计算机联锁概述、基本原理、技术和实现
【铁道信号】计算机联锁教学资料
第二篇计算机联锁第六章计算机联锁综述第一节计算机联锁的基本概念一、计算机联锁的定义什么叫计算机联锁：计算机联锁是以计算机技术为核心，采用通信技术、可靠性与容错技术以及“故障－安全”技术实现铁路车站联锁要求的实时控制系统。
二、计算机联锁的主要技术条件⒈计算机联锁能满足各种车站（场）规模和运输作业的需要，保证行车安全，提高运输效率，并具备大信息量和联网能力。
⒉计算机联锁采用硬件冗余结构，如双机热备、三取二或二乘二取二的结构。
可靠度指标：平均故障间隔时间大于或等于106h；安全度指标：平均危险侧输出间隔时间大于或等于1011h。
⒊计算机联锁使用的涉及安全的电路符合故障－安全原则；电路故障能及时发现，当故障会危及行车安全时，能切断系统的危险侧输出。
⒋计算机硬件体系结构为层次结构，如分为人机对话层、联锁运算层和执行表示层。
⒌计算机联锁具有通过通信前置处理机和通信网与其他系统实现通信能力，与调度指挥系统的数椐通信符合有关规定。
⒍计算机联锁的软件系统达到软件制式检测要求的可靠性和安全性，所有程序都具有模块化、结构化和标准化的特点。
⒎计算机联锁的各种接口与通道能保证长期使用的高稳定性和高可靠性。
与安全有关的接口与通道符合故障－安全原则，还采用了光电隔离、动态冗余编码、参数限界冗余、故障检测及其它特殊方法，以防止危险后果的发生。
⒏计算机联锁能通过外部数椐通道或计算机网络与其它自动化或管理系统，如CTC、TDCS等连接，与之信息交换。
⒐计算机联锁设有两路独立电源供电，并且有自动转接功能，以保证不间断供电。
计算机和电子设备的直流电源具有不间断供电和有效去除脉冲及浪涌干扰的性能。
⒑计算机联锁采取了必要的防电磁干扰和防雷措施，以保证在规定严酷性等级的运用环境中，设备都能正常工作。
⒒信号设备的接地电阻值不大于10Ω，用于防护电子设备的安全保护地线的接地装置其接地电阻值不大于4Ω。
对于重雷害地区，地线设置还采取了特殊措施。
⒓监测子系统作为系统的基本组成部分，为维护使用部门提供监测、报警、统计、分析、管理、远程诊断及维护功能。
《计算机联锁》课件
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展望
结语
总结本次课程的重点和难点，展望计算机联锁在未来的应用前景。
探索计算机联锁在工业自动化、安全保障和交通运输领域的广泛应用。
计算机联锁在工业自动化中的应用
计算机联锁在安全保障中的应用
计算机联锁在交通运输中的应用
第五部分：计算机联锁的优势和未来发 展方向
综合分析计算机联锁的优势、局限性以及未来的发展趋势和展望。
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计算机联锁的优势和局限性分
析
计算机联锁的发展趋势和未来
计算机联锁的基本原理
计算机联锁的技术特点
计算机联锁的相关技术
第三部分：计算机联锁系统的设计与实现
学习计算机联锁系统的设计流程、软硬件配置和实现方法，掌握如何构建一个高效可靠的计算机联锁系 统。
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计算机联锁系统的设计流程
计算机联锁系统的软硬件配置
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计算机联锁系统的实现方法
第四部分：计算机联锁在工业控制中 的应用
《计算机联锁》PPT课件
计算机联锁PPT课Biblioteka 大纲第一部分：计算机联锁的概述
计算机联锁通过结合计算机技术和信号系统，实现自动化与安全性的双重保障。了解计算机联锁 是什么以及其发展历史和应用场景。
什么是计算机联锁？
计算机联锁的发展历史
计算机联锁的应用场景
第二部分：计算机联锁的原理与技术
深入了解计算机联锁的基本原理、技术特点和相关技术，探索计算机联锁的内在机制。
01-计算机联锁系统-概述3篇
01-计算机联锁系统-概述01-计算机联锁系统-概述计算机联锁系统是一种用于控制铁路交通的系统，由多个计算机节点组成，通过网络互相连接，在控制区域中实现互相通信和数据传输。
联锁系统具有使铁路交通安全、高效运行的重要作用，是铁路运输的关键技术之一。
本节将对计算机联锁系统进行介绍，包括其定义，构成要素和工作原理。
一、定义计算机联锁系统是一种用数字技术进行装置控制的铁路信号系统，可以保证列车的运行安全和信号设备的正常工作。
计算机联锁系统通过网络连接多个计算机节点，实现对所有信号装置和列车的实时监控和控制，能够保证车辆的正常运行轨迹，避免车辆之间的碰撞和信号交叉，并能够快速发现和排除故障。
二、构成要素1.计算机：计算机是整个联锁系统的核心，负责信号设备状态检测、列车位置、速度、方向等信息的处理和分析，并传输控制指令。
计算机还可以根据信号设备和列车数据，进行自主判断和控制，当发生异常时及时进行报警处理。
2.信号系统：信号系统包括轨道电路、信号机、道岔、引导信号灯等一系列设备。
信号系统将车辆的行驶情况转化为数字信号，传输给计算机进行处理和分析。
计算机根据接收到的信号信息，进行列车运行状态的预测和判断，以便正确制动或护送车辆。
3.网络：联锁系统的各个计算机节点通过网络连接起来，实现互相通信和数据传输。
网络的主要作用是将信号设备和计算机连接起来，确保信息的快速传输和处理。
同时也可以避免信号设备某一部分故障时，导致数据不准确或传输失败的情况。
三、工作原理计算机联锁系统的工作原理是：前方列车信息收集-计算机判断-指令下达-信号机与道岔控制-列车运行控制。
具体流程如下：1.前方列车信息收集。
信号设备可以通过轨道电路、道岔检测等方式，实时获取列车的行驶情况，包括车速、车号、位置、表示方向等，将这些信息传输给联锁系统的计算机。
2.计算机判断。
计算机可以根据前方列车信息和运行状态，判断是否需要进行调度控制，如通过对信号机和道岔进行控制，确定列车行驶的道路。
计算机联锁系统简介
1、计算机联锁系统概述车站联锁控制系统是车站信号的基础设备，在计算机联锁系统开发之前是基于布线逻辑的继电联锁装置。
社会在发展，技术在进步，电子技术和计算机技术的不断发展，一场信息技术大革命正在世界范围内迅速展开。
随着计算机技术的发展，特别是对可靠性和冗余容错技术的深入研究，车站信号联锁安全技术也正在不断地更新、发展。
1978年世界上第一个计算机联锁系统在瑞典哥德堡问世，随后从80年代起各国竞相开发研究计算机联锁，并取得了显著的成绩，90年代已有不少国家开始大面积推广计算机联锁系统。
如日本、英国已制定技术政策，不再发展继电联锁，而由计算机联锁取代。
1984年中国铁路开发出第一台计算机联锁，此后取得迅速进展。
截至2005年底，据中国铁道部统计，中国国家铁路使用计算机联锁的车站已有1247个。
计算机联锁系统由硬件和软件构成。
硬件包括联锁计算机（完成联锁功能和显示功能）、彩色监视器、微型集中操纵台、安全继电输入输出接口柜、计算机联锁专用电源屏以及现场信号机、转辙机、轨道电路等室外设备。
软件是实现进路、信号机和道岔相互制约的核心部分，由两部分组成：一是参与联锁运算的车站数据；二是进行联锁逻辑运算，完成联锁功能的应用程序。
车站数据库包括车站赋值表、车站联锁表、按钮进路表、车站显示数据等。
应用程序由多个程序模块组成，即系统管理程序模块、时钟中断管理程序模块、表示信息采集及信息处理程序模块、操作命令输入及分析程序模块、选路及转岔程序模块、信号开放程序模块、解锁程序模块和站场彩色监视器显示程序模块等。
计算机联锁的操作方法与继电联锁相似，操作人员办理进路时，只需先按进路始端钮，再按进路终端钮即可完成。
此时计算机就执行操作输入程序和联锁处理程序。
根据输入的按钮代码，从进路矩阵中找出相应的进路，然后检查是否符合选路条件，只有完全满足选路条件后，程序才能转入选路部分。
之后，先检查对应道岔是否在规定位置，再将需要变换位置的道岔转换位置，接着锁闭进路。
计算机联锁讲义(修改)
第一章计算机联锁基础第一节计算机联锁概述一、计算机联锁的基本原理众所周知，继电联锁是靠继电器的线圈、接点组成一套复杂的开关量控制电路，实现对信号设备的联锁控制。
而计算机是一个能够对二进制代码进行各种复杂运算的智能机器，要用计算机取代继电器实现联锁控制就必须将各种开关量转换为1、0相间的代码，构成一套复杂的控制系统。
图1—1计算机联锁基本原理框图图1—1是计算机联锁控制的原理框图，实现联锁控制主要经过信息输入、联锁运算和信息输出三个环节。
计算机一方面通过操作输入通道和接口接收由操作设备(控制台)产生的操作信息；另一方面通过状态输入通道和接口采集室外信号设备的状态信息，将上述两种开关量的动作变为二进制代码送入计算机。
信息代码进入计算机以后,计算机按照联锁程序的要求对输入的信息进行分析处理和复杂的逻辑运算(这里称为联锁运算)，其结果形成了对信号设备的控制信息和各种表示信息。
控制信息通过输出通道和接口控制道岔转换和信号变换显示；表示信息则通过表示输出通道和接口控制显示器的显示。
第二节计算机联锁系统的硬件组成一、计算机联锁的硬件基本结构各种型号的计算机联锁系统由于设计思路不同，所采用的硬件不完全相同。
即使同一种型号的系统，其控制的车站规模不同，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。
图1—2是计算机联锁系统的硬件结构框图。
下面对各组成部分作以简要说明。
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。
由于计算机联锁系统接收和处理的信息很多，而且许多信息在时间上重叠，为了避免信息丢失，提高系统的运行速度，目前应用的各种型号的计算机联锁设备均采用多主系统。
计算机连锁详解
计算机联锁系统的基本原理计算机联锁系统是一种利用计算机技术取代继电技术构成的车站信号实时控制系统。
它的基本硬件结构与工业上应用的一般计算机实时控制系统有许多相似之处，主要是由工业控制计算机、过程输入／输出通道以及外部设备等组成，并通过标准总线联结在一起，构成一个基本的联锁控制系统。
有了硬件系统，要保证它们可靠有序地工作，必须配备软件系统，因此计赁：机联锁系统中的软件和硬件一样都是计算机控制系统的重要组成部分。
由硬件系统和软件系统构成的基本计算机联锁系统，其可靠性尚不能满足人们对联锁装置的高可靠性要求，且本身不具备故障一安全性能。
必须利用汁算机的可靠性和妄全性技术用最简单、最经济的手段构成一个高可靠的故障一安全计算机系统。
第一节计算机联锁系统硬件一、计算机联锁系统的技术基础计算机联锁系统采用的是工业控制计算机系统，用以实现对铁路车站运输生产过程的监测与控制。
它由工业控制计算机和牛产过程两人部分组成。
工业控制计算机是指按生产过程控制的特点和要求而设计的计算机，它包括硬件和软件两部分。
对铁路信号领域来说，生产过程就是指工业控制计算机通过过程输入／输出通道和继电结合电路对现场监控对象如道岔和信号机等进行实时控制。
1．工业控制计算机(1)工业控制计算机的硬件组成工业控制计算机的硬件组成结构如图7—2所示，它主要由主机板、内部总线和外部总线、人一机接口、系统支持板、磁息系统、通信接口和过程输入／输出通道等组成。
（2)工业控制计算机的特点1.可靠性和可维修性好。
叮靠性和可维修性决定着系统在控制上的可用程度。
可靠性是指设备在规定的时间内运行不发生故障，采用可靠性技术来解决；平均故障间隔时间MTBF 是表征可靠性的重要定量性标准。
可维修性是指工：1lk控制机发生故障时，维修快速、苘单、方便。
平均故障修复时间h4丌R是表征可维修性的重要定量性标准：2.高抗干扰能力。
釆用具有抗干扰能力的工业级专用电源，用以抑制电网电压的波动，阻止通过供电线路可能侵入计算机的杂波和尖峰脉冲下扰，保护计算机正常运行的电源环境。
计算机联锁讲义(ok)
TJYL-Ⅱ型计算机联锁一、计算机联锁的概念：计算机联锁系统是用计算机取代传统继电器进行选路和联锁运算，并通过动态输出控制命令动作信号设备的系统。
二、计算机联锁系统与6502电气集中（继电器联锁）相比主要有何新功能：1、提供比较友好的人机交互环境，且具有一定的智能性；2、具有双机热备功能；3、具有保存、查询、打印记录和站场再现功能；4、组建成广域网后便于实现调度集中和远程诊断功能。
三、计算机联锁系统的组成：计算机联锁系统为分布式多微机系统，主要由：监控机（上位机）、联锁机、执表机（小站无执表机）、电务维修机、控制台、配电柜、动态组合单元（动态继电器）、执行电路等。
四、系统各部分的主要功能：1、监控机的主要功能：（1）、作为计算机联锁的人机接口，接收控制台值班员的操作命令及提供图像显示和语音、文字提示与时钟信息；（2）、根据控制台发送的控制命令初选进路；（3）与联锁机进行通信，交换信息，接收联锁机发送的道岔、信号、轨道等表示信息；（4）信息自动存储功能；（在每天的零点和12点将该点之前的值班员所有操作、道岔、轨道表示信息及联锁系统的状态等信息，自动存盘，形成以日期为文件名的信息记录文件；（5）、和电务维修机交换信息，向电务维修机提供信息记录和未存盘的各种信息，接收维修机修改的时钟信息。
2、联锁机的主要功能：（1）实现与监控机、执表机的通信调度，联锁备机定时呼叫主机进行信息交换与校对；（2）实现信号设备的联锁逻辑处理功能，完成进路确选、锁闭、发出开放信号和动作道岔的控制命令；（3）采集现场信号设备状态、如轨道状态、道岔表示、信号机状态等；（4）输出动态控制命令。
通过动态板驱动偏极继电器，控制现场设备；（5）在热备方式工作时，主备联锁机之间进行信息交换。
当同步工作时，系统出现故障，能进行热切换。
3、执表机的功能：（1）、采集现场信号设备状态、如轨道状态、道岔表示、信号机状态等（同联锁机的3项）；（2）、输出动态控制命令。
计算机联锁知识
计算机联锁系统问答一、什么是计算机联锁?在6502继电集中联锁设备中，道岔、信号机、进路之间的联锁关系是靠继电器所构成的逻辑电路来实现的。
计算机联锁就是用计算机的逻辑运算取代继电器以实现联锁功能的联锁系统。
目前，国内多家研制单位研制的计算机联锁系统性能和使用方法可能不尽一致。
本教程有关计算机联镇内容所涉及的问题，均是以铁道部科学研究院通信信号研究所研制的、采用鼠标输入的装置为基础（以丰库站、堡石图站、卧虎屯站为基础）叙述的，其他各型号产品可能与之不尽相同，特请各站注意阅读各自的使用说明书，以免误导。
二、计算机联锁分哪几个型号？计算机联锁设备主要有以下几种：1、TYJL-II型计算机联锁系统，由铁道科学研究院通信信号研究所研制开发分布式多处理机系统（丰库站、堡石图站、卧虎屯站）；2、DS6-11中国铁路通信信号总公司研究设计院研制开发的双机热备系统（金宝屯站）；3、JD-1A型计算机联锁系统，由北京交通大学微联公司研制开发的分布式计算机控制系统（保康站、甘旗卡站、阿尔乡站）；4、CIS-1型计算机联锁系统，由卡斯特信号有限公司研制开发。
三、计算机联锁系统的硬件结构分为哪几个层次?其主要功能是什么?计算机联锁系统的硬件结构分为四个层次，控制命令的输入有以下几种方法：1、控制台方式控制台由绘制了站场示意图的金属板和控制按钮组成，操作人员通过按压控制按钮输入控制命令。
这种输入方式因与6502极其相似，故最容易为车站值班员接受，但是成本较高。
2、图形输人板方式图形输人板是一块绘有站场图和各种按钮的面板，用光笔点压有关按钮输入各种控制命令。
图形输入板俗称工程数字化仪。
3、鼠标方式通过鼠标直接在显示屏上操作。
这种输入方式形象直观，操作方便，且成本较低。
随着计算机的日益普及，它注定会取代控制台输入方式和光笔输入方式。
4、键盘输入方式此法因操作不直观，只适合信号维护人员使用。
四、显示屏上各种颜色光带的含义是什么?为使值班人员能随时了解站场内机车车辆的走行状态及进路(道岔、信号机)的状态，显示屏以不同颜色的光带给出相应的表示。
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• 铁路信号的分类：（按应用场所分类）
①车站信号控制系统； ②区间信号控制系统； ③编组站调车控制系统； ④铁路行车安全指挥系统以及列车运行自动控制系统。
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• 进路：
列车或调车车列由某一指定地点运行至另一地点所经过的路段。
鼠标指针
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提示信息
报警信息
延时信息
联机信息
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• 联锁机构的输入和输出信息具有两种性质： 开关性和安全性。
开关性： 操作输入信息、状态输入信息 表示输出信息、控制输出信息
• 平行进路： 两条没有共同的路段的进路。两条进路可以同时建立。 • 敌对进路：
用道岔位置不能间接控制的两条进路。两条进路不能同时建立。
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• 联锁
– 定义：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
进路和操作顺序。
信号机
道岔
道岔
信号机
联锁系统
• 保证行车安全的措施：保证列车或调车车列在其进 路上运行的安全。 采取的措施： 当①进路空闲 ②道岔位置正确 ③敌对进路未建立三 个条件都满足时，防护进路的信号机才允许开放。
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各种技术及相应的器材：
①进路空闲的检测技术。
DGJ↑→进路空闲；DGJ↓→进路占用。
②道岔控制技术。
由动力转辙机及其控制电路实现。
③信号控制技术。
XJ↑→信号开放；XJ↓→信号关闭。
④联锁技术。
实现三项联锁条件的技术。
⑤故障－安全技术。
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实现故障导向安全的技术。
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计算机联锁概述、基本原理、 技术和实现
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教材
《车站信号自动控制》王永信 中国铁道出版社
参考书：
《计算机联锁》林瑜筠 中国铁道出版社 《车站信号计算机联锁控制系统》徐洪泽 中国铁道出版社 《车站计算机联锁ABC》赵志熙 中国铁道出版社 《计算机联锁系统技术》赵志熙 中国铁道出版社
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计算机联锁的定义
• 计算机联锁－用微型计算机对车站值 班人员的操作命令与现场实际状态的 表示信息进行逻辑运算，从而实现对 信号机、道岔及进路进行集中控制和 联锁的车站联锁设备。
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
2
主要内容
➢ 计算机联锁系统概述 ➢ 计算机联锁系统的基本原理 ➢ 双机热备型计算机联锁 ➢ 二乘二取二计算机联锁 ➢ 三取二计算机联锁 ➢ 用于平面调车的计算机联锁 ➢ 计算机联锁工程设计
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•铁路信号：
指示列车及有关行车人员的一种信号或命令。
•信号或命令的形式：
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• 轨道电路的应用
下行向IIIG接车
信号开放：
←三项联锁条件满足（1DGJ↑、5-9DGJ↑；1＃、
5＃、9＃道岔位置正确；敌对进路未建立）
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计算机联锁的故障－安全
• 因为通用电子器材本身并不具有故障 状态的不对称性，所以要采取保障措 施。
锁
大量减少人为工作
节约成本，提高安全性和可靠性
第一节 车站联锁系统的基本结构 • 层次结构
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车站联锁的层次结构
• 人机会话层－操作人员通过操作向联锁机构输入操作信 息并接受联锁机构输出的反映设备工作状态和行车作业 的表示信息。
• 联锁机构－系统核心，实现联锁功能，必须具有故障－ 安全性能。其根据联锁条件，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，改变内 部信息，产生相应的输出信息，即控制命令，并交付监 控层控制电路予执行。
• 系统的安全性：
– 功能安全，即系统在无故障地正常工作 中用保证行车安全的功能。
– 技术安全，即系统发生故障后其后果仍 能导致行车安全。
铁路信号系统
无故障 故障
安全
第一章 计算机联锁概述
计算机联锁是用微型计算机和其他一些电子、继电器 件以及各种计算机软件组成的具有故障-安全性能的实 时控制系统。
• 监控层－接受上层信号控制命令和道岔控制命令，并向 联锁层传输信号、道岔、轨道电路的状态信息，其控制 电路必须时故障－安全的。
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二、操作表示机显示
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显示界面1
站场图形
防护道岔位置提示信息
功能菜单栏 系统状态信息栏 弹出窗口
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进路建立
进路选择
1、操作规范 2、空闲状态 3、征用标志 4、状态记录
道岔控制
进路锁闭
1、为下一步开放信号 创造条件
2、万一信号不能开放， 则可用其他方式指挥仍安全
信号控制
发生异常情况应及时关闭
•进路控制过程
进路建立
进路解锁
进路选择 进路锁闭 开放信号
自动解锁
非自动解锁
正常解锁 调车中途返回解锁 取消进路 人工解锁 故障解锁
安全性：根据信息与行车安全的关系界定。
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非安全信息：与安全无关的信息，
操作输入信息、表示输出信息。
安全信息：与安全有关的信息，
状态输入信息、控制输出信息。
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安全信息有两个状态： 一个状态允许车辆运行
――危险侧信息； 一个状态禁止车辆运行
――安全侧信息。 安全性信息必须遵守故障――安全原则。
以特定的物体的外表特征如：形状、颜色、位置、灯光 及状态的显示数目等。
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•铁路信号的功能：
①保证列车或调车作业的行车安全； ②提高运输效率； ③实现运输管理自动化、列车运行自动控制；改善 铁路员工的劳动条件。
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• 保证行车安全的措施：
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• 轨道电路的作用
1、监督列车的占用，反映线路的空闲状况，为开放 信号，建立进路或构成闭塞提供依据；
2、传递行车信息，如移频自动闭塞利用轨道电路传 递不同的频率信息来反映列车的位置，决定通过信号 机的显示或决定列车运行的目标速度，从而