铁路信号计算机联锁系统的研究与设计

兰翔

摘要：计算机联锁系统可以说是当前最先进的一种联锁设备，其具有的信息量大、速度快，操作简便且同时兼具经济性与安全性的优势使其近几年的应用越来越广泛。随着铁路事业的不断发展，计算机联锁系统在铁路信号的应用势在必行。

关键词：铁路信号；计算机联锁系统；设计

引言：

我国的铁路事业在不断的发展，在这样的情况下对铁路信号控制技术也有了更高的要求，在研究人员长期的努力下出现了计算机联锁系统，这一系统的应用使得铁路信号的运行质量得到了显著的提升，同时也保证了铁路系统的正常运转，为我国铁路事业的健康发展提供了非常好的条件。

1铁路联锁系统结构及工作原理

1.1系统结构

铁路信号连锁系统具有模块化、层次化等特点。模块化指的联锁系统分为主模块、信号结合模块等多个模块，层次化指的是联锁系统具有人机对话层、联锁运算层、执行层三个物理层次。铁路信号计算机联锁系统的优点是系统可以根据车站的大小以及需求的不同，在不修改静态数据的前提下相应的增加硬件模块，不仅满足了系统的高容性要求，而且使得系统的调试周期大为缩短，经济性与实用性兼具。

1.2工作原理

1.2.1人机对话层

将信息输入系统中，然后通过键盘进行操作，信息通过内部至达的设备到达联锁计算机系统，通过这种信息传输，就可以在图形显示器上将站点信息显示出来，从而更好的进行信息显示。如站场信息量过大，可能会导致联锁计算机负担较重，这时可以通过设置操作命令并转换程约定格式将信息传输给联锁计算机系统。

1.2.2联锁运算层

联锁运算层中的联锁微机作为系统的核心部分，其承载着信息判别、分析以及系统的逻辑运算能力，如发生故障，还具有修复的功能，主要特点就是安全性功能。

1.2.3执行层

计算机联锁系统的一个很重要的任务就是实现信息与信号之间的逻辑转换，使得PLC的输入与输出信息均能保障系统的安全性。执行层的另一个重要任务就是监测设备的运行情况，确保信息的采集与驱动流程的设置。

2铁道信号的计算机联锁控制发展情况

计算机联锁技术是通过计算机、微机以及各种电子元器件组成的能够实现安全-故障整体性能实时监控系统。计算机联锁系统包括硬件以及相应软件，伴随着计算机控制理论与微电子科学、计算机科学等现代科学技术的发展，尤其是容错性和可靠性的提升，促使联锁控制系统经由机械、电动、继电等技术手段组建的系统之后，现今正朝向计算机、微机和新控制技术所引领的现代化系统发展。计算机联锁最初在瑞典哥德堡进行投入使用，后逐步走上了世界舞台。20世纪末期，中国开始引进计算机联锁控制技术，在广深线红海站使用第一个计算机联锁控制系统，这也成为我国铁道信号系统发展的又一里程标。

2.1计算机联锁控制系统优势

首先，相比较传统的机械控制，计算机联锁控制占地面积小、运输以及安装简单方便，同时也降低了维护保养的费用，并且升级改造性能好，施工工作量低。其次，由于计算机技术的发展，现如今电子技术支持下的计算机联锁技术性价比十分高；而且，计算机联锁控制系统采用分布式结构设计，省去干线电缆的费用及占地，大大降低了整体工程价格。最后，计算机联锁控制集成了计算机系统的优点，具有错误诊断、自维护、故障定位的特点，能够在机房完成日常维护。使用联网技术还能够实现远程诊断、修复。

2.2计算机联锁控制的缺点

首先，由于计算机联锁控制技术采用了大量的电子元器件，因此对于环境要求较为严格，需要严格控制温度、湿度、环境清洁度等，相比较继电器系统而言要求高。其次，稳定性因素，计算机联锁系统连锁效应强，一旦硬件出现故障，影响会很大，甚至出现整体不能工作的情况。

3保证铁路信号计算机联锁可靠性的技术

计算机联锁控制系统运行的过程中采用这两项技术可以十分有效的保证系统运行的质量和水平。避错技术通常可以分成两种，一种是硬件避错技术，一种是软件避错技术。前者主要是选择和使用一些可靠性非常强的元件来组成计算机联锁控制系统，同时在这一过程中还要充分重视环境因素所产生的不利影响，这样也就很好的提升了系统运行的质量。软件避错技术在使用的过程中最为重要的一项原则就是要采取有效的措施减少软件当中的缺陷和不足，保证软件不出现故障。我们可以采用先进的软件工程，强化软件管理，同时对设计程序进行适当的优化调整等。计算机联锁控制系统的容错技术主要是借助以下三个层次来实现的。

3.1系统上的保障技术

为了更好的保证系统自身的可靠性，在计算机联锁控制系统设计的过程中，我们应该采用的是冗余可靠性结构设计的方式，当前主要的研究和应用形式有两种，一种是三取二静态冗余结构，一种是双击热设备动态冗余结构。

3.2设备上的保障技术

设备及保障技术主要有硬件、软件和数据可靠性保障技术。硬件可靠性保障技术通常有两类，一类是故障检测技术，一类是故障屏蔽技术。软件可靠性保障通常有容错设计技术、容错算法和减少程序失控的基本变成技术等等。另外，为了可以更好的保证软件设计的质量和水平，我们在实际的工作中可以采用程序失控捕捉技术，将容错设计真正的体现在接口软件的设计工作中，数据可靠性的提升从本质上来说就是要保证数据容错的水平。

3.3网络通信上的保障技术

通过链路的冗余、节点的冗余、通信协议的冗余来提高整个局域网的可靠性。

4计算机联锁系统的应用及发展方向

4.1信息更全面直观

联锁系统可以借助大屏幕显示器向操作人员提供更加全面和直观的信息，比如站场的基本图形显示和现场信号设备的运行状态等等，值班人员操作的整个流程也能清晰的显示出来。

4.2结合功能

我们所说的结合功能通常就是指计算机联锁系统采用标准化的通信接口板、网络接口板和符合标准要求的通信规程，可以直接和现代化信息处理系统充分的联结在一起，从而完成数据交换环节，这样也就使得生产现场也能够了解到站场最新的变化情况。

4.3系统安全性

微机联锁系统在运行的过程中通常将故障—安全原则当成是最为重要的内容，也就是说在系统出现故障的时候，系统可以自动的保证信号的安全，阻止信号升级，这样一来也增强了系统的安全性。

4.4向信息化、智能化和综合自动化的方向发展

计算机联锁系统还应努力适应铁路信号系统向信息化、智能化和综合化发展的要求。宏观地看,信息化是当代和今后较长时期内社会发展的基本潮流。信息化的突出标志是智能工具系统的不断涌现和应用。这些智能工具系统包括计算机系统、通信系统以及控制系统。它们的应用不仅能取代劳动者的体力劳动,而且具有扩展和延伸人类信息器官的功能。

此外,这些智能系统有向综合化方向发展的趋势,以构成一个集列车指挥与控制的综合型智能系统。这种综合型智能系统目前已在沈客运专线上得到运用。在这条专线上使用的《SEI列控—联锁一体化系统》是以车站计算机联锁系统为核心的一套一体化信号系统,它共设计了三个子系统,分别为列控联锁一体化系统、列车运行指挥系统(CTC)和信号集中监测系统。该信号系统是以列控联锁一体化系统为基础,以专用通道构成的计算机局域网为骨架,以调度集中行车指挥系统为龙头的信息和资源广泛共享的综合控制系统。

结束语：

综上所述，随着铁路事业的不断发展，计算机联锁系统在铁路信号的应用势在必行。计算机联锁系统可以说是当前最先进的一种联锁设备，其具有的信息量大、速度快，操作简便且同时兼具经济性与安全性的优势使其近几年的应用越来越广泛。新时期技术人员应该要与时俱进，不断增强自身专业知识，身担重担心用实际行动为我国铁路发展绘制美好蓝图。

参考文献：

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[3]李洋.铁路计算机联锁系统模拟雷击试验方法的研究[J].铁道标准设计.2017(10)