2.计算机联锁的功能
联锁控制功能：进路控制；信号开放、关闭； 道岔单独操作、锁闭、解锁
显示功能：①站场基本图形显示；②现场信号 设备状态显示；③值班员按压按钮动作的确认 显示；④联锁系统工作状态、故障报警显示； ⑤时钟显示、汉字提示等
记录存储和故障检测与诊断功能：①系统可按 时间顺序自动记录和存储值班员按钮操作情况、 现场设备动作情况和行车作业情况；②提供图 像再现功能；③实现进路存储和自动办理；④ 具有集中检测和报警功能
信息传输方面，采用同步或异步通信方式，确保信道安全 可靠。
为了提高系统运行稳定性，采取了必要抗干扰措施。
系统功能齐全，除联锁外，还要有显示、检错、诊断、存 储记录等功能。
预留有与其他自动化设备相连的接口。

二、计算机联锁的特点
⑷ 其它方面： 计算机联锁便于联网，为铁路信号系统向 智能化和网络化方向发展创造了条件。通 过与TDCS、CTC系统联网，通过与旅客 向导服务系统、车次号跟踪系统联网，可 构成全方位的计算机综合控制、管理系统， 增强了运输调度指挥自动化、智能化水平；
二、计算机联锁的特点
存在如下不足： ①计算机联锁由于使用了大量的电子元件， 故需在抗电磁干扰及防止雷害等方面采取 防护措施。 ②若计算机联锁中实现联锁逻辑的联锁计 算机一旦出现硬件故障，其影响面积会很 大，甚至使系统不能工作。因此计算机联 锁系统需要采取必要的措施来提高可靠性 和可用性。
二、计算机联锁的特点
③体积小、占地面积小，且随车站规模增大，面 积节省更为显著； ④安装费、运营费及维修费大幅度减少。 ⑶ 维护方面： ①计算机联锁的维修工作量小，且具有自诊断、 故障定位功能，降低了维护难度并可通过联网， 实现远程故障诊断。 ②继电部分结构简单，便于维护，而且继电器用 量少，减少继电器检修工作量；
国外计算机联锁系统的主要特点
• 应用信息网络技术，构成综合控制系统
• 计算机辅助设计系统CAD
• 模拟实时测试系统
• 多媒体人机界面 • 全电子计算机联锁
国内计算机联锁发展概况
• 中国铁道科学研究院通号所
TYJL-II、TYJL-2000 、TYJL-ADX、
TYJL-TR9型 • 通号总公司研究设计院 DS6-11、DS6-20、DS6-K5B、DS6-60型 • 北方交通大学 JD-IA、EI32-JD型 • CASCO公司（中美合资） CIS-1、 VPI型、iLock
第一章 简介
一、车站联锁控制系统发展概述 二、计算机联锁系统的特点
图1 某站场图

构。两系通过交换同步定时信号，实现周期同步运行。当一系因故障 停止输出时，另一系自动接替工作，保证现场信号设备控制不发生间 断。
三、 DS6-K5B型计算机联锁系统组成及功能
• 故障一安全处理器F486结构
三、 DS6-K5B型计算机联锁系统组成及功能
• 故障一安全处理器的两个CPU在同一个时钟控制下，实现总 线级同步工作，总线比较器以时钟为单位，对双重CPU的处 理经过、处理结果进行对照检查，经总线比较器比较，两个 CPU运行完全一致时，正常继电器吸起，输出“光电转换电 路”接通电源，输出有效。当发生故障时，总线比较器可以 做到对CPU及周边器件故障，在最短的时间内(即一个CPU时 钟周期内)及时地发现，通过屏蔽对外输出或停止CPU动作，使安
业的操作、表示设备组成。操作显示设备设在运转室。控显 机采用Pc总线工控机。每一台控显机的机箱内除安装连接操 作显示设备的接口板外，还安装两块带有光电转换的串行通 信接口板INIO卡，用于同联锁机的二重系通信。操作设备可以 选择按钮操纵盘、鼠标或数字化仪。显示设备可选用图形显示 器或单元式表示盘。
三、 DS6-K5B型计算机联锁系统组成及功能
三、 DS6-K5B型计算机联锁系统组成及功能
• 光分路器端口位置图
三、 DS6-K5B型计算机、 DS6-K5B型计算机联锁系统组成及功能
• 2、电务维护台
• 电务维护台是为了帮助系统管理和维护人员分析事故原因和查找设备 故障而设计的子系统，由监测机、显示器、键盘、打印机等组成。监
• 控显双机与联锁机的二重系，通过光分路器构成交叉互连的冗 余关系。
• 为了实现每一台控显机都能够同联锁机的每一系单独通信，控显
双机每一台内安装了两块INIO通信卡：INIO，、INIO：。它们分 别用于同联锁机1系和2系通信。联锁机的每一系只有一个与控 显机通信的接口：CN，T(发送)、CN，R(接收)。为了实现联锁

•
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：

• 车站值班员的操作意图通过操作光笔动作 数字化仪而实现，与传统按压按钮操作方 式相像。其特点是不用另外增加硬件设备， 只需通过各种绘图软件绘制相应站场图并 输入相应数据即可完成控制台的设计。
• 3.鼠标方式 • 通过鼠标点击显示器上的按钮实现各种功 能。目前多采用鼠标方式。 • 使用数字化仪方式或者鼠标方式，计算机 联锁系统一般都使用大屏幕显示器（CRT或 LCD），使车站值班员清晰地看到站场的实 际状态及各种信息。
第三节 计算机联锁
•
• 并根据联锁条件，对输入的操作命令和 状态信息，以及联锁机构的当前内部信息 进行处理，产生相应的输出信息，控制信 号机显示和道岔转换。联锁计算机设置在 信号楼的计算机房。
第三节 计算机联锁
• （3）控制器 • 一方面通过采集信号机、转辙机和轨 道电路状态的信息提供给联锁计算机；另 一方面，接受来自联锁计算机的控制命令， 驱动道岔转换，控制信号显示。其中信号、 道岔控制电路必须符合故障—安全原则， 因此仍然采用继电电路作为现场设备与计 算机设备的接口。
第三节 计算机联锁
(1)人机会话计算机 它的主要功能是操作人员通过操作向联锁 机构输入操作命令和接受联锁机构输出的反 映设备工作状态和行车作业情况的表示信息， 人机会话用操作显示设备设置于运转室。
第三节 计算机联锁
• （2）联锁计算机 • 它是联锁系统的核心，必须具有故障—安 全性能。联锁控制计算机除了接受来自操 作表示计算机的操作信息外，还接受采集 到的信号机、转辙机和轨道电路状况信息，
第三节 计算机联锁
在我国，20世纪80年代开展了计算机联锁控制系
统的研制工作。1984年研制生产出了国内第一个车 站计算机联锁控制系统，并成功地应用于企业专用 铁路，填补了我国计算机联锁控制系统的空白。

•
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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

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。
03
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。

• •
• • •
•
（7）当前容错联锁计算机： 如果该操作员站操作的是两个容错联锁计算机，此位 置显示的是当前专用键盘的操作所对应的容错联锁计算机。 每按一次专用键盘上的“SIC切换”，专用键盘操作所对 应的容错联锁计算机就更换一次。 （8）操作列表：操作列表保存最近的100条操作信息， 其左侧的“上”“下”按钮可以实现翻动查找。当有操作 进行时，显示最新的操作。 （9）设备状态：表示站场设备（联锁机，输入、输出 及信号机，道岔等）的运行状态。绿灯表示设备正常，红 灯表示有设备报警。 （10）报警列表：报警列表保存最近的100条报警信息， 其左侧的“上”“下”按钮可实现翻动查找。若系统设备 出现故障，操作员站系统会将最新的报警信息在此处显示。 报警显示时是红色字体，并且伴有语音报警，如果操作员 按报警列表右侧的“报警确认”按钮，该报警信息变为绿 色，同时该条报警相应的语音报警停止。 （11）报警确认：当报警列表显示某报警信息时，可以 单击“报警确认”来确认该报警，表示操作员已经知道了 该报警，同时报警信息变成绿色，相应的语音报警停止。
• 车站规模不同，所需要的硬件数量也不相同。但各种系统 的基本功能和基本任务大致一样，因此它们的硬件组成的 基本形式差异不大。 • 计算机联锁系统主要由人机对话设备、联锁控制计算 机系统(简称主机)、输入/输出通道与接口、继电器结合 电路及其监控对象(信号机、道岔、轨道电路)等部分组成。 • 1.主机 • 主机是计算机联锁系统的核心，它要完成所有信息的 处理、接口管理及与外部设备的信息交换。 • 计算机系统(主机)是由几个子系统组成，一般包括上 位机(也称操作表示机或控制显示机或监视控制机)、下位 机(也称联锁处理机)、电务维修机(也称监测机)等。而且， 为了提高系统的可靠性，上位机采用双机冗余控制，联锁 机采用双机热备、三机表决或2×2取二控制，

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烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
一．技术特点
在日本，EI32型计算机联锁系统已经在300多个车站 中投入使用，最长运用时间达15年。在高速、高密度的日 本地铁、新干线上，都安全可靠地运行着EI32计算机联锁 系统。EI32计算机联锁系统硬件具有以下技术特点：
二．系统对环境的要求及技术指 标
系统环境温度： 0℃—45℃
系统环境湿度： 不大于90％
大气压力：
74.8KPa—
106Kpa
双机切换时间： 小于500ms
系统运用环境，如微机室应采取防静
电措施，加装防静电地板。
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烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
采用故障－安全的输入输出系统。
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烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
2．系统可靠性的保证
联锁机、驱采机间的通信采用局域网光接口， 光缆通道双倍冗余，具有高速、高可靠性；
驱动电路、采集电路具备强大的自诊断功能， 在电路工作时实时进行检测，出现故障立即报警 或系统停止运行；
机箱背部安装有母板，机箱内提供电路板插槽， 电路板在机箱前面插入机箱母板中，并在前面板有 指示灯，用以观察设备运行情况以及输入/输出接口 状态。
机箱对外的引线通过母板后面的接插件与外界 相连。
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烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人

1、系统软件。
① 实时多任务处理程序：系统软件的核心。完成任 务调度，中断处理，时钟管理等； ② 设备管理程序：提供对外部设备，如打印机、 键盘、磁盘操作的管理； ③ 软件调试工具：系统开发、调试及维护工具。
2、应用软件。
上位机
上位机系统
联锁机
通信线 下位机系统
2、应用软件。
计算机联锁系统从功能实现角度来说，单一计算 机可以完成整个功能。但考虑到任务的重要性不 同，同时为了减轻单一计算机的负担，保证联锁 功能的正常实现，将计算机联锁系统分为上位机 系统和下位机系统。操作表示功能由上位机实现， 下位机系统包括联锁运算层、输入和输出层；下 位机系统的联锁运算层、输入和输出层可以用联 锁机实现；
输入和输出接口使用直流24V电源，电压范围为 24V±10%。输入板及状态板电源由信号电源屏输 出的直流24V电源供给，输出板24V电源由计算机 系统提供。采用动态板时需另配一路动态板局部电 源，电压为32V。
5、系统供电和接地。
系统要求为计算机系统单独设置两根地线。一根为安 全工作地线，另一根为防雷地线。安全工作地线接地 电阻要求小于4欧姆，防雷地线接地电阻要求小于10 欧姆。两根地线埋设地点及与其它地线间距均要求不 小于20米。地线上不得搭接其他设备。
微机 输入 接口
DJ
LXJ
ZXJ FXJ
L ZT7A/B 2L ZT11A/B
DXJ B ZT5A/B
KF
H ZT8A/B
断丝 ZT13A/B
ZT7代码表示出站信号开放(显示绿色灯光)。 ZT11代码表示出站信号开放(显示双绿灯光)。 ZT5代码表示开放调车信号(显示白色灯光)。 ZT8代码表示出站信号关闭(显示红色灯光)。 ZT13代码表示灯丝断丝。

5G
XD
S5
13
11
25
IIIG
7
D11
21 SIII
轨道光带说明： 占用（DGJ落下）：红光带 锁闭（DGJ吸起）：白光带 空闲（DGJ吸起）：灰光带
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道岔在定位 道岔在反位 四开状态
计轴式轨道电路 计轴设备是利用轨道传感器、计数器来记 录和比较驶入和始出轨道区段的轴数，以 此确定轨道区段的占用或空闲。
③ 完成联锁逻辑运算功能。
④ 冗余管理功能。
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（CPU板）
(3)采集/驱动层
包括采集/驱动电路+继电器电路接口。 采集/驱动电路：
驱动：实时接收联锁主机驱动命令、驱动继电器动作（为继电器线圈 提供KZ）；
采集：实时采集各继电器接点信息，反馈给联锁主机（联锁主机根据 该信息进行联锁运输）。 继电器接口：接收到驱动命令后，励磁吸起，接通室外信号设备（点/ 灭灯，道岔转换等）。
1.典型计算机联锁系统结构：
作：鼠标、数字化仪、控制台
工业控制计算机
（冗余） （冗余）
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计算机联锁硬件
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(1)人机接口层
包括上位机（值班员操作）、电务维修机（维修人员使用）
上位机
采用双机热备冗余形式，由工业控制计算机、CRT显示屏、键盘和鼠标 等构成。有时也采用数字化仪代替键盘和鼠标来输入。
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IIIG
7
D11
21
SIII
取消进路过程： （1）人工办理取消进路手续。 （2）关闭进路始端信号。 （3）进路自动解锁。
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人工延时解锁： 列车已经进入进路外方接近区段，但未进入进路时，采用人工延时解
锁方式使进路解锁。 例：D11→5G