N计算机联锁控制系统原理系统结构
计算机连锁详解2
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。
车站信号计算机联锁控制系统软件.课件.ppt
2、联锁控制功能
基本联锁控制功能主要实现进路控制，进路控制过程分 为两个阶段：进路建立和进路解锁。
进路控制
进路建立 进路解锁
进路选择 进路锁闭 开放信号
信号开放保持
自动解锁
正常解锁 调车中途返回解锁
非自动解锁
取消进路 人工解锁 故障解锁 ……
计算机联锁技术计算机联 第4页，共21页。
除进路控制功能模块外，还包括信号操作、道岔操作等功能 （3）信号操作功能
模块 1
模块 2
模块 n-1
模块 n
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1、进路建立过程
（1）选排一致检查及道岔控制命令生成子模块 功能需求
进路选排一致性检查及道岔控制命令形成子模块的基本功能是检查道岔位置是否符合进路要求，如果不符合则 形成相应的道岔控制命令。
实现技术条件的功能函数
BYTE 进路选排处理(BYTE l1) {
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（三）动态数据及其结构
参与进路控制的动态数据主要包括操作输入变量、状态输入变量、表示输出变量、控 制输出变量以及联锁处理的中间变量等。
1. 操作输入变量 在联锁系统中，为了防止误动一个操作而形成操作命令，一般需由两次或两次
以上的操作才能形成操作命令。
作用：形成操作命令，作为表示信息的原始数据和监测系统的记录内容。
2．状态输入变量 状态输入变量是反映监控对象状态的变量，如轨道区段状态、道岔定位状态、道岔
反位状态、信号状态、灯丝状态，以及与进路有关的其他设备状态等。 作用：参与联锁运算外，还作为表示信息和监测系统的原始数据
计算机联锁系统的基本原理
与门
对106h的可靠性冗余系统采取
系统B
安全性技术措施即为安全性冗
余结构。
安全性冗余结构图
二乘二取二
系统A 系统B 系统A 系统B
为了使统既具有可靠性又具有安全性，就需要 采用多重冗余结构，如二乘二取二系统，利用了四台 计算机系统，其中的两个系统处于热备状态。
与门
与门
或门
二乘二取二
在一套子系统上集成两套CPU，两套CPU严格同步，实 二取二 时比较，只有双机运行一致才对外输出运算结果。
联锁程序的执行
进路搜索必须采取的措施：
①按照进路的操作命令，确定相邻的指定节点对，按节点对分段依次搜索。 ②设置搜索引导标志Yd，确定优先搜索方向。
直股优先：当搜索遇到每个对向道岔（以搜索方向为准）节点时，先沿直股搜索下去，当搜索不 到目标节点（节点对中第二个节点）时，再返回到道岔节点，沿弯股搜索。
目录
Contents
学习目标
1、层次结构 2、层次功能 3、冗余结构 4、数据组织形式
总体结构
计算机联锁系统以计算机为主要核心技术实现车站联 锁要求的实时控制系统，为此，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。
层次结构
人机接口模块
通信模块
信息提示模块 人机对话层
该模块是根据操作命令执行相应功能的程序模块。在该执行模块中 包括许多子模块，有多少种操作命令就有多少个子模块。
基本模块
（3）进路处理模块
该模块是在执行了进路生成模块且对所办进路已形成进路表后，对进路进行 处理的模块。对进路处理模块执行可以划分为四个阶段，所以进路处理程序也就 分成了四个子模块。
①检查进路选排一致性和形成道岔控制命令子模块。该模块的功能是检查道岔 位置是否符合要求，若不符合要Байду номын сангаас，则应形成相应道岔控制命令，使该道岔转至 规定位置。
（完整版）计算机联锁的发展与功能分析
（完整版）计算机联锁的发展与功能分析题⽬：计算机联锁的发展与功能分析姓名：学号：专业：院系：2016年11⽉计算机联锁的发展与功能分析⽬录⼀、计算机联锁的历史与发展 (2)（⼀）联锁设备的发展历史 (2)（⼆）各国计算机联锁的发展。
(3)⼆、计算机联锁的结构与功能 (3)(⼀)计算机联锁系统的结构构特点 (4)（⼆）计算机联锁系统的功能 (7)计算机联锁的发展与功能分析张宁摘要：简述了计算机联锁的发展历史，各国计算机连锁的研究与使⽤情况。
对计算机连锁的功能结构以及特性⽅⾯进⾏分析总结。
关键词：计算机联锁; 现状; 发展；功能Abstract：Introduced the development history of computer interlocking, national research and use of computer interlocking. The function structure and the characteristics of computer chain aspects carries on the analysis summary.Keywords：railway signal; computer interlocking system; present application situation; development引⾔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.计算机联锁系统不是传统的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,它的功能也因超出了车站信号安全控制设备的概念范畴⽽得以多⽅⾯的拓展.⼀、计算机联锁的历史与发展（⼀）联锁设备的发展历史利⽤机械、电器⾃动控制和远程控制、计算机等技术和设备，使车站范围内的信号机、进路和进路上的道岔相互具有制约关系的技术设备称为联锁设备。
联锁设备是轨道交通的重要信号设备，⽤来在车站和车辆段实现联锁闭塞关系，建⽴进路，控制道岔的转换和信号机的开发，以及进路解锁，以保证⾏车安全。
铁路信号计算机联锁技术介绍
出信息 ，以提高列车监测信息的完整性。 ３ ）进路控制 ： 设定、锁闭和解锁进路。 ４ ）道 岔控制 ： 解锁、转换和锁闭道岔。
５ ）信 号机控 制 ： 确定 信号 机 的显示 。
锁 系统 内部各 模 块 之 间 的相 互 通 信 。如上 位 机 与 联 锁机 通 信 、上 位 机 之 间通 信 、上 位 机 与 电务 维 修 机
ＤｏＩ １ ． ６ ￣ｉ ｎ１ ７ —４ ０２ １． ．０ ： ０３ ９ ． ｓ．６ ３４ ４ ． １ ５０ ６ ９ ｓ ０ ０
１ 概述
随着微 电子技术 、计算机科学和现代控制理论 的发展 ，特别是可靠性和容错技术 的提高，使铁路 信号联锁控制系统在 经历 了以机械 、机 电、继 电等 传统技术手段组成的系统后 ，正 向今天的以微 电子 、 计算机 和现代控制 技术为基础组成 的系统发展 … 。 计算机联 锁首先于 １７ 年在瑞 典哥德堡投入运用 ， ９８ 后在世界各 国推广使用。１９ 年 ｌ 月 １ ９１ １ ９日，中国 铁路干线上第一个计算机联锁系统在广深 线红海站 开通，从此我国铁路信号进入 了计算机联锁时代。 计 算机 联锁 是一种 由计 算机及 其他 电子 、 电 磁器 件组成 的具有故 障 一安 全性能 的实 时控 制系 统 。计算机联锁 系统 由相 关硬件和软件设备构成 。 硬件设备包括联锁计算机 （ 完成联锁和显示功能） 、 安 全检验 计算机 （ 实现检验 联锁计 算机 的运行 情 况，发现故 障可导 向安全 ） 、彩 色监视器 、微型集
中操 纵 台 、安 全 继 电输 入 输 出接 口柜 、计 算 机 联锁
时 钟 中 断 管 理 程 序 、表 示 信 息 采 集 及 信 息 处 理 程
(完整word版)计算机联锁概述
【原创】DS6--11学习一、计算机联锁概述1、计算机联锁的发展概况。
车站联锁设备经历了从机械联锁到继电联锁的发展过程，并进行过电子联锁的试验，目前正在向计算机联锁发展。
20世纪年代中期，有些国家从设计可靠的计算机硬件入手，应用故障－安全元器件构成计算机联锁，但因价格昂贵，没有得到推广。
20世纪70年代后期，随着电子计算机尤其是微型计算机的迅速发展和推广应用，以及可靠性技术的进步，各国相继研究计算机联锁，从软件入手，采用通用计算机，通过软件冗余来实现故障－安全。
我国第一套计算机联锁设备于1984年在南京梅山铁矿地下运输线正式开通，后陆续在冶金．矿山等铁路试用。
1989年铁道科学研究院通号所研制的计算机联锁系统首先在郑州北编组站峰尾开通，这是计算机联锁系统应用于国家铁路的开始。
以后，铁科院通号所于1993年又在拉滨线平房站安装计算机联锁，通号总公司于1994年在浦口交通站安装计算机联锁，至此，我国铁路开始在铁路干线采用计算机联锁。
铁道科学研究院通号所研制的TYJL-Ⅱ型．TYJL-TR9型计算机联锁于1997年12月通过铁道部技术鉴定。
通号总公司研究设计院研制的DS6-11型．DS6-20型计算机联锁于1999年1月通过铁道部技术鉴定。
北方交通大学（现北京交通大学）研制的JD-1A型计算机联锁于2000年5月通过铁道部技术鉴定。
卡斯柯公司研制的VPI型计算机联锁于2000年8月通过铁道部技术鉴定。
在此过程中，还相继引进了美国．英国德国日本意大利的计算机联锁共20多个站。
由于各方面的原因，主要是不适应我国铁路运输和联锁的特点，实际运用中大多数不理想。
我国的计算机联锁发展非常迅速，现已有数百个车站安装了计算机联锁设备，有的区段已发展为成段计算机联锁。
2、什么是计算机联锁（1）以计算机为主要技术手段实现车站联锁的系统。
（2）用微型计算机和其他一些电子．继电器件组成具有“故障－安全”性能的实时控制系统。
（3）采用计算机控制并实现道岔．进路和信号机之间联锁的设备称为计算机联锁。
计算机联锁习题与解答
操作输入变量：反映操作人员操作动作的开关量
状态输入变量：反映监控对象状态的变量，如轨道电路，道岔定反位，信号状态等。
表示输出变量：指向控制台，表示盘或屏幕显示器提供的变量。
控制变量：指控制信号和道岔的变量
中间变量：指联锁程序执行过程中产生的一些变量
十、联锁控制程序的六个模块及相应的功能：
按冗余结构分：三取二系统的单软件结构、双机热备制式的双版本软件结构
按联锁数据的组织形式分：小站规模的联锁图表式软件结构、中站以上规模的进路控制式的软件结构
八、连锁数据 静态数据
联锁数据：指在联锁计算机中，所有参与联锁运算的数据。
静态数据：进路性质、进路方向、进路范围、防护进路的信号机、进路中的轨道电路区段及数量、进路中的道岔应处于的位置和数量、进路所涉及的侵限绝缘轨道区段及检查条件、进路的接近区段、进路的离去区段、进路末端是否存在需要结合或照查的设施。
监控层 接受联锁层的信号控制命令改变信号显示，接受道岔控制命令，驱动道岔转换，向连锁机构传输信号状态信息、道岔状态信息，
以及轨道电路状态信息。
室外设备 执行命令
四、铁路信号系统包括：
列车运行控制系统(CTCS)：作用是安全防护（在任何情况下防止列车许可运行、防止列车超速运行、防止列车溜速）、人机界面、检测功能、可靠性和安全性.
轨道电路的主要工作状态有：
调理状态：指轨道电路在没有机车车辆占用时，不论在任何不利的电源和天气等条件下：接收端的继电器都处于励磁状态，发出轨道电路区段空闲的信息。
分路状态：轨道电路被机车车辆占用时，不论在任何不利的电源和天气条件下，接收端的继电器都处于失磁状态，发出轨道电路区段被占用的信息。
联锁系统介绍-ILOCK
SDM 打印机 MODEM MODEM
同步通道
远程诊断
CAN 总线
IPSA 子系统 监测采集机 NhomakorabeaIPSB 子系统
接口电路
···
双断输出
双断输出
···
iLOCK系统基本结构图
-5-
卡斯柯信号有限公司
CASCO SIGNAL LTD.
现场设备实例
-6-
卡斯柯信号有限公司
CASCO SIGNAL LTD.
-23-
卡斯柯信号有限公司
CASCO SIGNAL LTD.
电源子系统(PWR)
iLOCK系统采用了双UPS热备的冗余供电方式。来自 电源屏的单相交流电经过二级电源防雷后输入在线式 UPS，UPS输出净化220V交流电，经过电源柜配电端 子排供给iLOCK各子系统。
正常情况下，系统由主UPS供电，当主UPS出现故障 时，电源切换电路自动切换至备用UPS，当2个UPS均 不能正常工作时，电源切换电路自动切换至由电源屏 直接供电。2个UPS之间也可通过切换按钮实现人工切 换。电源切换不影响系统的正常工作。
卡斯柯信号有限公司
内容纲要
iLOCK计算机联锁系统介绍
iLOCK设计流程简介
-2-
卡斯柯信号有限公司
CASCO SIGNAL LTD.
iLOCK计算机联锁系统介绍
iLOCK的系统组成。 iLOCK的系统特点。
-3-
卡斯柯信号有限公司
CASCO SIGNAL LTD.
iLOCK系统组成
智能安全型计算机联锁系统—iLOCK，是在一般的“2取2”或者“双 系热冗余”安全结构的基础上，再增加独立的“故障－安全”校验 CPU，采用NISAL专利技术，构成的智能安全型计算机联锁系统。 iLOCK系统由以下6个子系统组成
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计算机联锁技术
机 第三章 计算机联锁控制系统原理 操作显示设备
联 锁
32
系
电务维修网
串口
A 操作表示机
B 操作表示机
统 二 光缆 结乘 构 二 VME
取 总线
Ⅰ系联锁机×2 Ⅰ系驱采机×2
Ⅱ系联锁机×2 Ⅱ系驱采机×2
二
采集电路 驱动电路
采集电路 驱动电路
计
接口 线缆
算
接口配线
计算机联锁技术
机械室组合架继电器
人机对话层 电务维修机
显示操作终端 监控机 A
显示操作终端 监控 机B
维修机
远程诊断
联锁Ⅰ系 (FCX)
区域执表机FFC Ⅰ系
计算机联锁技术
联锁Ⅱ系 (FCX)
区域执表机FFC Ⅱ系
第三章 计算机联锁控制系统原理
ADX系统安全性结构设计示意图
联锁控制逻辑
主FCX
CPU-A CPU-B
比较 器
从FCX
CPU-A
比较
CPU-B
计算机联锁技术
第三章 计算机联锁控制系统原理
3、计算机联锁控制系统的分类及其硬件组成
(2)计算机联锁控制系统的硬件组成
单台计算机构成的计算机联锁控制系统 特点：小型、单台、软件集中于一工控机内 两台计算机构成的计算机联锁控制系统 特点：联锁与操作显示分离串行通信网络连 接 、I/O扩展 多台计算机构成的计算机联锁控制系统 特点：地理范围比较大、高速数据通道连接、区 域计算机联锁
器
S-LAN
Data1 Data2 通番 CRC1 CRC2
区域执表机（主系）
CPU-A Data1
第三章 计算机联锁控制系统原理
计算机联锁控制系统原理
一、车站联锁控制系统的层次结构 二、计算机联锁控制系统软件功能分解 三、联锁数据与数据结构 四、基本联锁控制软件功能模块
计算机联锁技术
第三章 计算机联锁控制系统原理
一、车站联锁控制系统的层次结构
1、联锁控制系统 联锁控制系统的功能、体系结构、操作方式等
I/O 通道扩展板 … I/O 通道扩展板
工控机 2
I/O 板
… I/O 机笼 1 … I/O 机笼 N …
现场设备继电器输入输出接口
计算机联锁技术
轨道、道岔、信号机等现场设备
下位机（联锁机） 室内继电部分 室外设备
第三章 计算机联锁控制系统原理
分布式计算机联锁控制系统框图
主机板 通信板
工控机 1
计算机联锁技术
第三章 计算机联锁控制系统原理
电气集中联锁控制系统分解图
电气集中控制台
操作台继电接口
继电联锁逻辑部分（系统的核心）
现场设备继电器输入输出接口
计算机联锁技术
轨道、道岔、信号机等现场设备
第三章 计算机联锁控制系统原理
电气集中组成示意图
计算机联锁技术
第三章 计算机联锁控制系统原理
6502进路控制的实现
上位机（监控机）
主机板 通信板 A 通信板 B
工控机 2
主机板 通信板 检测控制部分
I/O 板 … I/O 计算机 1 …
室内继电部分
现场设备继电器输入输出接口
…
计算机联锁技术 室外设备部分 轨道、道岔、信号机等现场设备
…
下位机（联锁机） 通信总线
I/O 计算机 N
继电器接口 现场设备
第三章 计算机联锁控制系统原理
联锁运算层 （微机室）
执行层 （微机室）
执行层 （机械室）
第三章 计算机联锁控制系统原理
DS6-K5B原理结构
联锁机 Ⅰ系
电电Ⅰ 子电Ⅰ 子系 终Ⅰ 子系 终端系 终端端
联锁机 Ⅱ系
计算机联锁技术
电电Ⅰ 子电Ⅰ 子系 终Ⅱ 子系 终端系 终端端
第三章 计算机联锁控制系统原理
TYJL-ADX系统典型结构
计算机联锁技术
第三章 计算机联锁控制系统原理
JD-1A双机热备硬件总体结构 图例
音箱 大屏幕A 大屏幕B 鼠标
打印机
电务维修机
切换电路
同轴细缆 双绞线 RJ45网线 多芯电缆
监测机
操作机A
操作机B
仿真测试机
联锁机A
联锁机B
监
测 机
采集板
输出驱动检测板 输出驱动检测板
采集板
柜
计算机联锁技术
继电设备
EI -JD
计算机联锁技术
第三章 计算机联锁控制系统原理
直接计算机联锁控制系统分解图
主机板
I/O 板 … I/O 板
工控机 1
…
现场设备继电器输入输出接口
计算机联锁技术
轨道、道岔、信号机等现场设备
第三章 计算机联锁控制系统原理
监督控制式计算机联锁控制系统框图
主机板 通信板
工控机 1
上位机（监控机）
主机板 通信板
一是选择进路部分，也叫选择组电路； 二是控制道岔转换、检查进路锁闭条件和开放信
号部分，也叫做执行组电路。 1~6线为选路电路，7~13线为执行电路，14、
15线为轨道光带表示灯电路。 除了9条网路线外，执行组电路还包括一些局部
电路，如道岔控制电路、信号灯光控制电路、取 消继电器电路、接近预告继电器电路、照查继电 器电路、传递继电器电路、锁闭继电器电路，以 及控制台的各种表示灯电路、报警电铃电路等。
第三章 计算机联锁控制系统原理
车站联锁控制系统的层次结构图
操作表示设备
人机会话层
联锁机构 输入输出接口
联锁层 监控层 室外设备
计算机联锁技术
第三章 计算机联锁控制系统原理
联锁的层次结构
人机会话层：输入操作信息和接收联锁机构输出的表 示信息。
联锁机构：联锁机构是联锁控制系统的核心，接收来 自人机会话层的操作信息，接收来自监控层的反映信 号机、动力转辙机和轨道电路状态的信息，根据对输 入的操作信息和状态信息，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，即信号控制命 令和道岔控制命令，并交付监控层的控制电路予以执 行。
监控层：接收来自联锁层的控制命令，经过信号机控 制电路，改变信号显示；接收来自联锁层的道岔控制 命令，经过道岔控制电路，驱动道岔转换；向联锁机 构传输信号状态、道岔状态以及轨道电路状态信息。
计算机联锁技术
第三章 计算机联锁控制系统原理
一、车站联锁控制系统的层次结构
3、计算机联锁控制系统的分类及其硬件组成 (1)电气集中联锁控制系统的硬件结构及功能 分为五大部 : 继电联锁逻辑部分 电气集中控制台 现场设备 操作台继电接口 现场设备继电器输入输出接口