电子计算机联锁系统通信协议设计和应用
DSKB计算机联锁控制系统解析解析

程序流程图:描 述系统功能模块 之间的关系和流 程
算法设计:包括 数据输入、数据 处理、数据输出 等步骤
算法优化:提高 系统运行效率和 稳定性
安全性考虑:确 保系统安全运行 ,防止数据丢失 或泄露
数据结构与数据库设计
数据结构:采用树形结构,便于管理和查询 数据库设计:采用关系型数据库,便于存储和检索 数据库表设计:包括设备表、信号表、操作表等 数据库索引设计:提高查询效率,减少查询时间
系统安全与可靠性设计
安全设计:采用多层次、多角度的安全防护措施,确保系统安全
冗余设计:采用冗余设计,提高系统的可靠性和稳定性
容错设计:采用容错设计,提高系统的容错能力和稳定性 监控设计:采用监控设计,实时监控系统运行状态,及时发现并处 理异常情况
05
DSKB计算机联锁控制系统应用案例分析
应用场景与需求分析
实时监控: 实时监控列 车运行状态, 确保行车安
全
自动控制: 自动控制列 车运行,提 高运行效率
故障诊断: 自动诊断系 统故障,及 时报警并采
取措施
信息管理: 管理列车运 行信息,方 便查询和分
析
兼容性强: 支持多种信 号系统,易 于升级和维
护
安全性高: 采用多重安 全机制,确 保系统安全
可靠
03
04
DSKB计算机联锁控制系统软件设计
系统软件概述
软件设计包括硬件接口、数 据处理、逻辑控制等功能模 块
DSKB计算机联锁控制系统 软件设计是DSKB系统的核 心部分
软件设计需要满足铁路信号 系统的安全性、可靠性和实
时性要求
软件设计需要与硬件设备紧 密配合,实现信号设备的控
制和监测
程序流程图与算法
全电子计算机联锁系统的通信协议设计及安全性分析

联 锁 主 机 向 信 号 机 模 块 下 发 16 种 命 令: 灯 n (n=1,2,4,5,6,7,8) 的 点 灯 命 令 XJn 和 闪 光命令 SNJn。XJn↑ 和 SNJn↓ 表示第n 个 灯 位 点 稳定灯 光;XJn↑ 和 SNJn↑ 表 示 第 n 个 灯 位 点 闪 光灯光;XJn↓表示第n 个灯位灭灯。 2.2 控 制 模 块 向 联 锁 主 机 上 传 的 状 态 信 息 2.2.1 转 辙 机 模 块 向 联 锁 主 机 上 传 的 状 态 信 息
1
定向操作 DCJ↑+FCJ↓+QDJ↑+ SFJ↑
2 直流转辙机模块 反向操作 DCJ↓+FCJ↑+QDJ↑+ SFJ↑
3
不动作 DCJ↓+FCJ↓+QDJ↑+ DJ↑+ SFJ↑
5 交流转辙机模块 反向操作 DCJ↓+FCJ↑+QDJ↑+ SFJ↑
许 丽1, 苏 思 琦2, 旷 文 珍2
(1.兰州交通大学 自动化与电气工程学院,甘肃 兰州 730070; 2.兰州交通大学 光电技术与智能控制教育部重点实验室,甘肃 兰州 730070)
摘 要:全电子计算机联锁系统主要由联锁主机和全电子执行单元组成,全电子执行单元由转辙机模块、 信号机模块、轨道模块等共计11种控制模块组成。在分析联锁主机与 转 辙 机 模 块、 信 号 机 模 块、 轨 道 模 块 需 要 交换信息的基础上,根据系统通信的安全性、实时性和封闭性特点,设计联锁主机和全电子执行单元之间的通 信协议。通信协议通过设置源地址、目标地址、报文类型码、帧序列号,采用延时无效和32位 CRC 校验码等措 施有效地消除了联锁主机与全电子执行单元通信中存在的重复、删除、插入、错序、延时等危害。对通信协议 分析计算表明:该协议的每小时危险失效率小于1.9×10-11,其安全性远 远 高 于 欧 洲 安 全 标 准 SIL4 的 要 求。 目 前,采用该协议的全电子计算机联锁系统已经在多个车站开通使用,运行安全、可靠。
轨道交通计算机联锁系统的创新设计与应用案例探讨

轨道交通计算机联锁系统的创新设计与应用案例探讨随着城市化进程的推进和人口的不断增长,城市交通拥堵问题日益突出。
为了提高城市交通的安全性、便捷性和效率,在轨道交通领域引入了计算机联锁系统。
本文将探讨轨道交通计算机联锁系统的创新设计和应用案例。
一、轨道交通计算机联锁系统的概念和原理轨道交通计算机联锁系统是指采用计算机技术对轨道交通信号系统进行联锁控制的系统。
其主要作用是保证列车运行的安全性和顺畅性,防止事故和碰撞的发生。
在轨道交通计算机联锁系统中,使用计算机对信号、道岔、红绿灯等交通设备进行控制和监测。
系统通过联锁逻辑实现列车的自动控制和调度,确保列车按照规定的信号和道岔状态进行行驶,同时监测列车的位置和状态,及时发出警报并采取措施,以确保列车的安全。
二、轨道交通计算机联锁系统的创新设计1. 高度可靠性设计轨道交通计算机联锁系统需要具备高度可靠性,确保在任何情况下都能保障列车的安全运行。
为了实现这一目标,设计者可以采用冗余设计和故障监测技术,确保系统在发生故障时能够自动屏蔽故障、切换备份,避免对列车运行造成影响。
2. 数据安全和信息保护轨道交通计算机联锁系统涉及大量的列车运行数据和乘客信息,因此必须注重数据的安全性和信息的保护。
系统设计者可以采用加密技术、访问控制机制以及防火墙等措施,确保数据在传输和存储过程中不受到非法访问和篡改。
3. 智能化和自动化控制为了提高轨道交通的运行效率和安全性,设计者可以引入智能化和自动化控制技术。
例如,利用人工智能算法对行车计划进行优化,使列车能够按照最短路径和最佳速度行驶;采用自动驾驶技术实现列车的自动控制,减少人为操作的误差和风险。
三、轨道交通计算机联锁系统应用案例探讨1. 上海地铁计算机联锁系统上海地铁是全球最大的地铁网络之一,其计算机联锁系统采用了多项创新设计。
通过引入智能化算法和自动驾驶技术,上海地铁实现了列车的自动调度和自动驾驶,大大提高了运行效率和安全性。
EI32-JD型计算机联锁系统

降低了信号设备的维护成 本和故障率。
提高了铁路信号控制的安 全性和可靠性。
提高了铁路运输的效率和 安全性。
02
硬件设备及配置
主机设备
高性能工业控制计算机
采用高可靠性工业控制计算机,具备 强大的数据处理能力和稳定的运行性 能。
专用联锁处理板卡
多重冗余设计
主机设备采用多重冗余设计,确保系 统的高可用性和可靠性。
配置专用联锁处理板卡,实现信号设 备的联锁逻辑运算和处理。
外部设备
01
02
03
信号机
控制列车和调车车列运行 的信号设备,包括进站、 出站、通过、进路等信号 机。
转辙机
用于改变道岔开通方向的 设备,与主机设备连接实 现远程控制。
轨道电路
用于检查轨道区段占用和 空闲状态的电路设备。
网络通信设备
工业以太网交换机
系统组成及功能
• 网络通信设备:负责系统内部各设备之间的通信和数据传 输。
系统组成及功能
联锁软件
实现联锁逻辑运算和控制功能。
监控软件
实现对系统状态和现场信号设备的实时监控。
系统组成及功能
• 诊断软件:实现对系统故障的诊断和处理。
系统组成及功能
01
功能
02
实现铁路车站和区间的信号联锁关系,保 证列车和调车作业的安全。
背景
随着铁路运输的不断发展,对信号设备的安全性和可靠性要 求越来越高。计算机联锁系统作为一种新型的信号控制设备 ,具有高度的安全性和可靠性,已经逐渐取代传统的继电联 锁系统,成为铁路信号控制的主流设备。
系统组成及功能
联锁主机
负责处理联锁逻辑运算和与外部 设备的通信。
执行表示机
电子计算机联锁系统通信协议设计及安全性分析

模块 以及 轨道 电路模块,通过联锁主机下发命 2.2电子计算机联锁 系统通信协议安全性分析 令控制模 块的运行,从而控制整个铁路系统 。
【关键词 】电子计算机联锁 系统 通 信协议设 计 通 信 协 议 安 全 性
以信号机 模块为例,信号机模块 向联锁机上传 l7种 状态 信 息,连锁 主机 向信号机 模块 下达 16种命令信 息。列车信号机 模块 有 8个灯位 ,
l }…《》一 子计 算 机 的应 用, 能够 使
铁 路 运 输 系 统 更 加 安 全 。 由 电 子
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执 行 单元 与联 锁 主机共 同构 成 的 电子 计 算机联 锁 系统增 强 了对 联
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具 有 一 定 的风 险 , 因 此 , 必 须 设 计 相 关 的 安 全 通 信 协 议 ,保 证 铁 路 信 号 可 以得 到 有 效 的 控 制 。
1电子计算机联锁 系统
1.1电子计 算机联锁 系统结构 以及 _T-作原理
1.1.1联 锁 系 统 结 构 我 国传 统 的 信 号控 制 主 要 是 通 过 6502电
如 果在铁 路运 输 过程 中, 电子计 算机 联 网系统信息传递发生误传 、延 时甚 至信 息传递 错误等情况 ,这将直接导致铁路运输 出现安全
每个等位有三种状态 :灭灯 ,闪灯 ,稳定灯 。 隐患 ,严重 的情况下将会威胁人 民的生命、财
如 图 1所 示 。
产安全 。在系统信 息传输 的过程 中,主要导致
门摒 弃 了传 统 的重 力 式 继 电 器 , 改 用 全 电 子 计 信号的效应,保证列车的安全运输 。
《计算机联锁》课件

2
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。
1
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。
1
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
2
3
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。
城市轨道交通全电子计算机联锁系统的应用研究王爱华

城市轨道交通全电子计算机联锁系统的应用研究王爱华发布时间:2023-06-30T12:53:53.771Z 来源:《中国建设信息化》2023年8期作者:王爱华[导读] 联锁系统是城市轨道交通信号系统的重要系统之一,发挥着重要的作用。
尤其是在城市化进程中,城市的交通问题逐渐暴露出来,而地铁交通的出现有效缓解了现代城市交通的压力,逐渐成为现代社会日常通勤的交通工具。
为保证地铁的顺利运营,保护公众的人身安全,必须加强地铁信号系统的安全保障。
因此,我国必须加强对城市轨道交通联锁系统的深入研究,以促进现代城市轨道的稳定建设。
本文主要研究城市轨道交通联锁系统中的应用步骤,简要分析城市轨道交通联锁系统的相关概念,正确认识和认识城市轨道交通联锁系统对现代交通行业的重要性。
身份证号:45020519820920XXXX摘要:联锁系统是城市轨道交通信号系统的重要系统之一,发挥着重要的作用。
尤其是在城市化进程中,城市的交通问题逐渐暴露出来,而地铁交通的出现有效缓解了现代城市交通的压力,逐渐成为现代社会日常通勤的交通工具。
为保证地铁的顺利运营,保护公众的人身安全,必须加强地铁信号系统的安全保障。
因此,我国必须加强对城市轨道交通联锁系统的深入研究,以促进现代城市轨道的稳定建设。
本文主要研究城市轨道交通联锁系统中的应用步骤,简要分析城市轨道交通联锁系统的相关概念,正确认识和认识城市轨道交通联锁系统对现代交通行业的重要性。
关键词:城市轨道;交通联锁系统;讨论和选择引言对全电子联锁和计算机联锁系统的发展、系统结构和特点进行对比分析表明:与计算机联锁系统相比,全电子联锁系统在故障排除、日常维护、空间占用、系统扩展等方面效率更高.具有很大的优势,可以克服计算机联锁系统存在的占用空间大、维护工作量大、维护难度高等问题。
近年来继电器价格上涨,也导致投资成本增加,而采用全电子联锁系统在一定程度上节省了大量人力物力,有利于节约资源。
1现状分析随着我国城市轨道交通的快速发展,对城市轨道交通信号系统联锁子系统技术人才的迫切需求得不到满足,对于城市轨道交通车站内外的导航技术,目前国内外车站的定位通常是通过无线通信技术(Wi-Fi)和蓝牙技术实现的。
全电子联锁系统运用研究

全电子联锁系统运用研究摘要:计算机联锁系统已经在轨道交通信号系统广泛普及应用,电子执行单元有着体积更小、功能更强、后期便于维护等优势,将传统的继电器组合电路用全电子执行单元替代,是计算机联锁系统的发展趋势。
本文介绍了全电子计算机联锁系统架构、模块特点和网络设计。
关键词:计算机联锁;全电子;执行单元我国的信号联锁主要经历了三个大的发展阶段,分别是机械联锁、电气集中联锁(以6502为代表)、计算机联锁。
最初由机械联锁发展到6502电气集中联锁,从80年代开始研究计算机联锁加继电器执行的系统,90年代进行试验并逐渐批量上道使用。
目前国内的计算机联锁系统主要是继电器执行电路加计算机联锁的系统。
全电子计算机联锁采用通信、电子信息、自动检测等技术实现车站联锁。
该系统将继电器执行部分和逻辑判断相融合,实现对信号室外设备的控制和采集;同时实现了控制监测一体化,将道岔动作电流、信号机灯丝电流等模拟量采集功能也纳入其中,实现了对现场信号设备的监测功能。
1系统架构全电子计算机联锁系统可按层次划分为人机会话层、联锁逻辑层、执行层以及室外设备。
传统的计算机联锁设备在执行层包括:I/O机柜、接口柜、组合柜和防雷分线柜;全电子系统的核心联锁逻辑功能不变,将I/O机柜、接口柜、组合柜集成为执行单元。
图1-1 系统架构对比图各种全电子执行单元构成执行层,通过取代传统计算机联锁系统中的输入输出板和继电器执行电路,与联锁主机相结合,实现末级控制和采集功能。
全电子联锁系统采用双CPU“二取二”的工作方式,联锁逻辑层中联锁计算机通过安全通信方式输出控制命令到执行单元,完成对信号室外设备的控制和监测。
通过全电子单元实现系统的智能化、数字化、模块化,有效保障运营安全和监测维护。
2传统计算机联锁与全电子计算机联锁对比2.1传统计算机联锁传统计算机联锁系统采用继电器,联锁逻辑电路由计算机控制,执行组电路保留了电气集中的执行电路,包括信号机点灯电路、道岔启动电路、轨道电路、各种联系电路等继电电路,这些电路经过几十年的改进,其可靠性和抗外界冲击性能已很成熟,为保证行车安全起到了很好的作用,计算机联锁内部电路也随着大量的工程应用日益完善、稳定性不断提高。
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电子计算机联锁系统通信协议设计和应用
摘要:现如今,我国的科技发展十分迅速,电子计算机技术正在广泛的应用于
各个部门,铁道部也不例外。
电子计算机的应用,能够使铁路运输系统更加安全。
由电子执行单元与联锁主机共同构成的电子计算机联锁系统增强了对联锁主机与
信息模块之间的信息交换与分析,通过科学的设计通信协议,确保其运行的安全性。
本文通过介绍电子计算机联锁系统结构、工作原理以及连锁主机与控制模块
之间的信息传输,提出了电子计算机联锁系统通信协议的设计,并分析了通信协
议设计的安全性,为我国电子计算机联网系统通信协议的设计提供一定的参考。
关键词:全电子计算机;联锁系统;通信协议设计
引言
全电子计算机联锁系统由于取消了传统的重力式安全继电器,可维护性明显
提升,控制室占地面积缩减,施工工作量大大减少,是目前我国铁路信号控制系
统发展的重要趋势。
全电子计算机联锁系统在轨道交通中的应用,能够有效提升
轨道交通运营的安全性、智能性和高效性,减少轨道交通运营成本。
通过对全电
子计算机联锁系统通信协议方案探讨,进行通信协议安全计算,可为全电子计算
机联锁系统的广泛应用提供科学依据。
所以,本研究无论是对于轨道交通的发展,还是该系统在更多领域的应用都具有重要价值。
1全电子计算机联锁系统
1.1联锁系统的结构组成
全电子计算机联锁系统分为联锁主机和全电子执行单元。
联锁主机的功能是
进行逻辑运算;全电子执行单元负责转辙机和轨道电路等室外设备的控制,采取
它们的工作状态。
全电子执行单元是由多个执行机柜组成的,执行机柜由多个控
制模块组成。
全电子执行单元总共有11种控制模块,包括列车信号模块、调车
信号模块等。
根据站场大小将不同控制模块进行组合安装,实现相应的功能。
1.2联锁系统工作原理
全电子计算机联锁系统主要的工作原理是命令-执行与信息反馈。
电子计算机
上位机发出命令,通过联锁机将命令信息发送给电子执行单元。
电子单元采集室
外设备信息,将信息传送到联锁机,联锁机将设备信息进行处理,发送到上位机
与显示存储上,维修人员通过检查显示存储内容,就可以准确的找到设备的机械
故障,这样可以减少工作人员的时间。
1.3联锁主机与控制模块间的信息传输
控制模块的运行通过联锁主机下发命令来实现,从而对整个轨道系统进行控制。
控制模块一般包括信号机模块、转辙机模块、轨道电路模块,如信号机模块,列车信号机模块有8个灯位,每个灯位都存在灭灯、闪灯、稳定灯3种状态。
连
锁机下达相应的命令,信号机模块据此实现对各灯位的有效控制,实现列车安全
稳定运行。
2通信协议的设计
全电子计算机联锁系统有着较高的安全性要求,其安全性能需达到SIL4级,
系统工作的周期不大于250ms。
根据安全性要求,充分考虑到联锁系统的实时性。
(1)联锁主机和全电子执行单元控制模块间的通信由控制器局域网总线完成,
波特率是500kbit/s。
每条CAN总线子网对执行机柜的通信控制不能大于两个,子网布置不能大于三个,这样能保障总线的可靠性。
系统的访问周期不超过250ms,
联锁主机要在周期内发送一次及以上的命令帧,CAN总线选择呼叫应答方式。
(2)命令帧和状态帧设置8bit的联锁主机地址和16bit的控制模块地址,报文类
型码长度是4bit。
命令帧中设置8bit的帧序列号,控制模板对这些帧序列号加以
记录。
当出现接收到的帧序列号比上次小时,就说明帧的顺序出现了错误,相等
时说明重发错误。
(3)命令帧和状态帧的应用数据设为4位长度的报文类型码,命令帧类型码设置为0×01,状态帧设置为0×02,选择32位的CRC校验码,范围
是CAN数据帧中每一帧的报文头以及安全校验域。
(4)命令帧中设置8位的帧
序列号,取值范围在1到255间,帧序列号每经过1个通信周期就自动增加1。
表1联锁主机和执行单元通信协议中的帧格式
(5)控制模块将本次接收到的命令和上次接收到的命令进行对比,从而判断出通信情况。
每个控制模块连续收到10帧错误报文时以及一个小时内收到100
帧错误报文时,输出安全侧状态。
联锁主机在一个小时内收到1000帧错误报文时,整个系统输出安全侧命令。
3电子计算机联锁系统通信协议安全性分析和计算
3.1电子计算机联锁系统通信协议安全性分析
如果在铁路运输过程中,电子计算机联网系统信息传递发生误传、延时甚至
信息传递错误等情况,这将直接导致铁路运输出现安全隐患,严重的情况下将会
威胁人民的生命、财产安全。
在系统信息传输的过程中,主要导致信息传输错误
的有三种情况:(1)控制器硬件发生损坏,最常见的损坏部位是隔离光栅和接
口芯片。
硬件损坏会导致基础设备的参数的丢失,在没有参数的基础下,信息就
无法辨认对错,这将导致错误信息的发送,影响整体的网络的安全。
(2)外部
电磁对电子计算机系统的影响,这要求技术人员要加强对电子计算机的保护,避
免电磁对计算机准确性形成不利影响。
(3)控制器局域网络发生故障,这就要
求技术人员要积极地应用现代数字信息技术,加强计算机网络结构的严谨性与安
全性。
3.2通信协议的安全性计算
在依据上述通信协议传输信息的过程中,如果出现信息传输错误且未被有效
检出,便会出现错误输出。
经综合考量,本系统一般会在3种情况下出现信息传
输错误:(1)CAN总线硬件失效造成的报文损坏;(2)外部环境对CAN总线干扰造成的报文损坏;(3)CAN总线编码校验器损坏,这时,各损坏的报文均可
能被发送到控制模块或联锁主机。
若设N1为系统通信子网最大值;N2为各通信
子网中控制模块数量最大值;k为各控制模块在1小时内接收的错误命令帧的最
大值;NM为系统在1小时内输出安全侧前收到最大错误帧数量。
在每个控制模
块1小时共收到100帧错误报文时NM值最大,且NM=
N1N2k=3×64×100=1.9×104。
3.1CAN总线硬件故障造成的错误失效率
每条CAN总线硬件故障造成的错误失效率RH1=mNMRHWpUS。
其中,m表
示安全余量,RHW表示CAN总线的硬件失效率,pUS表示安全编码不能检测出
错误报文的概率。
若令m=5,NM=1.9×104,RHW=10-5,pUS=2-32=2.3×10-10,
则有RH1=2.2×10-10。
3.2外部环境对CAN总线干扰造成的错误失效率
外部环境干扰造成的错误失效率RH2=pUTpUSNM。
其中,pUT表示CAN总
线自带的12位的循环冗余校验码(CyclicRedundancyCheck,CRC)码不能检测出
错误报文的概率。
由此保守估计得到,RH2≤pUSNM=4.4×10-5。
3.3CAN总线编码校验器损坏造成的错误失效率
CAN总线编码校验器损坏造成的错误失效率RH3=pUS/T,其中,T表示连续
接收规定数量的损坏报文转入安全状态的时间。
由上述通信协议设计方案得到,
T=250ms×10=7.0×10-4h,由此得到RH3=3.3×10-7。
结语
全电子计算机联锁系统通信协议设计的安全性有着重要的意义,为了实现联
锁主机和电子执行单元间的安全通信,通过设置源地址、目标地址、帧序列号等
方式,提升了通信协议的安全性,也保障了联锁系统的安全,复合SIL安全要求。
该通信协议的联锁系统适用于多个车站,大大的提升了列车运行中的安全性。
参考文献:
[1]于潇.CBTC联锁系统的形式化建模与验证方法研究[D].中国铁道科学研究院,2017.
[2]张国茹.互联互通条件下基于CBTC的ATS系统接口研究[D].西南交通大学,2017.
[3]闫科举.安全联锁系统在加热炉控制系统中的应用研究[D].天津工业大学,2017.。