鐵路信號計算機聯鎖系統的設計與實現

劉興勝

【摘 要】隨著社會的發展，科學技術的發展也有了很大的提高。現在，無論是陸路還是水路交通都越來越發達，尤其是鐵路交通承擔著人員、貨物等的運輸任務。所以鐵路信號計算機聯鎖系統，也受到了高度的關注。各鐵路局本著鐵路信號安全預控，用程序進行控制；用過程進行保障的理念，預控鐵路計算機聯鎖系統。使鐵路信號計算機聯鎖系統的設計、開發、施工、維護等環節，更趨于規范化和標準化。讓管理者和操作者，以及生產者，能夠做到人機聯控，提高了鐵路部門的工作效率，降低了事故率。

【關鍵詞】鐵路信號；計算機聯鎖系統；設計與實現

引言

科學技術水平的不斷提升，使其為各個產業的發展均產生了積極的推動作用，計算機聯鎖系統作為一種現代化的技術系統，通過其在鐵路產業中的有效應用，進一步為確保地鐵鐵路的行車安全，提高運營效率以及降低調度人員的工作強度均產生了有利的影響。因此，只有確保計算機聯鎖系統在鐵路工程中的有效應用，才能有效降低鐵路信號故障的發生機率，為鐵路的安全穩定運行提供了保障。

1計算機聯鎖系統的特點

通過對計算機聯鎖系統的特點分析，發現其主要體現在以下幾方面：第一，實時性，主要是指計算機聯鎖系統必須及時實現對信息的輸入和輸出，以此來實現對信息的有效分析判斷和更新，從而以一種安全性的信息形式將信息進行輸出；第二，功能擴展性，不同于傳統的繼電聯鎖系統，計算機聯鎖系統不僅可以為客戶提供操作界面和系統的解鎖功能，同時也具備強大的遠程通信功能和故障診斷功能等；第三，經濟性，相較于其他聯鎖系統，計算機聯鎖系統的應用成本相對較低，從而使許多行業通過對計算機聯鎖系統的利用均實現了企業成本的降低；第四，結構模塊標準化，計算機聯鎖系統在不同領域內的功能要求也不同，無論在硬件還是軟件上，均具有標準化的主要特點。由此可見，計算機聯鎖系統所具備的強大特點使其目前被廣泛應用于各個行業中，并發揮出了較好的應用效果。

2計算機聯鎖系統的應用現狀

其實，計算機聯鎖系統，早在1978年的瑞典哥德堡就已經問世了。它的信息化、智能化，吸引了世界各國設計者的眼球，各個國家都競相研究，使計算機聯鎖系統不斷發展，并取得了很大的成績。90年代，很多國家就已經開始大面積的研究推廣計算機聯鎖系統，經過多年的發展，計算機聯鎖系統已經很完善了，形成了百花齊放的局面。

（1）計算機聯鎖系統的性能越來越多。例如：信息傳輸速度越來越快，數據交換功能越來越穩定。能夠適應高速鐵路的信號控制系統的發展的要求。

（2）計算機聯鎖系統主要采用計算機軟件、硬件等技術開發出的CAD系統，建立了更加完善的維修體系，還新增了仿真的監測系統。

（3）計算機聯鎖系統，采用了特別先進的通信技術，能夠分層處理綜合信號控制系統，比較復雜的數據，都能夠正確分類管理。運營管理系統，不僅是每一個單向的車站的控制系統，現在已經演變成自上而下，總的指揮系統的一個重要環節。

（4）現有的計算機聯鎖系統，和以往相比功能不斷擴大。它增加了信號機、道岔、軌道等設施的聯鎖關系，這些設施的數據，由聯鎖系統直接控制信號設備控制。能夠提供數據，和更多的信號信息。讓車站更多的了解列車的控制信息，

（5）現在的計算機聯鎖系統，設有維護終端，能夠遠程診斷，發現問題果斷處置，保證列車的正常運行。

（6）計算機聯鎖系統還建立了計算機聯鎖檢驗站，通過先進的仿真測試技術手段，進行各運營場景的自動化測試，并提交測試報告進行軟件邏輯及設計配置的驅動采集信息、列車進路信息等的準確性校驗，通過試驗室進行的仿真測試，以保證計算機聯鎖產品的質量過關。

3鐵路信號計算機聯鎖系統的設計措施

3.1鐵路聯鎖系統結構及工作原理

3.1.1 系統結構

鐵路信號連鎖系統具有模塊化、層次化等特點。模塊化指的聯鎖系統分為主模塊、信號結合模塊等多個模塊，層次化指的是聯鎖系統具有人機對話層、聯鎖運算層、執行層三個物理層次。鐵路信號計算機聯鎖系統的優點是系統可以根據車站的大小以及需求的不同，在不修改靜態數據的前提下相應的增加硬件模塊，不僅滿足了系統的高容性要求，而且使得系統的調試周期大為縮短，經濟性與實用性兼具。

3.1.2 工作原理

（1）人機對話層。將信息輸入系統中，然后通過鍵盤進行操作，信息通過內部至達的設備到達聯鎖計算機系統，通過這種信息傳輸，就可以在圖形顯示器上將站點信息顯示出來，從而更好的進行信息顯示。如站場信息量過大，可能會導致聯鎖計算機負擔較重，這時可以通過設置操作命令并轉換程約定格式將信息傳輸給聯鎖計算機系統。（2）聯鎖運算層。聯鎖運算層中的聯鎖微機作為系統的核心部分，其承載著信息判別、分析以及系統的邏輯運算能力，如發生故障，還具有修復的功能，主要特點就是安全性功能。（3）執行層。計算機聯鎖系統的一個很重要的任務就是實現信息與信號之間的邏輯轉換，使得PLC的輸入與輸出信息均能保障系統的安全性。執行層的另一個重要任務就是監測設備的運行情況，確保信息的采集與驅動流程的設置。

3.2鐵路信號計算機聯鎖系統設計

當前，利用率較高的容錯設計主要采用三模靜態冗余技術和二模動態冗余技術兩個方案，三模靜態冗余利用硬件冗余來進行可靠性和安全性保障，來提升可靠性的，二模動態冗余在利用硬件保障安全性的基礎上還使用了故障檢測技術。這兩種技術均具有屏蔽與與軟件冗余資源。這二種方案的共同特點是對硬件故障具有很強的修復與屏蔽能力，但是這兩種技術均存在一定的缺陷，三模冗余需要解決技術容錯的問題，二模動態冗余則要求提高系統的可靠性。而鐵路信號計算機聯鎖系統具有以下特點：（1）結構模塊標準化。鐵路信號計算機聯鎖系統的硬件結構模塊標準化設計主要體現在聯鎖機上，通過這種設計，可以更好的實現系統的可靠性和穩定性特點。（2）系統故障診斷。鐵路信號計算機聯鎖系統采用容錯結構技術，其實現的基礎就是該系統具有的強大的修復診斷功能，只有這樣，才能有效保證系統在出現故障的情況下實現快速的修復診斷功能。（3）變換聯鎖信號的邏輯表達形式。在鐵路信號計算機聯鎖系統中，信息的安全性是通過硬件設備的運行狀態體現出來的，這些硬件設備存在二個邏輯狀態，一個代表安全信息，而另一個則代表危險信息。根據故障——安全原則，凡是參與安全信息的硬件設備發生故障時，會出現概率導向狀態，從而使得輸出故障呈現不對稱性，也就是在系統內部的電路發生故障時安全性信息占據了絕對性的優勢地位。（4）算法冗余。鐵路信號計算機聯鎖系統在輸入了不正確的控制命令時表現為系統層故障，聯鎖系統在進行信息的傳輸和存貯中可能會導致邏輯信息發生變化，從而產生邏輯錯誤，而基于這種錯誤出現的信息就出現了一種程序性錯誤。鐵路信號計算機聯鎖系統通過輸送控制命令使系統生成二級運算結果即雙層軟件判別機制。在這種情況下，由于聯鎖系統、復核二級軟件所處的物理空間不同，語言編程使用不一致，從而使得其使用的技術條件也不同，這樣可以在一定程度上解決了系統因故障或而引起的安全性問題。

結語

計算機聯鎖系統可以說是當前最先進的一種聯鎖設備，其具有的信息量大、速度快，操作簡便且同時兼具經濟性與安全性的優勢使其近幾年的應用越來越廣泛。隨著鐵路事業的不斷發展，計算機聯鎖系統在鐵路信號的應用勢在必行。

參考文獻：

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[2]李鑫鐵路信號計算機聯鎖系統的研究與設計[J]科技創新與應用2017（14）：82-83

[3]程運安安全型鐵路信號計算機聯鎖熱備系統的研究與實現[J]合肥工業大學2004。

（作者單位：新疆鐵道勘察設計院有限公司）