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基于Web的计算机联锁仿真系统设计
张睿;董伊龙;张豪福;尚庆松
【期刊名称】《科学技术创新》
【年(卷),期】2022()9
【摘要】车站控制系统主要用于保证车站作业安全、提高运行效率,当下,在车站控制系统中计算机联锁系统已然成为主流。
但计算机联锁学习培训还是采用传统的仿真软件信息,存在着教学效率低、需要软件分发、软件运行环境限制、难以管理等问题。
本文设计了一款基Web分布式、可扩展的计算机联锁培训系统,既可自定义车站,又可多人参与培训考试,同时能对站场进行仿真和自动生成进路,解决了传统软件模拟站场改建后无法对仿真系统及时修改的问题,提高了培训效率。
【总页数】4页(P89-92)
【作者】张睿;董伊龙;张豪福;尚庆松
【作者单位】河南工业大学电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于CAN通信的计算机联锁IO仿真系统设计
2.基于嵌入式动态Web服务器的热电偶温控系统设计与仿真
3.基于Web3D技术的变电所仿真培训系统设计
4.基于S3C6410的嵌入式Web视频仿真门禁系统设计
5.基于Web的联机手写汉字识别仿真系统设计
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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。
网络计算机联锁仿真系统联锁功能的设计与实现新型网络计算机联锁仿真系统采用网络技术、Web3D技术，实现对现场计算机联锁操作及各类信号设备的模拟仿真，具有广阔的应用前景。
其联锁功能设计采用C#技术，依据计算机联锁程序执行原理，对计算机联锁操作命令形成模块、操作命令执行模块及进路处理模块进行设计，并部署在Web应用服务器及数据库服务器端，实现在客户端浏览器进行操作与仿真的功能。
标签：网络；计算机联锁；仿真1 新型网络计算机联锁仿真系统简介随着我国高速铁路及城市轨道交通的飞速发展，设备的更新换代速度不断加快，对运营维护及运输组织人员提出更高要求，计算机联锁系统作为轨道交通安全运营的核心设备，对其熟练操作和掌握，具有充分的现实意义。
网络计算机联锁仿真系统主要用于对现场作业人员的模拟培训，其在局域网内采用B/S（浏览器/服务器）模式，计算机联锁系统人机交互界面在用户浏览器端自动生成，可模拟办理各种操作，在服务器端的Web服务器和数据库服务器中分别部署联锁程序模块和各类站场数据，同时在本系统中采用Web 3D技术，加入设备的三维仿真场景，通过在客户端浏览器加载三维仿真场景的方式，带来更直观的用户体验。
系统同时模拟各类常见故障现象，提高学员的故障处理能力。
网络计算机联锁仿真系统相比传统计算机联锁仿真系统，具有部署简易、交互方便、不受参训人员数量限制、可模拟多个站场，且当站场改扩建后可随时更改站场数据，了解设备动作原理等诸多优点。
本文就网络计算机联锁仿真系统联锁功能模块的设计与实现做主要分析和探讨。
2 联锁功能模块设计网络计算机联锁仿真系统主要针对计算机联锁操作仿真，同时模拟对现场信号设备的采集和驱动，主要功能模块包括操作命令形成模块、操作命令执行模块和进路处理模块[1]。
操作命令形成模块是将人员按压按钮的操作，转化为可识别的命令信息发送到服务器端，与服务器端数据表进行对比，形成有效操作命令。
操作命令执行模块是根据用户操作，判断命令类型，并在服务器端执行，同时返回执行结果。
2020年12月第56卷第12期铁道通信信号RAILWAY SIGNALLING COMMUNICATIONDecember 2020Vol. 56 No. 12基于LabVIEW的计算机联锁仿真系统黄鲁江摘要：米用传统编程语言实现的计算机联锁仿真系统，存在开发效率低、灵活性不高等缺点。
本文将LabV IEW平台图形化编程优势和P y th o n编程语言数据处理的优势相结合，并引入到计算机联锁仿真系统的开发中，提高了仿真系统开发效率和系统灵活性。
该方法为联锁系统仿真提供了 一种新思路。
关键词：联锁系统；仿真；L abV IE W图形化编程平台；P y th o n语言Abstract：The efficiency and flexibility of developing computer-based interlocking simulation system with traditional programming language are not satisfactory.S o.the computer-based interlocking simulation system is developed by combining LabVIEW's graphical programming and data processing in Python programming language,which improves the efficiency of development and the flexibility of the system and provides a novel idea for the simulation of interlocking system. Key words：Interlocking System；Simulation；LabVIEW；Python1)01：10. 13879/j.issnlOOO-7458. 2020-12. 202491986 年，National Instrum ents(N I)公司提出了“软件即仪器”的口号，推出了基于图形化编程的开发平台即LabVIEW.它以直观的流程图编程风格.开启了虚拟仪器的先河[1]。
新型网络计算机联锁仿真系统研究与设计冯涛;郑云水【摘要】以实现多个站场计算机联锁仿真功能为目的,同时加入设备三维仿真模型,解决了传统计算机联锁仿真系统只能模拟计算机联锁操作,对现场设备仿真能力不足的问题.系统采用 Web开发技术,使用C#编程语言完成系统功能模块设计,同时运用Web 3D技术加入设备三维仿真模型.可实现多个站场计算机联锁仿真系统人机交互界面的Web访问及三维仿真模型在线浏览功能.新型网络计算机联锁仿真系统可缓解计算机联锁人员培训压力,提高学员故障处理能力,带来全新用户体验,值得推广和使用.%By using a lot of new technologies, every technical requirement on the overhead contact line system of the high-speed railway can be complied with. However, due to a wide range of the fittings of overhead contact line system, there are difficulties in preparing the project estimate and project budget. In addition, many materials may be often replaced frequently so that the project cost often fluctuates widely. However, through preparing the quota of the composite fittings (or composite material) and establishing the database file, the adverse situations, such as the complex statistical work of the material of overhead contact line system, and the non-unified standards, can be improved obviously. And then, a lot of repetitive statistical works can be reduced and the work efficiency can be improved, in favor of cost control. Also the quota of the composite fittings can be used for normal-speed railway. Furthermore, in the quota of project budget of overhead contact line system, not only the wires, pillars and the crossbeams belong to the mainmaterial, but the composite fittings can also be regarded as the main material.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】5页(P133-137)【关键词】网络;计算机联锁;;Web3D;数据库【作者】冯涛;郑云水【作者单位】兰州交通大学自动化与电气工程学院,兰州730070【正文语种】中文【中图分类】U284计算机联锁系统是铁路重要的行车安全控制系统,近年来计算机联锁系统在国内得到广泛应用。
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：司琪黄涛昊天孟琦任课教师：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（通号公司）、VPI（卡斯柯）CIS-1（卡斯柯）、JD-1A（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。
车站计算机联锁系统配置信息软件设计李笑涵;殷田一男;杨扬【摘要】The conifguration information software of Computer based Interlocking System for railway station is the software that could be used to display all kinds of static and dynamic data of stations. The purpose of this software was to lower the difficulties of remote fault diagnosis and decrease the dependence on technical personnel. For technical graph and circuit diagrams, as well as conifguration information for railway station, this software was used C# programming language on Visual Studio platform, based on the data from existing drawings to implement the function of display static information electronically. For the method of circuit running, in this software, the graph depth traversal method was used to ifnd and display each circuit path. Users could click to change the connection of the relay contacts, and change the circuit path display. The characteristic of this software is its generality. For different stations, after inputting data with uniifed standard, the software could be used to display the operation of circuit choosing and conifguration information. With the help of this software, in practical circumstances, many dififculties of searching information can be solved properly, and enhancing the automation degree of fault diagnosis.%车站计算机联锁系统配置信息软件是显示车站各类静态和动态资料的一款软件。
铁路车站计算机联锁仿真系统研究与设计铁路车站计算机联锁仿真系统研究与设计摘要：随着社会发展，交通运输的重要性日益凸显。
铁路作为一种高效、安全的运输方式，受到了越来越多的关注。
而铁路车站作为铁路运输的重要节点，更是需要高效、精确的管理和控制。
本文将针对铁路车站计算机联锁仿真系统的研究与设计，探讨其在提高铁路运输安全和效率方面的应用价值。
1. 引言铁路车站作为铁路运输的关键环节，其安全和运行效率的提升对整个铁路系统的安全与效益具有重要意义。
计算机联锁系统作为现代铁路系统的核心技术之一，主要负责控制调度、防止列车相撞、保证列车运行的平稳与高效。
在传统的铁路车站中，人工操作频繁，容易产生误操作和错误。
因此，引入计算机联锁仿真系统，对提高铁路运输的安全性和效率具有重要意义。
2. 铁路车站计算机联锁仿真系统的原理与功能铁路车站计算机联锁仿真系统是基于计算机技术和仿真技术开发的，旨在模拟铁路车站运行过程，并通过算法实现列车运行轨迹的计算和优化。
其主要功能包括：(1) 列车运行轨迹模拟：通过采集和分析车站车辆调度信息，对列车的运行轨迹进行模拟和计算，从而实现高效、安全的线路调度。
(2) 列车进站进路控制：根据列车运行轨迹模拟结果，对车站出入口的信号进行控制，确保列车按序进站进路，避免碰撞和混乱。
(3) 故障处理模拟：对于突发故障情况，系统可以进行模拟操作和故障排除，确保故障处理的及时性和准确性，减少对运行的影响。
3. 铁路车站计算机联锁仿真系统的研究与设计(1) 仿真系统模型的建立：根据具体车站的地理、车辆和设备情况，建立仿真系统所需的模型，包括车站拓扑结构、信号灯设备、列车运行条件等。
(2) 数据采集与分析：通过和实际车站的数据对接，采集并分析车站的调度信息，为仿真模型提供准确的输入数据。
(3) 算法设计与优化：根据仿真系统的功能需求，设计和优化相应的算法，以实现高效而准确的列车运行轨迹计算和调度。
(4) 系统界面设计：根据用户的使用需求，设计直观、易操作的系统界面，方便用户进行仿真操作和故障排除。
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。
第一部分计算机联锁车务仿真培训系统简介一．开发说明本系统采用纯软件技术,把计算机联锁上位机操作平台,底层联锁逻辑和模拟现场设备的状态及变化过程集合到一台计算机上构成学员机,在一台计算机上实现了计算机联锁系统的所有功能。
同时结合教学及培训的特点,设置了一台教师机来完成学员操作过程的记录、回放并设置设备故障及行车命令以供考核学员的处理作业的能力。
二．系统的体系结构三．功能说明1．教师机功能1)实时监控制某一学员机的操作过程2)记录所有学员机的操作过程并能够回放操作过程及按钮操作信息3)为全部或部分学员机设置站场设备信号机、道岔、轨道的状态及故障4)向学员机发布行车作业命令2．学员机功能1)具有计算机联锁上位机功能；办理列车作业办理调车作业单独操作道岔引导总锁闭接车办理半自动闭塞显示与操作有关的提示信息显示人工延时的类型及时间对特定的错误操作以及故障进行语音报警2)后台运算逻辑采用真实计算机联锁软件；第二部分计算机联锁车务仿真教学系统学员机操作说明1．学员机操作界面1.1屏幕显示及其含义1.1.1轨道区段状态描述色彩空闲蓝色光带进路锁闭,或溜放进路在退路锁闭状态白色光带有车占用或故障红色光带进路初选状态青色光带1.1.2道岔a）外形表示道岔岔尖处无缺口一侧表示道岔开通位置道岔岔尖处缺口一侧表示道岔未开通位置b）道岔位置状态表示状态描述颜色道岔定位或反位与所在区段显示一致道岔单锁岔尖处为加一带色圆圈定位反位道岔挤岔或四开无显示白色短光带闪烁c）道岔名称状态表示状态描述颜色按下道岔名称按钮,显示全部道岔名称道岔定位绿色岔名道岔反位黄色岔名道岔正在转换红色岔名道岔封锁岔名外红框11飞车2.1操作原则为了防止误操作产生不必要的后果,本系统采取顺序按压两个及以上的按钮才能形成有效操作命令的原则,所有操作均给出相应的提示信息。
2.2列车作业操作1 列车基本进路的办理：操作方法：首先点击进路始端按钮,再点击终端按钮。
高铁计算机联锁仿真培训系统的设计与实现摘要：随着中国高速铁路建设的不断发展壮大，高铁计算机联锁仿真培训系统的需求越来越多。
本论文从系统设计与实现两个方面，对高铁计算机联锁仿真培训系统进行详细探讨。
实践证明，本系统能够有效地提高人员的培训效率和水平。
关键词：高铁、计算机、联锁、仿真、培训系统一、引言高速铁路的发展使得列车速度达到了惊人的境地，然而为了保证列车的行车安全和准时性，高铁计算机联锁系统扮演着重要的角色。
计算机联锁系统是指在一定区域内，利用计算机智能化控制技术，将信号机、道岔、极限速度检查器等设备联成一个统一整体，实现列车行车路径的控制与监视。
因此，对高铁计算机联锁系统进行仿真可以有效提高系统的可靠性，降低事故发生的概率，而培训系统则是对系统操作人员进行培训和考核的关键环节。
本文着重分析高铁计算机联锁仿真培训系统的设计与实现，通过实验探究，优化不足，提高系统的稳定性和可靠性，为系统的庞大运作提供一份有效的解决方案。
二、系统设计高铁计算机联锁仿真培训系统的设计需考虑以下几个方面：1、仿真器硬件设计仿真器硬件设计主要包括虚拟机、软件仿真器，以及运行仿真器的计算机。
虚拟机是指一个模拟计算机系统的软件程序，通过虚拟机可以将计算机操作系统映射到虚拟机上进行运行。
而软件仿真器则可以模拟高铁计算机联锁系统所采用的信息留置原则，使得在仿真的过程中，系统能够模拟车辆进出站、限速过程等各种情况，从而达到真实还原高铁计算机联锁系统的功能。
2、仿真系统操作界面设计仿真系统的操作界面设计直接影响到培训人员的使用体验。
本文设计了基于Qt设计师的操作界面，使得用户可以直观地观察仿真系统的情况，设置仿真系统的参数。
3、数据录制与回放功能为了方便用户对培训过程进行回放以及误操作的修正，我们引入了数据录制与回放功能。
通过该功能，可以将所有模拟系统的操作记录下来，便于进行检查和修改。
三、系统实现高铁计算机联锁仿真培训系统的实现，主要涉及到以下技术：1、仿真器技术我们选择采用Python语言作为软件仿真器的基础语言，该语言具有高效、简洁、易学等特点。
石家庄铁道大学毕业设计车站计算机联锁仿真设计The Simulation Design of Station ComputerBased Interlocking2012 届交通运输学院专业交通运输学号********学生姓名李静指导教师陈保平完成日期2012年5月22日摘要计算机联锁是保证车站内列车和调车作业安全，提高车站通过能力的一种信号设备。
为满足我国铁路电务事业实现跨越式发展的需要,新时期要积极发展车站计算机联锁技术。
设计以沙盘模型为根据，练习制作联锁信号图表，使用Visual Basic设计调度集中控制软件，实现基本功能。
论文包括三个部分，第一部分主要介绍了计算机联锁系统，第二部分主要根据沙盘模型详细介绍邢台站的计算机联锁仿真设计过程。
第三部分做出总结并对计算机联锁的发展做出展望。
车站计算机联锁系统得到了空前的发展，而以计算机联锁设备为基础的综合信号系统也已成为当前铁路信号发展的主流。
可以预见，新型的铁路信号系统一定会大大提升车站计算机联锁系统的技术水平。
关键词：车站计算机联锁系统仿真邢台站Visual BasicAbstractComputer interlocking to ensure the operational safety of train stations and shunting a nd improve the equipment of the station by the ability of a signal Achieve leapfrog develop ment needs to meet China's railway and electric service businesses , the new period should actively develop the station computer interlocking .Design based on a sand table model,practice production interlook signal chart, centrali zed control software to achieve the basic functions using Visual Basic designscheduling.Pa per consists of three parts, first part introduces the computer-based interlocking system ,the second part of the main sand table model the Xingtai station computer interlocking simula tion design process .The third part to make the summary and the development of computer interlocking to make outlook.The station computer interlook system has been an unprecedented development and th e signaling system based on computer-based interlocking equipment has alsobecome the m ainstream in the development of the current railway signaling.It can be predicted that the n ew railway signaling system will greatly improve the technical level of the station compute r interlocking systemKey words :station computer interlocking system simulationg xingtai station Visual Basic目录第1章绪论 (1)1.1课题研究的目的与意义 (1)1.2计算机联锁的优点 (1)1.3车站联锁控制系统历史及各国发展概述 (2)1.3.1车站联锁控制系统历史 (2)1.3.2车站联锁控制系统各国发展 (2)1.4本文的设计思路 (3)第2章计算机联锁概述 (4)2.1 计算机联锁定义 (4)2.2 6502继电集中联锁和计算机联锁 (4)2.3计算机联锁的功能 (4)2.4计算机联锁的层次结构 (5)2.5计算机联锁的分级 (6)2.6 计算机联锁技术条件总则 (6)第3章平面图与联锁表 (8)3.1车站线路图 (8)3.2 信号机、道岔和线路的编号 (8)3.2.1信号机的编号 (8)3.2.2道岔的编号 (9)3.2.3线路的编号 (9)3.3编制内容及方法 (9)3.4联锁表的编制 (9)3.5性能参数 (12)第4章用VB程序实现车站计算机联锁仿真 (14)4.1联锁软件的基本程序 (14)4.2软件的编程的思路 (14)4.3 程序的编制过程 (15)4.3.1 VB软件简介 (15)4.3.2 设计界面 (15)4.3.3 进路的安排 (16)4.3.4 按钮的操作命令 (17)第5章总结与展望 (19)5.1 我国车站计算机联锁系统未来的发展 (19)5.2 结语 (19)参考文献 (20)致谢 (21)附录 (22)第1章绪论1.1 课题研究的目的与意义随着通信技术、网络技术、控制技术、电子技术、计算机软硬件技术、仿真技术、人工智能技术的快速发展,计算机联锁系统在世界范围内得到广泛应用,计算机联锁系统的安全技术在不断更新、完善和发展.在铁路比较发达的国家,计算机联锁系统不再是孤立的信号控制系统,而是信号安全综合控制监测系统和综合运营管理系统的一个子系统,计算机联锁系统的功能不断得到拓展,已远远超出车站信号安全控制设备的概念范畴.我国铁路要积极发展新一代调度集中系统、列车控制系统和计算机联锁系统,在较高起点上,建立和发展我国的铁路信号安全综合控制监测系统和运营管理系统.计算机联锁系统面临前所未有的发展机会,当然计算机联锁也需要解决来自安全可靠、功能、效率、服务等方面的新的关键课题,以适应建设信息化、智能化、高科技现代化铁路的需要。
计算机联锁软件仿真测试系统的研究与实现的开题报告一、选题背景和研究意义随着计算机的广泛应用，越来越多的系统实现了联锁控制，比如交通信号灯、列车运行、工厂机器等等。
这些系统的正常运行对保障人民日常生活和经济发展起着至关重要的作用。
然而，这些系统中出现的错误或故障很可能会导致人身伤亡和财产损失等重大后果。
因此，对这些系统进行全面和准确的测试和仿真至关重要。
目前，一些专门的联锁仿真软件已经面世。
但是，由于联锁系统的复杂性和多变性，这些软件往往不能满足各种不同类型的联锁系统的特定需求。
因此，需要开发一款能够针对具体联锁系统进行仿真测试的联锁软件仿真测试系统。
二、研究内容和技术路线本研究将基于联锁软件的特定需求，设计并实现一款计算机联锁软件仿真测试系统。
主要研究内容包括系统的架构设计、功能与性能要求分析、界面设计、算法设计及软件开发等方面。
技术路线如下：1.系统架构设计：根据联锁软件的基本原理和功能要求，设计合理的系统架构，分离出逻辑控制层、数据处理层和用户交互层。
2.功能与性能要求分析：根据联锁软件的实际需求，分析系统应具备的功能和性能要求，包括故障模拟、数据分析、可扩展性等。
3.界面设计：设计系统的用户交互界面，使之易于操作和理解。
4.算法设计：基于联锁软件的运行机制和控制逻辑，设计合适的仿真算法，确保仿真结果的准确性和可信度。
5.软件开发：基于.NET平台，使用C#语言进行软件开发，实现算法设计，界面实现，性能调试和待测试数据处理等。
三、预期成果本研究的预期成果为开发一款计算机联锁软件仿真测试系统。
该系统具有以下几个方面的优点：1.基于实际联锁软件需求的系统设计，能够满足多种复杂联锁系统的仿真测试需求。
2.提供高效的仿真算法和可靠的仿真结果，能够确保系统的准确性和可信度。
3.提供简单易用的用户界面，方便用户进行操作和数据处理。
4.具备良好的可扩展性，能够在后续的扩展升级中满足更多新功能的需求。
四、研究进度和计划本研究预计从2021年10月开始，经过6个月的研究和开发，于2022年3月完成。
计算机联锁仿真系统软件设计摘要：计算机联锁系统是应用在铁路信号控制领域，用以保障行车安全和提高运输效率的车站信号控制系统。
它是用微型计算机和继电器件组成具有“故障—安全”性能的实时控制系统，从而实现对道岔、进路、信号机联锁的控制。
本文以虚拟车站-古浪车站信号平面布置图为依据，应用VC++开发工具，对其上行咽喉联锁系统进行设计。
该系统完成了信号机的布置，具有进路办理、解锁和道岔的单锁、单解等计算机联锁系统的控制功能。
关键词：计算机联锁，VC++，控制·引言随着铁路运输朝着高密、重载及高速的方向发展，既有的车站铁路信号联锁装置已无法适应铁路信号对可靠性与故障—安全性的更高要求。
就技术方面而言，铁路信号系统已经历了机械联锁、电气联锁(继电联锁)等两个阶段，目前在我国干线铁路或企业自备铁路上所使用的联锁系统绝大多数仍为继电联锁系统。
70年代末期新型微处理器的出现以及容错理论与技术的逐步完善，激励人们以微型计算机为核心构成计算机联锁系统。
计算机联锁系统是一种以计算机为主，再加其他一些电子、继电器件及计算机软件组成的具有故障—安全性能的实现车站联锁的系统。
尤其是随着可靠性和容错技术的发展和研究，计算机联锁技术日趋成熟，并大力推广使用。
1. 计算机联锁系统的基本结构和功能1.1 计算机联锁系统基本结构计算机联锁系统以色灯信号机、动力转辙机和轨道电路作为室外三大基础设备，以电气设备或电子设备实现联锁功能以及采取集中控制方式对信号机和道岔进行控制的系统，其基本层次结构如图1.1所示。
图1.1 联锁系统的一般层次结构图相比电气联锁系统，计算机联锁系统的人际会话层的接口设备既可以用专用控制台，也可以用计算机接口设备，如鼠标器、图形输入板、键盘以及显示器等。
联锁机构是由计算机构成的，多采用工业控制用的微型计算机构成的联锁机构，成为联锁机。
1.1 计算机联锁系统联锁与进路控制在铁道部颁布的《铁路信号名词术语》中，联锁的定义是“通过技术方法，使信号、道岔和进路必须按照一定程序并满足一定条件，才能动作或建立起来的相互关系”。
一是说，为保证车站行车安全，必须制定一系列联锁规则以约束信号、道岔与进路的动作与建立；二是说，必须以技术手段实现这些规则。
下面以一条进路的控制作详细说明。
进路分为列车进路和调车进路，它们的控制过程基本是一样的。
一条进路的控制过程可分为进路建立(办理)和进路解锁两个阶段。
一．进路建立进路建立分解为进路选择、道岔控制、进路锁闭和信号控制4个进程。
(1)进路选择进路选择的基本任务如下：(a) 检查操作人员的操作手续是否符合操作规范；(b) 检查所选进路是否处于空闲，其敌对进路是否已实现建立；(c) 对于所选出的进路信号所涉及的信号、道岔和轨道电路(以后统称它们为监控对象)分别设置征用信号，以防止其他进路使用；(d) 将选出的进路的状态进行记录。
(2)道岔控制检查进路中各个道岔的实际位置与进路所需的位置是否相符，如果不相符，而且道岔未处于锁闭状态时，把道岔转换到所需位置。
(3)进路锁闭当与进路相关的道岔位置符合进路需求、进路在空闲状态、以及没有建立敌对进路等条件满足时，实现进路锁闭，此时，进路中各个轨道电路区段就处于进路锁闭状态了。
于是对轨道区段内的道岔实行了进路锁闭，使其不能被操纵；凡经由处于进路锁闭状态的区段的其他进路也不能建立了，即实现了敌对进路的锁闭。
(4)信号控制在进路锁闭后可立即使防护进路的信号开放，以指示列车或列车驶入进路。
但考虑在信号开放期间，可能有非法车辆撞入进路，道岔的位置也可能因违章作业而改变，因此，在信号开放过程中，除了检查进路锁闭外，还需不断检查进路空闲和道岔位置正确，一旦发生异常现象，信号应立即关闭。
当列车一旦驶入进路后，信号应立即关闭，而对于调车信号机来说，考虑到调车机车推送车辆前进，所以规定列车整体进入信号机内方后，信号才应关闭。
二．进路解锁进路解锁就是解除已建立的进路、道岔和敌对进路的进路锁闭。
根据不同的情况，进路有多种解锁方式。
根据进路解锁的条件和时机的不同，有5种进路解锁方式，即取消进路、人工延时解锁、正常解锁、调车中途折返解锁以及故障解锁。
(1)取消进路进路建立后，由于某种原因而需解除时，只要进路确实在预先锁闭状态而且进路空闲时，则在操作人员的规范下课立即解锁。
(2)人工延时解锁(简称人工解锁)进路在接近锁闭的状态下，若由于某种原因而需要解锁时，在操作人员的人工解锁规范操作后，首先使信号机关闭，从信号关闭时算起，延迟一定时间并且进路在空闲状态下才能解锁。
延迟的时间应大于或者等于制动时间。
目前对接车进路和正线发车进路规定的延迟时间为3min，对于侧线发车进路和调车进路规定延迟30s。
(3)正常解锁正常解锁是指列车或车列通过了进路中的道岔区段后使进路自动解锁。
进路正常解锁分为一次解锁和分段解锁两种方式。
一次解锁是指列车或车列越过了进路中的全部道岔区段后，各个道岔和敌对进路同时一次解锁；分段解锁是按进路中的轨道电路区段逐段解锁，即列车每通过一段轨道电路区段，该区段就自动地解锁。
(4)中途折返解锁这是调车进路的一种解锁方式。
中途折返解锁的关键在于提出充要条件以证明车列确实已经折返而离开了牵出进路中的待解锁区段。
(5)故障解锁以上提出的4种进路解锁方式均需要借助于轨道电路的预期的有序的动作情况来判断列车或车列所处位置，不致使区段错误解锁而危及行车安全。
如果由于某种故障或其他原因而导致轨道电路出现了异常动作状态时，就采用故障解锁。
2. 计算机联锁仿真系统软件实现根据第1节原理叙述，应用VC++开发工具进行编程，实现上述功能，其系统界面如图2.1所示。
图2.1 古浪车站计算机联锁仿真系统软件界面本设计为古浪车站上行咽喉，有6个股道，为复线车站。
界面中，中间为古浪站上行咽喉信号平面布置图，左上方为各道岔定反位显示灯，定位时显示绿灯，反位时显示黄灯，道岔处于锁闭状态时，白灯显示转换为红灯显示。
下方白色按钮为控制按钮，分别为信号机名称、道岔名称、区段名称、清除；道岔总定位、道岔总反位、道岔单锁、道岔单解；办理进路、取消进路、手动解锁。
3. 计算机联锁仿真系统软件使用说明3.1 系统应用环境Windows XP/Windows 7操作系统。
3.2 系统安装在Windows XP/Windows 7操作系统下，运行exe可执行文件，即可打开计算机联锁仿真系统软件界面。
3.3 系统功能实现3.3.1 界面显示说明如图2.1所示，界面中显示了古浪车站上行咽喉信号平面布置，上行方面为武威，下行方面为兰州，有6条股道，第5股道为接触网工业区，不允许接发车；一条货物线；一条安全线；1个进站信号机(S)，1个引导信号机(YS)，1个反方向发车信号机(SF)，10个调车信号机(D2-D20)，5个出站信号机(XⅠ、XⅡ、X3、X4、X6)。
依次点击信号机名称、道岔名称、区段名称按钮，则在界面上显示各信号机的名称，道岔号的名称和各区段的名称，如图3.1所示。
点击清除按钮，这些名称将不显示在界面上，如图2.1所示。
图3.1 计算机联锁系统软件界面显示3.3.2 接车进路的办理和解锁根据办理接车进路的原则，若所选进路空闲，且没有敌对信号，以4G接车为例办理接车进路。
点击“办理进路”按钮，首先点击进路始端按钮S，然后点击进路终端按钮X4。
如图3.2所示。
图3.2 正常办理至4G的接车进路此时，2/4道岔、6/8道岔、20道岔显示为绿色和红色，锁闭为定位；10/12道岔显示为黄色和红色，锁闭为反位；其他信号机未锁闭；进站信号机S显示黄灯，光带变为白色，表示该条进路已办理。
该接车进路解锁时，点击“取消进路”按钮，然后点击始端按钮S，即可办理了该条进路的解锁，此为一次解锁。
也可点击“手动解锁”按钮，进行分段解锁。
若进站信号机故障或其他原因不能办理接车进路时，需要进行办理引导接车进路，若此时点击“办理进路”按钮，然后按照正常办理的顺序点击YS按钮和X4按钮时，就会出错，如图3.3所示。
在办理引导接车时，在检查完进路空闲并无敌对进路时，需要按压“引导总锁闭”按钮，输入密码，然后把该进路中的各个道岔依次单锁到需要的位置，再按压引导接车按钮进行接车。
图3.3 非正常办理接车进路时提示信息3.3.3 发车进路的办理和解锁根据办理发车进路的原则，若所选进路空闲，且没有敌对信号，以由6G发车为例，办理发车进路。
点击“办理进路”按钮，首先点击进路始端按钮X6，然后点击进路终端按钮SF。
如图3.4所示。
图3.4 正常办理由6G的发车进路此时，2/4道岔、10/12道岔、20道岔显示为黄色和红色，锁闭为反位；6/8道岔显示为绿色和红色，锁闭为定位；其他信号机未锁闭；出站信号机X6显示绿灯，光带变为白色，表示该条发车进路已办理，可以进行发车。
该发车进路解锁时，点击“取消进路”按钮，然后点击进路始端按钮X6，即办理了该条进路的解锁，此为一次解锁。
也可点击“手动解锁”按钮，进行分段解锁。
如图3.5所示，图中红色光带为20DG，表示此时该区段正在进行解锁。
图3.5 发车进路的分段解锁3.3.4 调车进路的办理和解锁调车进路的办理需要注意以下几点：单置信号机只能做同方向的终端；并置信号机不能做同方向的终端。
(1) 办理D4至D6的调车进路点击“办理进路”按钮开始办理进路，点击始端按钮D4，然后点击终端按钮D6，此时，26号道岔表示等显示红色，已锁闭，D4显示白色，光带变为白色，表示此条调车进路已办理，如图3.6所示。
图3.6 D4至D6的调车进路办理该条进路的解锁时，点击“取消进路”按钮，然后点击始端按钮D4即可解锁该条进路。
(2) 办理D4至D12的调车进路点击“办理进路”按钮进行办理进路，首先点击始端按钮D4，接着如果点击按钮D12，则界面显示如图3.7所示。
图3.7 并置信号机不能作为同方向终端故此时，只能把D10作为终端按钮进行调车进路的办理，如图3.8所示。
图3.8并置信号机反方向信号机作为调车终端(3) 办理D2至D8的调车进路若该条进路能办理，点击“办理进路”按钮，点击始端按钮D2，点击终端按钮D8时，界面显示如图3.9所示。
图3.9 单置信号机只能作为同方向终端因此该条进路不能办理，只能办理由D2至D20的调车进路，D20可以作为调车进路的终端按钮。
3.3.5 道岔总定位和总反位的锁闭若要使联锁系统的所有道岔处于定位或反位，则点击道岔总定位或总反位按钮，按后依次左键双击道岔区段，完成道道岔定位和反位锁闭，图3.10所示。
图3.10 道岔总定位和总反位的锁闭3.3.6道岔的单锁和单解在遇到引导接车、故障解锁等状况时，需要对某个道岔进行单锁或单解，此时需要按压道岔单锁和道岔单解按钮，对道岔进行相应的操作。
