鐵路通信信號專業(yè)畢業(yè)論文--鐵路信號計算機聯(lián)鎖效系統(tǒng)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　中文題目： 鐵路信號計算機聯(lián)鎖效系統(tǒng) </p><p>　　學(xué)習(xí)中心： </p><p>　　專 業(yè)： 鐵路通信信號 </p><p>　　姓 名：

2、 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2013年07月30日</p><p><b>　　開 題 報 告</b></p><p>　　題 目

3、：鐵路信號計算機聯(lián)鎖效系統(tǒng)</p><p><b>　　一、文獻綜述</b></p><p>　　國外車站計算機連鎖系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀：</p><p>　　1978年世界第一個計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)在瑞典哥德堡問世, 從20世紀80年代起各國競相研究開發(fā)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng), 并取得了顯著的成績,日本在1980年由鐵路綜合技術(shù)研究所、京三公司、日信公司合作開發(fā)

4、、生產(chǎn)了由三重冗余微計算機組成的計算機聯(lián)鎖裝置, 1985年實際投入使用的JR 東日本的南古谷車庫的計算機聯(lián)鎖裝置是日本第一臺計算機聯(lián)裝置,90年代起很多國家已開始大面積推廣微機聯(lián)鎖系統(tǒng), 如日本、英國制定技術(shù)政策, 不再發(fā)展繼電聯(lián)鎖, 而由計算機聯(lián)鎖取代,經(jīng)過20多年的發(fā)展, 計算機聯(lián)鎖技術(shù)在發(fā)達國家已發(fā)展成為完善成熟的技術(shù), 計算機聯(lián)鎖由面向工程技術(shù)研究轉(zhuǎn)向以面向服務(wù)為中心, 其應(yīng)用現(xiàn)狀總體上可歸納為以下幾方面:</p>

5、<p>　　第一，計算機聯(lián)鎖制式主要由三取二和二乘二取二兩種, 通過軟件、硬件容錯技術(shù)提高計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性、安全性、可維護性, 雙機熱備系統(tǒng)已經(jīng)淘汰。</p><p>　　第二，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的性能逐漸提高, 比如: 快速計算能力, 高速率數(shù)據(jù)交換的通信能力, 以適應(yīng)高速鐵路和綜合化信號控制系統(tǒng)的要求。</p><p>　　第三，面向工程和服務(wù), 采用計算機軟、硬件技術(shù)

6、, 開發(fā)功能非常完善和強大的CAD 系統(tǒng), 并從制度和設(shè)備上建立完善的維修體系和仿真檢測體系。</p><p>　　第四，積極發(fā)展、推廣使用全電子模塊化的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng), 使計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)具有開放式結(jié)構(gòu),并且更加小型化、智能化。</p><p>　　第五，以旅客營業(yè)系統(tǒng)為中心, 采用先進的計算機通信技術(shù), 成功發(fā)展分布式分層處理的綜合信號控制系統(tǒng)和運營管理系統(tǒng)，計算機聯(lián)鎖不僅僅是一個特定的

7、車站的控制系統(tǒng), 而逐漸演變成綜合行車指揮系統(tǒng)的一個重要的基礎(chǔ)設(shè)備。  </p><p>　　第六，通過分布式結(jié)構(gòu)擴大控制范圍,實現(xiàn)集中聯(lián)鎖分散控制的區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng), 使計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化。</p><p>　　第七，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)功能逐漸擴大,實現(xiàn)信號機、道岔、軌道電路聯(lián)鎖關(guān)系而直接控制信號設(shè)備是計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本功能, 通過系統(tǒng)集成, 將車站和區(qū)間設(shè)備一體化, 由計算

8、機聯(lián)鎖系統(tǒng)代替繼電器節(jié)點邏輯控制方式提供豐富的列車控制信息;在車站由計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)完成對電碼化控制信息的邏輯處理, 通過計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)實現(xiàn)站內(nèi)進路電碼化, 由這兩種方式組合而成的聯(lián)鎖、列控一體化綜合系統(tǒng), 在日本、德國、法國等國家均得到成功應(yīng)用。比如: 2002年12月開通的日本東北新干線盛崗- 八戶段數(shù)字ATC地面設(shè)備, 包括列控聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)局域網(wǎng)(SAINT- LAN )、列控聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)邏輯部(SAINT)。</p>

9、;<p>　　國內(nèi)車站計算機連鎖系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀：</p><p>　　國內(nèi)對計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的研究開始于20世紀80年代, 進入90年代后, 隨著與發(fā)達國家在計算機聯(lián)鎖技術(shù)上的交流增多和計算機技術(shù)的發(fā)展, 計算機聯(lián)鎖進入快速發(fā)展階段，鐵科院通號所、通號公司設(shè)計院、北京交大、卡斯柯等單位相繼開發(fā)出具有不同特點的單機、雙機熱備、三取二和二乘二取二等計算機聯(lián)鎖系統(tǒng), 至“九五”期末, 全路共裝備了計算機聯(lián)鎖

10、系統(tǒng)438個車站(場) 。在鐵道部“十五” 科技發(fā)展技術(shù)政策中明確規(guī)定要積極發(fā)展計算機聯(lián)鎖, 在此期間, 車站計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)獲得了更快的發(fā)展, 計算機聯(lián)鎖可靠性、安全性進一步提高, 進入了以技術(shù)為依托, 面向市場和服務(wù), 從實現(xiàn)功能到完善拓展功能, 從單站聯(lián)鎖到一體化、電碼化等擴大應(yīng)用的新的發(fā)展階段。</p><p>　　第一，隨著計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)大面積推廣使用, 鐵路相關(guān)人員和單位對計算機聯(lián)鎖的認識逐漸深入,計算

11、機聯(lián)鎖系統(tǒng)已經(jīng)被廣為接受, 為計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展奠定了扎實的市場基礎(chǔ)。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)本身可靠性、安全性、可維護性、可用性等越來越高, 性能逐漸增強, 功能逐漸完善, 目前已能完全滿足中國鐵路各種站場規(guī)模和運輸作業(yè)的需要。</p><p>　　第二，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)向多制式方向發(fā)展, 在路內(nèi)上道使用的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)有雙機熱備、三取二、二乘二取二等三種制式, 能滿足不同線路、不同工程和不同用戶的需要。各種型號的計算機

12、聯(lián)鎖系統(tǒng)均配備有微機監(jiān)測系統(tǒng), 遠程診斷系統(tǒng), 為計算機聯(lián)鎖正常穩(wěn)定運行提供保障。</p><p>　　第三，在繼承現(xiàn)有計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)優(yōu)點、特點的基礎(chǔ)上, 研究鐵路信號控制新技術(shù), 積極開發(fā)新一代計算機聯(lián)鎖系統(tǒng), 努力拓展計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的功能, 以適應(yīng)鐵路信號控制現(xiàn)代化、鐵路管理信息化建設(shè)、鐵路跨越式發(fā)展的需要。比如: 具有區(qū)域控制能力的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的研究, 聯(lián)鎖、列控一體化安全控制系統(tǒng)的研究,車站進路電碼化計

13、算機控制系統(tǒng)的研究,與CTC系統(tǒng)結(jié)合的現(xiàn)代化行車調(diào)度指揮系統(tǒng)的研究, 高速鐵路計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的研究等。</p><p>　　第四，建立了計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)檢測制度。鐵道部電務(wù)局在原上海鐵道大學(xué)建立了計算機聯(lián)鎖檢驗站, 以技術(shù)手段加強計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件安全的檢測。 除此之外, 對要投入使用的所有計算機聯(lián)鎖產(chǎn)品的聯(lián)鎖軟件,在出廠前均要經(jīng)過詳細完備的功能測試，通過制式測試和出廠測試,有效地保證了計算機聯(lián)鎖產(chǎn)品的質(zhì)量。<

14、;/p><p>　　二、選題的目的和意義</p><p>　　為了保證行車安全和必要的通過能力，信號、道岔與進路之間必須以必要的技術(shù)手段保持一定的制約關(guān)系和操作順序，稱這種制約關(guān)系和操作順序為聯(lián)鎖，用計算機技術(shù)來實現(xiàn)的系統(tǒng)成為計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。</p><p>　　鐵路是國民經(jīng)濟的大動脈、全國溝通聯(lián)系的紐帶、國民經(jīng)濟建設(shè)的先行行業(yè)。與其它運輸方式相比，鐵路運輸具有運量大、

15、成本低、速度快、安全可靠、能全天候運輸?shù)缺姸鄡?yōu)勢。鐵路承擔(dān)全國客貨周轉(zhuǎn)量的60%～70%，這種狀況在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)不會有太大的變化，鐵路仍將是我國交通運輸系統(tǒng)中的重要力量。</p><p>　　鐵路信號是鐵路運輸?shù)亩?，是保證行車安全和提高運輸效率的有力工具。一旦信號設(shè)備故障，鐵路運輸將陷于癱瘓，整個國民經(jīng)濟將遭受嚴重損失。從鐵路一開始出現(xiàn)，人們就吧把鐵路信號中的故障——安全技術(shù)作為一個專題進行研究。隨著計算

16、機技術(shù)的發(fā)展，特別是對可靠性和冗余容錯技術(shù)的深入研究，車站信號聯(lián)鎖安全技術(shù)也正在不斷的更新和發(fā)展。</p><p>　　三、研究方案（框架）</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 研究背景</b></p><p>　　1.2 研究目的及意義</

17、p><p>　　1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.3.1 國外車站計算機連鎖系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　1.3.1 國內(nèi)車站計算機連鎖系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　1.4 研究內(nèi)容及技術(shù)路線</p><p>　　1.4.1 研究內(nèi)容</p><p>　　1.4.2 技術(shù)路

18、線</p><p>　　第二章 計算機連鎖工作原理</p><p>　　2.1 計算機連鎖系統(tǒng)硬件組成</p><p>　　2.2 計算機連鎖系統(tǒng)基本原理</p><p>　　2.2.1 人機對話層</p><p>　　2.2.2 連鎖運算層</p><p>　　2.2.3 復(fù)合驅(qū)動層<

19、;/p><p>　　2.2.4 結(jié)合電路層</p><p>　　2.2.5 監(jiān)控對象層</p><p>　　2.3計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)可靠性及安全技術(shù)</p><p>　　2.3.1硬件冗余技術(shù)</p><p>　　2.3.2軟件冗余技術(shù)</p><p>　　2.3.3故障一安全接口電路</p>

20、;<p>　　第三章計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)故障維護及探討</p><p>　　3.1聯(lián)鎖設(shè)備常見故障分析處理</p><p>　　3.1.1非潛伏性故障</p><p>　　3.1.2潛伏性故障</p><p><b>　　3.2故障種類</b></p><p>　　3.2.1計算機單元故障

21、</p><p>　　3.2.2通訊線路故障</p><p><b>　　3.2.3切換故障</b></p><p>　　第四章 計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展前景</p><p>　　4.1計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的必要性</p><p>　　4.1.1 功能的完善</p><p>　　4

22、.1.2 實現(xiàn)管理現(xiàn)代化</p><p>　　4.1.3 節(jié)省費用</p><p>　　4.2 計算機連鎖系統(tǒng)的發(fā)展</p><p>　　4.2.1向高可靠性與高安全性方向發(fā)展</p><p>　　4.2.2向全電子化方向發(fā)展</p><p>　　4.2.3向站區(qū)一體化、區(qū)域化的方向發(fā)展</p><

23、p>　　4.2.4向信息化、智能化和綜合自動化的方向發(fā)展</p><p><b>　　四、進度計劃</b></p><p>　　第一階段：2013年5月—2013年6月初，計劃進行論資料搜集，閱讀大量參考文獻。并計劃完成論文第一章緒論部分，以及論文第二章計算機連鎖工作原理，其中第二章包括計算機連鎖系統(tǒng)硬件組成、計算機連鎖系統(tǒng)基本原理、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)可靠性及安全技

24、術(shù)。為全文奠定理論基礎(chǔ)。</p><p>　　第二階段：2013年6月—2013年7月初，計劃進行論文第三章計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)故障維護及探討，系統(tǒng)分析聯(lián)鎖設(shè)備常見故障分析處理及故障種類。</p><p>　　第三階段：2013年7月—2013年8月，計劃進行論文第四章計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展前景，以及第五章結(jié)論部分。</p><p><b>　　五、指導(dǎo)教師意見&

25、lt;/b></p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　中 期 報 告</b></p><p>　　題目：鐵路信號計算機聯(lián)鎖效系統(tǒng)</p><p><b>　　報告人

26、：曹 奇</b></p><p><b>　　一、進展情況</b></p><p>　　論文選題與開題報告內(nèi)容一致，已完成了計算機連鎖工作原理部分，包括計算機連鎖系統(tǒng)硬件組成、計算機連鎖系統(tǒng)基本原理、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)可靠性及安全技術(shù)。其中根據(jù)前學(xué)者的經(jīng)驗，自己總結(jié)了計算機連鎖系統(tǒng)可靠性及安全技術(shù)。</p><p>　　目前預(yù)期存在的問

27、題是如何系統(tǒng)地分析計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)故障維護及探討，擬采用比較的方法來解決這個問題，在分析過程中找到計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展前景。按照開題報告的內(nèi)容，完成后兩章的內(nèi)容，第三章計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)故障維護及探討</p><p>　　第四章計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展前景</p><p><b>　　二、指導(dǎo)教師意見</b></p><p>　　指導(dǎo)教師：

28、 </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　結(jié) 題 驗 收</b></p><p><b>　　一、完成日期</b></p><p><b>　　二、完成質(zhì)量</b></p><p>

29、<b>　　三、存在問題</b></p><p><b>　　四、結(jié)論</b></p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　年 月 日</b></p><p><b>　　摘 要</b></p>

30、;<p>　　計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是實現(xiàn)鐵路現(xiàn)代化和自動化的基礎(chǔ)設(shè)施之一，是一種高效、安全的車站聯(lián)鎖設(shè)備，是提高車站通過能力的基礎(chǔ)。同時，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)還具有故障—安全性能，與電氣聯(lián)鎖系統(tǒng)相比，其在設(shè)計、施工和維護方面都較為便捷，且便于改造和增加新功能，為鐵路信號向智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展創(chuàng)造了條件。</p><p>　　本論文主要闡述了計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)組成，設(shè)備選型及電源配置等原則及處理方法。采用

31、二乘二取二的體系結(jié)構(gòu)的計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)方案，尤其是對于可靠性技術(shù)和容錯技術(shù)的深入研究，計算機聯(lián)鎖技術(shù)已日趨成熟，在大力推廣使用。根據(jù)各國對計算機聯(lián)鎖的研究和使用情況來看，由于計算機在邏輯功能和信息處理方面具有很強的功能，完成其對信號機、道岔的控制電路及其相關(guān)組合的內(nèi)部配線和對信號機、道岔、軌道電路等部分設(shè)備的狀態(tài)信息采集電路以及與聯(lián)鎖機接口電路的控制。</p><p>　　關(guān)鍵詞：鐵路信號；計算機聯(lián)鎖；故障探討

32、</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Computer interlocking system is the one of infrastructure that realizes the modernization and automation of the railway, it is also a kind of effic

33、iency and safety equipment of the station interlocks, which is the foundation that raises carrying capacity at station.Meanwhile, computer interlocking system also has the fault-oriented security, Compared with electrica

34、l interlocking system, its design, construction and maintenance are more convenient, and easy to transform and add new features, and </p><p>　　This thesis describes the principles and approach of computer-ba

35、sed interlocking system hardware structure, selection of equipment and power configuration. Two times two take two architecture computer interlocking control system solutions, especially for in-depth study of the reliabi

36、lity and fault-tolerant technology, computer-based interlocking technology has matured, and vigorously promote the use of According to the countries in the study and use of computer-based interlocking situation, due <

37、/p><p>　　Key words : railway signal;computer interlocking；investigate malfunction</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 研究背景

38、1</p><p>　　1.2 研究目的及意義1</p><p>　　1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.1 國外車站計算機連鎖系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.2國內(nèi)車站計算機連鎖系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀3</p><p>　　1.4 研究內(nèi)容及技術(shù)路線4</p><

39、;p>　　1.4.1 研究內(nèi)容4</p><p>　　1.4.2 技術(shù)條件4</p><p>　　第二章 計算機聯(lián)鎖工作原理6</p><p>　　2.1 計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件組成6</p><p>　　2.2計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)基本原理7</p><p>　　2.2.1人機對話層8</p>

40、<p>　　2.2.2聯(lián)鎖運算層8</p><p>　　2.2.3復(fù)核驅(qū)動層8</p><p>　　2.2.4結(jié)合電路層8</p><p>　　2.2.5監(jiān)控對象層8</p><p>　　2.3計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)可靠性及安全技術(shù)9</p><p>　　2.3.1硬件冗余技術(shù)10</p>

41、<p>　　2.3.2軟件冗余技術(shù)11</p><p>　　2.3.3故障一安全接口電路11</p><p>　　第三章計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)故障維護及探討13</p><p>　　3.1聯(lián)鎖設(shè)備常見故障分析處理13</p><p>　　3.1.1非潛伏性故障13</p><p>　　3.1.2潛伏性故障

42、13</p><p>　　3.2故障種類14</p><p>　　3.2.1計算機單元故障14</p><p>　　3.2.2通訊線路故障15</p><p>　　3.2.3切換故障15</p><p>　　第四章 計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展前景16</p><p>　　4.1計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)

43、的必要性16</p><p>　　4.1.1功能的完善16</p><p>　　4.1.2實現(xiàn)管理現(xiàn)代化17</p><p>　　4.1.3節(jié)省費用17</p><p>　　4.2計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展17</p><p>　　4.2.1向高可靠性與高安全性方向發(fā)展18</p><p>

44、;　　4.2.2向全電子化方向發(fā)展18</p><p>　　4.2.3向站區(qū)一體化、區(qū)域化的方向發(fā)展19</p><p>　　4.2.4向信息化、智能化和綜合自動化的方向發(fā)展19</p><p><b>　　第五章 結(jié)論21</b></p><p><b>　　參考文獻22</b><

45、/p><p><b>　　致 謝23</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 研究背景</b></p><p>　　目前，計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)已處于實用階段，隨著實踐經(jīng)驗的積累，系統(tǒng)的性能也在不斷提高。我國的計算機聯(lián)鎖控制

46、系統(tǒng)主要采用由通用的工業(yè)控制計算機組成的計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。近年來，又推出了二乘二取二系統(tǒng)，由兩個CPU構(gòu)成一個子系統(tǒng)執(zhí)行聯(lián)鎖任務(wù)（主機），另外兩個CPU處于熱備狀態(tài)（備機），這就大大提高了計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的可靠性和安全性，而且方便維修，主要干線的技術(shù)改造都優(yōu)先考慮采用二乘二取二系統(tǒng)。目前，計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)已裝備了上千個車站。</p><p>　　1.2 研究目的及意義</p><p>

47、;　　為了保證行車安全和必要的通過能力，信號、道岔與進路之間必須以必要的技術(shù)手段保持一定的制約關(guān)系和操作順序，稱這種制約關(guān)系和操作順序為聯(lián)鎖，用計算機技術(shù)來實現(xiàn)的系統(tǒng)成為計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。</p><p>　　鐵路是國民經(jīng)濟的大動脈、全國溝通聯(lián)系的紐帶、國民經(jīng)濟建設(shè)的先行行業(yè)。與其它運輸方式相比，鐵路運輸具有運量大、成本低、速度快、安全可靠、能全天候運輸?shù)缺姸鄡?yōu)勢。鐵路承擔(dān)全國客貨周轉(zhuǎn)量的60%～70%，這種狀況在

48、今后相當(dāng)長的時間內(nèi)不會有太大的變化，鐵路仍將是我國交通運輸系統(tǒng)中的重要力量。</p><p>　　鐵路信號是鐵路運輸?shù)亩浚潜ＷC行車安全和提高運輸效率的有力工具。一旦信號設(shè)備故障，鐵路運輸將陷于癱瘓，整個國民經(jīng)濟將遭受嚴重損失。從鐵路一開始出現(xiàn)，人們就吧把鐵路信號中的故障——安全技術(shù)作為一個專題進行研究。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，特別是對可靠性和冗余容錯技術(shù)的深入研究，車站信號聯(lián)鎖安全技術(shù)也正在不斷的更新和發(fā)展。&

49、lt;/p><p>　　1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.3.1 國外車站計算機連鎖系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　1978年世界第一個計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)在瑞典哥德堡問世, 從20世紀80年代起各國競相研究開發(fā)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng), 并取得了顯著的成績,日本在1980年由鐵路綜合技術(shù)研究所、京三公司、日信公司合作開發(fā)、生產(chǎn)了由三重冗余微計算機組成的計算機聯(lián)鎖裝置

50、, 1985年實際投入使用的JR 東日本的南古谷車庫的計算機聯(lián)鎖裝置是日本第一臺計算機聯(lián)裝置,90年代起很多國家已開始大面積推廣微機聯(lián)鎖系統(tǒng), 如日本、英國制定技術(shù)政策, 不再發(fā)展繼電聯(lián)鎖, 而由計算機聯(lián)鎖取代,經(jīng)過20多年的發(fā)展, 計算機聯(lián)鎖技術(shù)在發(fā)達國家已發(fā)展成為完善成熟的技術(shù), 計算機聯(lián)鎖由面向工程技術(shù)研究轉(zhuǎn)向以面向服務(wù)為中心, 其應(yīng)用現(xiàn)狀總體上可歸納為以下幾方面:</p><p>　　第一，計算機聯(lián)鎖制式

51、主要由三取二和二乘二取二兩種, 通過軟件、硬件容錯技術(shù)提高計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性、安全性、可維護性, 雙機熱備系統(tǒng)已經(jīng)淘汰。</p><p>　　第二，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的性能逐漸提高, 比如: 快速計算能力, 高速率數(shù)據(jù)交換的通信能力, 以適應(yīng)高速鐵路和綜合化信號控制系統(tǒng)的要求。</p><p>　　第三，面向工程和服務(wù), 采用計算機軟、硬件技術(shù), 開發(fā)功能非常完善和強大的CAD 系統(tǒng), 并

52、從制度和設(shè)備上建立完善的維修體系和仿真檢測體系。</p><p>　　第四，積極發(fā)展、推廣使用全電子模塊化的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng), 使計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)具有開放式結(jié)構(gòu),并且更加小型化、智能化。</p><p>　　第五，以旅客營業(yè)系統(tǒng)為中心, 采用先進的計算機通信技術(shù), 成功發(fā)展分布式分層處理的綜合信號控制系統(tǒng)和運營管理系統(tǒng)，計算機聯(lián)鎖不僅僅是一個特定的車站的控制系統(tǒng), 而逐漸演變成綜合行車指揮系統(tǒng)

53、的一個重要的基礎(chǔ)設(shè)備。  </p><p>　　第六，通過分布式結(jié)構(gòu)擴大控制范圍,實現(xiàn)集中聯(lián)鎖分散控制的區(qū)域計算機聯(lián)鎖系統(tǒng), 使計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化</p><p>　　第七，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)功能逐漸擴大,實現(xiàn)信號機、道岔、軌道電路聯(lián)鎖關(guān)系而直接控制信號設(shè)備是計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本功能, 通過系統(tǒng)集成, 將車站和區(qū)間設(shè)備一體化, 由計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)代替繼電器節(jié)點邏輯控制方式提供豐富的列

54、車控制信息;在車站由計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)完成對電碼化控制信息的邏輯處理, 通過計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)實現(xiàn)站內(nèi)進路電碼化, 由這兩種方式組合而成的聯(lián)鎖、列控一體化綜合系統(tǒng), 在日本、德國、法國等國家均得到成功應(yīng)用。比如: 2002年12月開通的日本東北新干線盛崗- 八戶段數(shù)字ATC地面設(shè)備, 包括列控聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)局域網(wǎng)(SAINT- LAN )、列控聯(lián)鎖一體化系統(tǒng)邏輯部(SAINT)。</p><p>　　1.3.2國內(nèi)車站計

55、算機連鎖系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p>　　國內(nèi)對計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的研究開始于20世紀80年代, 進入90年代后, 隨著與發(fā)達國家在計算機聯(lián)鎖技術(shù)上的交流增多和計算機技術(shù)的發(fā)展, 計算機聯(lián)鎖進入快速發(fā)展階段，鐵科院通號所、通號公司設(shè)計院、北京交大、卡斯柯等單位相繼開發(fā)出具有不同特點的單機、雙機熱備、三取二和二乘二取二等計算機聯(lián)鎖系統(tǒng), 至“九五”期末, 全路共裝備了計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)438個車站(場) 。在鐵道部“十五

56、” 科技發(fā)展技術(shù)政策中明確規(guī)定要積極發(fā)展計算機聯(lián)鎖, 在此期間, 車站計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)獲得了更快的發(fā)展, 計算機聯(lián)鎖可靠性、安全性進一步提高, 進入了以技術(shù)為依托, 面向市場和服務(wù), 從實現(xiàn)功能到完善拓展功能, 從單站聯(lián)鎖到一體化、電碼化等擴大應(yīng)用的新的發(fā)展階段。</p><p>　　第一，隨著計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)大面積推廣使用, 鐵路相關(guān)人員和單位對計算機聯(lián)鎖的認識逐漸深入,計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)已經(jīng)被廣為接受, 為計算機聯(lián)鎖

57、系統(tǒng)的發(fā)展奠定了扎實的市場基礎(chǔ)。</p><p>　　第二，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)本身可靠性、安全性、可維護性、可用性等越來越高, 性能逐漸增強, 功能逐漸完善, 目前已能完全滿足中國鐵路各種站場規(guī)模和運輸作業(yè)的需要。</p><p>　　第三，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)向多制式方向發(fā)展, 在路內(nèi)上道使用的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)有雙機熱備、三取二、二乘二取二等三種制式, 能滿足不同線路、不同工程和不同用戶的需要。&l

58、t;/p><p>　　第四，各種型號的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)均配備有微機監(jiān)測系統(tǒng), 遠程診斷系統(tǒng), 為計算機聯(lián)鎖正常穩(wěn)定運行提供保障。</p><p>　　第五，在繼承現(xiàn)有計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)優(yōu)點、特點的基礎(chǔ)上, 研究鐵路信號控制新技術(shù), 積極開發(fā)新一代計算機聯(lián)鎖系統(tǒng), 努力拓展計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的功能, 以適應(yīng)鐵路信號控制現(xiàn)代化、鐵路管理信息化建設(shè)、鐵路跨越式發(fā)展的需要。比如: 具有區(qū)域控制能力的計算機聯(lián)鎖系

59、統(tǒng)的研究, 聯(lián)鎖、列控一體化安全控制系統(tǒng)的研究,車站進路電碼化計算機控制系統(tǒng)的研究,與CTC系統(tǒng)結(jié)合的現(xiàn)代化行車調(diào)度指揮系統(tǒng)的研究, 高速鐵路計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的研究等。</p><p>　　第六，建立了計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)檢測制度。鐵道部電務(wù)局在原上海鐵道大學(xué)建立了計算機聯(lián)鎖檢驗站, 以技術(shù)手段加強計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件安全的檢測。 除此之外, 對要投入使用的所有計算機聯(lián)鎖產(chǎn)品的聯(lián)鎖軟件,在出廠前均要經(jīng)過詳細完備的功能測試，

60、通過制式測試和出廠測試,有效地保證了計算機聯(lián)鎖產(chǎn)品的質(zhì)量[5]。</p><p>　　1.4 研究內(nèi)容及技術(shù)路線</p><p>　　1.4.1 研究內(nèi)容</p><p>　　以計算機連鎖的概述和功能作為全文的理論基礎(chǔ)，系統(tǒng)的分析了計算機連鎖工作原理，在其中詳細的介紹了計算機連鎖系統(tǒng)的基本原理、硬件組成以及其可靠性和安全性；在這些理論基礎(chǔ)條件下，研究了計算機連鎖系統(tǒng)

61、故障維護及其探究，其中有故障種類及其故障分析；最后闡述了計算機連鎖系統(tǒng)的發(fā)展前景。</p><p>　　1.4.2 技術(shù)條件</p><p>　　第一，計算機聯(lián)鎖能滿足各種車站（場）規(guī)模和運輸作業(yè)的需要，保證行車安全，提高運輸效率，并具備大信息量和聯(lián)網(wǎng)能力。計算機聯(lián)鎖采用硬件冗余結(jié)構(gòu)，如雙機熱備、三取二或二乘二取二的結(jié)構(gòu)?？煽慷戎笜耍浩骄收祥g隔時間（MTBF）大于或等于106h；安全度指

62、標：平均危險側(cè)輸出間隔時間大于或等于1011h。</p><p>　　第二，計算機聯(lián)鎖使用涉及安全的電路符合故障-安全原則；電路故障能即時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)故障會危及行車安全時，能切斷系統(tǒng)的危險側(cè)輸出。計算機硬件體系結(jié)構(gòu)為層次結(jié)構(gòu)，如分為人及對話層、聯(lián)鎖運用層和執(zhí)行表示層。計算機聯(lián)鎖具有通過通信前置處理機和通信網(wǎng)與其他系統(tǒng)實現(xiàn)通信能力，與調(diào)度指揮系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信符合有關(guān)規(guī)定。</p><p>　　第三

63、，計算機聯(lián)鎖的軟件系統(tǒng)達到軟件制式檢測要求的可靠性和安全性，所有程序都具有模塊化，結(jié)構(gòu)化和標準化的特點。計算機聯(lián)鎖的各種接口與通道能保證長期使用的高穩(wěn)定性和高可靠性。計算機聯(lián)鎖能通過外部數(shù)據(jù)通道或計算機網(wǎng)絡(luò)與其他自動化或管理系統(tǒng)。</p><p>　　第四，計算機聯(lián)鎖設(shè)有兩路獨立電源供電，并且有自動轉(zhuǎn)接功能，以保證不間斷供電。計算機聯(lián)鎖采取了必要的防電磁干擾和防雷措施，以保證在規(guī)定嚴酷性等級的運用環(huán)境中，設(shè)備都能

64、正常工作。信號設(shè)備的接地電阻不大于10Ω，用于防護電子設(shè)備的安全保護地線的接地裝置，其接地電阻值不大于4Ω。對于重雷害地區(qū)，地線設(shè)置還采取了特殊措施。</p><p>　　第五，監(jiān)測子系統(tǒng)作為系統(tǒng)基本組成部分，為維護使用部門提供監(jiān)測、報警、統(tǒng)計、分析、管理、遠程診斷及維護功能。根據(jù)需要設(shè)應(yīng)急盤，在計算機聯(lián)鎖失效時控制道岔和引導(dǎo)信號。</p><p>　　第二章 計算機聯(lián)鎖工作原理<

65、/p><p>　　2.1 計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件組成</p><p>　　計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)采用的是工業(yè)控制計算機系統(tǒng)，用以實現(xiàn)對鐵路車站運輸生產(chǎn)過程的監(jiān)測與控制。它由工業(yè)控制計算機和生產(chǎn)過程兩大部分組成，工業(yè)控制計算機是指按生產(chǎn)過程控制特點和要求而設(shè)計的計算機，它包括硬件和軟件兩部分。對鐵路信號領(lǐng)域來說，生產(chǎn)過程就是指工業(yè)控制計算機通過過程輸入\輸出通道和繼電結(jié)合電路對現(xiàn)場監(jiān)控對象如道岔和信號機等進

66、行實時監(jiān)控。典型的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件組成如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件組成框圖</p><p>　　由于計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的綜合性能遠遠超過繼電聯(lián)鎖系統(tǒng)，因此車站聯(lián)鎖系統(tǒng)由繼電裝置向計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)轉(zhuǎn)化已成為一種不可扭轉(zhuǎn)的趨勢。具體來說計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在適時性、安全性、可靠性、可維護性及性價比等若干方面。</p><p>　

67、　計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是利用目前已有的工業(yè)控制計算機，研制一套專用的硬件與軟件系統(tǒng)實現(xiàn)信號、進路與道岔間的聯(lián)鎖關(guān)系，因此它實質(zhì)上是一個滿足故障——安全信號原則的聯(lián)鎖邏輯運算系統(tǒng)，計算機在系統(tǒng)中的作用是將操作命令與現(xiàn)場各種輸入的表示信息讀入，再根據(jù)計算機內(nèi)部狀態(tài)等條件進行邏輯運算，判斷后輸出控制信息至執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)多變量數(shù)字輸入和多變量數(shù)字輸出這樣一個復(fù)雜傳遞函數(shù)的變換，圖2-2是邏輯運算系統(tǒng)的原理圖。</p><p>

68、　　圖2-2 聯(lián)鎖邏輯運算系統(tǒng)原理圖</p><p>　　2.2計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)基本原理</p><p>　　從計算機系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)來看屬于二級集散式控制系統(tǒng)，突破了舊有的集中式信號系統(tǒng)模式，具有模塊化、層次化等特點。模塊化是指聯(lián)鎖機主模塊、PLC及信號結(jié)合模塊等，層次化是指系統(tǒng)具有操作表示層、聯(lián)鎖運算層、復(fù)核驅(qū)動層、結(jié)合電路層及監(jiān)控對象層等五個物理層次。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于可根據(jù)車站規(guī)模的大

69、小、作業(yè)需求的不同，在不改變聯(lián)鎖軟件的基礎(chǔ)上通過修改站場靜態(tài)數(shù)據(jù)并增設(shè)相應(yīng)硬件模塊，即可滿足系統(tǒng)的擴容要求，先進的控制體系結(jié)構(gòu)結(jié)合工藝設(shè)計使得系統(tǒng)調(diào)試周期與現(xiàn)場施工、開通周期均大為縮短，具有很好的經(jīng)濟與實用性。</p><p>　　2.2.1人機對話層</p><p>　　將來自鍵盤、鼠標等操作輸入，經(jīng)串口送達聯(lián)鎖計算機，同時在圖形顯示器上顯示站場表示信息。在站場規(guī)模較大致使聯(lián)鎖計算機負擔(dān)

70、較重或需要多終端操作的情況下，可設(shè)置操作命令采集機進行操作命令輸入的有效性判別并轉(zhuǎn)換成約定格式傳送給聯(lián)鎖計算機。</p><p>　　2.2.2聯(lián)鎖運算層</p><p>　　聯(lián)鎖微機是系統(tǒng)的核心部分，承擔(dān)著操作輸入的判別、聯(lián)鎖信號的調(diào)理及分析、邏輯運算、控制命令生成、故障診斷等任務(wù)，其可靠性、安全性對系統(tǒng)的總體故障—安全性能有較大影響，HJ04A系統(tǒng)中設(shè)置了兩臺聯(lián)鎖微機，其中一臺為冷備機

71、，可進行人工切換。</p><p>　　2.2.3復(fù)核驅(qū)動層</p><p>　　復(fù)核驅(qū)動層由PLC組成，其承擔(dān)著采集表示信息并將聯(lián)鎖微機下達的操作命令轉(zhuǎn)化為故障—安全的控制信號的任務(wù)，作為系統(tǒng)安全性設(shè)計的重要環(huán)節(jié)之一，PLC還承擔(dān)著對聯(lián)鎖微機形成的操作命令進行復(fù)核檢查的屏障作用。</p><p>　　2.2.4結(jié)合電路層</p><p>　

72、　結(jié)合電路的任務(wù)之一是實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備表示信息與PLC輸出的驅(qū)動信號的安全邏輯轉(zhuǎn)換，使PLC的輸入、輸出信息均具有故障—安全性能。任務(wù)之二是用專用電路規(guī)范監(jiān)控設(shè)備的測控過程，即包括表示信息采集機制與設(shè)備驅(qū)動流程。</p><p>　　2.2.5監(jiān)控對象層</p><p>　　監(jiān)控設(shè)備是指聯(lián)鎖系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備，即道岔、信號機與軌道電路。</p><p>　　2.3計算機

73、聯(lián)鎖系統(tǒng)可靠性及安全技術(shù)</p><p>　　目前，國內(nèi)外進行高可靠系統(tǒng)的容錯設(shè)計多采用三模靜態(tài)冗余方案或二模動態(tài)冗余方案。其中前者完全是靠硬件冗余來提升可靠性的，后者則不僅使用了硬件冗余資源，同時也使用了故障檢測技術(shù)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較強的屏蔽與糾錯能力。然而這二種方案均存在一定的實現(xiàn)難度與缺陷，三模冗余系統(tǒng)必須實現(xiàn)三模的同步進程及表決器的高可靠設(shè)計，尤其需要解決時鐘容錯的問題

74、；二模動態(tài)冗余系統(tǒng)則要求冗余管理機構(gòu)的高效與可靠性。目前這二類系統(tǒng)的可靠性計算都是在設(shè)定表決器或冗余管理機構(gòu)的可靠度R(t)=1的基礎(chǔ)上進行的，同時由于設(shè)備直接投資成本過高，因而在非航天、通訊等可靠性要求很高的領(lǐng)域應(yīng)用不多。</p><p>　　在鐵路信號領(lǐng)域，由于行車安全被認為是超過效率的重要考慮，因此相應(yīng)對計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性與安全性要求很高，針對這種情況，可以有二種方式供我們在設(shè)計中進行選擇。其一是強化系

75、統(tǒng)的可靠性設(shè)計，這是基于可靠性理論包含了系統(tǒng)故障的屏蔽效應(yīng)，因而用高可靠性換取系統(tǒng)的低故障率，以此隱含了對安全性的相對提升。但可靠性技術(shù)總是受一定的條件所限制，如硬件冗余資源使用、采用高可靠器件等，這完全取決于系統(tǒng)的可靠性要求及財力許可。其次我們可以基于這樣一個思路來考慮問題：如果計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)在保證一定可靠性要求基礎(chǔ)上并結(jié)合故障—安全技術(shù)來得以實現(xiàn)，實質(zhì)上也就是說犧牲少量的效率來避免昂貴的成本并換取系統(tǒng)的高安全性，同樣也能滿足鐵路信號

76、對聯(lián)鎖系統(tǒng)的性能要求。</p><p>　　容錯技術(shù)在計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中的應(yīng)用：隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是高可靠性技術(shù)及容錯理論與技術(shù)的發(fā)展，計算機在鐵路信號聯(lián)鎖設(shè)備的應(yīng)用也逐漸廣泛。由于計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)處理涉及安全的信息，而它主要是由大規(guī)模和超大規(guī)模的集成電路芯片組成，集成電路芯片具有對稱的錯誤特性，即芯片的短路故障和斷路故障的概率是相同的，因此必須使采用集成電路芯片電路的計算機聯(lián)鎖具有故障安全特性。<

77、/p><p>　　一般來講，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是采用避錯技術(shù)和容錯技術(shù)來提高系統(tǒng)的可靠性。（如圖2-3所示為容錯技術(shù)示意圖）。避錯技術(shù)采用高可靠性芯片，以減少故障概率。但是不能保證系統(tǒng)絕對可靠，因為芯片可靠性的提高是有限度的，越過這個限度將付出巨大的代價。在這種情況下，要想進一步提高系統(tǒng)的可靠性，就要用到容錯技術(shù)。容錯技術(shù)的基本 發(fā)點是承認故障不可避免的事實，進而考慮解除故障影響的措施。為實現(xiàn)這一目的，主要手段就是投入更

78、多的所需資源，如硬件冗余、軟件冗余、時間冗余等，主要是硬件和軟件冗余。</p><p>　　圖2-3計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)容錯技術(shù)</p><p>　　靜態(tài)冗余為什么是最高追求?</p><p>　　從安全的角度確實他有自己的優(yōu)點,但是靜態(tài)冗余也有自己的不足,比如他消耗的資源大,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜從而降低了可靠性,所以我覺得綜合來看,混合冗余比較合理.</p>&l

79、t;p>　　應(yīng)該將安全等級對應(yīng)冗余方法從而對冗余的方式進行選擇,如今的各個廠家所出設(shè)備感覺沒有秩序,思路有一些不明朗,其實按需提供不同安全等級的設(shè)備才是最經(jīng)濟合理</p><p>　　2.3.1硬件冗余技術(shù)</p><p>　　硬件冗余又有靜態(tài)冗余、動態(tài)冗余和混合冗余3種基本形式。</p><p>　　第一，靜態(tài)冗余技術(shù)。靜態(tài)冗余技術(shù)是通過冗余資源來隔離或校正

80、故障，使故障不能在系統(tǒng)輸出中造成差錯，不能改變電路或系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，所以稱為靜態(tài)冗余。其基本原理是通過表決來隔離發(fā)生的故障。靜態(tài)冗余技術(shù)在模塊級上應(yīng)用最廣的是N冗余系統(tǒng)，這種表決系統(tǒng)中有N個相同的模塊同時運行，各模塊的輸由表決器進行多數(shù)表決，其中N為奇數(shù)，可隔離(N一1)／z個模塊的故障。例如3取2系統(tǒng)。</p><p>　　第二，動態(tài)冗余技術(shù)。 這種系統(tǒng)由多個模塊組成，其中只有1個模塊在運行輸出，同時系統(tǒng)不斷地進行

81、故障檢測，隨時將發(fā)生故障的模塊用其他模塊代替，確保系統(tǒng)的安全性，此時系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，故稱為動態(tài)冗余。最基本的動態(tài)冗余系統(tǒng)為二冗余系統(tǒng)，此外還有多冗余系統(tǒng)，其中二冗余系統(tǒng)又有熱備、冷備、溫備和分布式處理4種方式。 </p><p>　　二冗余系統(tǒng)的熱備方式為主機和備機同時工作，但平時只有主機能夠輸 ，當(dāng)系統(tǒng)檢測到主機錯誤時， 自動切換到備機輸 。二冗余系統(tǒng)的冷備方式為平時只有主機工作，當(dāng)系統(tǒng)檢測到主機錯誤時，

82、使主機停止輸出，同時自動啟動備機工作。這種方式需要等待一定的時間，系統(tǒng)的連續(xù)性受到影響，適用于對連續(xù)性要求不高的系統(tǒng)。二冗余系統(tǒng)的溫備方式結(jié)構(gòu)類似冷備方式的結(jié)構(gòu)，只是備機處于通電但不工作狀態(tài)，這樣能減少一點等待時問，在實際中很少應(yīng)用。二冗余系統(tǒng)的分布式處理方式是二機共同承擔(dān)不同的任務(wù)，若其中一機出現(xiàn)故障，則將任務(wù)重新調(diào)整，讓無故障機承擔(dān)故障機的任務(wù)，或者讓系統(tǒng)的功能降級，這樣系統(tǒng)故障時喪失了一些控制功能。 </p><

83、;p>　　第三，混合冗余技術(shù)?；旌先哂嗉夹g(shù)是將靜態(tài)冗余和動態(tài)冗余相結(jié)合構(gòu)成的一種新的冗余結(jié)構(gòu)。這種系統(tǒng)中有N個正常工作的模塊，有S個備用模塊。N個正常工作模塊經(jīng)過表決后作為系統(tǒng)的輸出，同時各模塊的輸出與系統(tǒng)的輸出作比較，以監(jiān)測任一模塊是否有故障。如果檢測出其中1個模塊故障，則由切換電路切斷故障模塊，接通備用模塊。</p><p>　　2.3.2軟件冗余技術(shù)</p><p>　　軟件冗

84、余技術(shù)就是用幾種不同的軟件處理數(shù)據(jù)，對處理結(jié)果進行比較，產(chǎn)生輸出。在結(jié)構(gòu)上可按比較的范圍分為2種：第1種是把系統(tǒng)按功能劃分成小段，各段之間進行比較；第2種是采用幾個系統(tǒng)功能相同的軟件相比較。這種軟件冗余關(guān)鍵在于各個軟件的獨立性，相互獨立的程序即使可能存在故障，也可以通過表決將其屏蔽。如果程序間相互不獨立，故障可能同時存在于各個程序，則無法提高系統(tǒng)的可靠性。由于采用了幾種不同的相互獨立的處理軟件，因此防止了某種軟件由于設(shè)計錯誤而產(chǎn)生的故障

85、，還可以屏蔽硬件的某些故障，確保了系統(tǒng)安全。最常見的是采用2種不同的軟件處理數(shù)據(jù)，同時結(jié)合硬件冗余共同提高系統(tǒng)的可靠性。例如，在二冗余系統(tǒng)中，主機和備機都采用2種軟件，平時主機T作，此時2種軟件同時對數(shù)據(jù)進行處理，對結(jié)果進行比較。如果一致，則產(chǎn)生輸出，否則說明系統(tǒng)故障，立即進行切換，使備機工作，從而提高系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　2.3.3故障一安全接口電路</p><p>　　目

86、前，在計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中，對信號、道岔、軌道電路的控制及狀態(tài)的采集都是利用安全型繼電器來實現(xiàn)，岡此計算機與繼電器之間的接口電路也應(yīng)滿足故障一安全原則。 </p><p>　　第一，輸入接口。通常故障一安全的輸入接口電路是采用光電隔離技術(shù)，編碼輸入，表決確定輸入信息的。信息的輸入采用了光電耦合器，防止了采用接點輸入電路時的電磁干擾和電路中故障的擴散。繼電器吸起則將信息編為11l1，落下則編為0000。計算機對讀入的編

87、碼進行“與”運算，如果各光電耦合器都正常1-作，結(jié)果為1，表明軌道電路空閑；如果某個光電耦合器故障，結(jié)果為0，表明軌道電路占用或輸入接口電路有故障。采用3個采集電路進行表決輸出，當(dāng)有2個或3個電路的輸 是一致時，認為是正確信息，這樣就防止了由于采集電路的故障而導(dǎo)致計算機錯誤判斷的現(xiàn)象。 </p><p>　　第二，輸出接口。輸出接口普遍采用動態(tài)驅(qū)動，即計算機輸出的驅(qū)動信息不是高電平，也不是低電平，而是一個脈沖信號

88、，再經(jīng)過脈沖一電平轉(zhuǎn)換電路輸出一個有足夠驅(qū)動功率的高電平去動作相應(yīng)的繼電器。如果計算機故障，則計算機輸出的不是脈沖信號，而是停留在脈沖的某個高電平或低電平，這個非脈沖電平經(jīng)過脈沖一電平轉(zhuǎn)換電路后不會產(chǎn)生一個高電平，因此相應(yīng)的繼電器總是落下，實現(xiàn)了故障一安全。 </p><p>　　綜上所述，容錯技術(shù)是一種延伸了的故障安全措施，它是建立在高可靠集成芯片的基礎(chǔ)上以資源冗余為代價的。在現(xiàn)代科技高速發(fā)展的今天，計算機及其

89、芯片的各項指標越來越高，價格也越來越低，為容錯技術(shù)的廣泛應(yīng)用打下了堅實的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著計算機的迅速發(fā)展，計算機聯(lián)鎖這一現(xiàn)代化設(shè)備將廣泛應(yīng)用于鐵路現(xiàn)場，正確認識掌握這一理論將對現(xiàn)代化的鐵路事業(yè)有著重要的意義。</p><p>　　第三章計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)故障維護及探討</p><p>　　3.1聯(lián)鎖設(shè)備常見故障分析處理</p><p>　　運用中的設(shè)備故障出現(xiàn)有一定的隨機

90、性，也有一定的規(guī)律性，從以下幾個方面分類，對故障的發(fā)生逐個分析。按故障的表現(xiàn)可分為非潛伏性故障[1]和潛伏性故障[2]。</p><p>　　3.1.1非潛伏性故障</p><p>　　發(fā)生后能及時被發(fā)現(xiàn)的故障。即設(shè)備在運用中通過電路本身的自診技術(shù)直觀表現(xiàn)出來的故障。如道岔斷表示，燈泡主絲斷絲等故障。</p><p>　　3.1.2潛伏性故障</p>

91、<p>　　故障發(fā)生后不能及時表現(xiàn)出來，只有在與另一故障構(gòu)成組合時方可顯示出故障現(xiàn)象，如電源單極接地等故障。按故障的原因分類：</p><p>　　1.責(zé)任原因，因維修不良或違章作業(yè)造成的設(shè)備故障。如：設(shè)備超期使用發(fā)生故障、人為短路燒斷保險等屬責(zé)任故障。</p><p>　　2.非責(zé)任原因，因突發(fā)因素或因無法抗拒和防止的外界干擾，自然災(zāi)害和無法檢查發(fā)現(xiàn)的電務(wù)設(shè)備在周期范圍內(nèi)材質(zhì)不

92、良及不屬維修部門管理的其它設(shè)備、項目等造成的故障屬非責(zé)任故障。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p>　　( l )環(huán)境不良，如高溫、潮濕、有害物質(zhì)的侵蝕。</p><p>　　( 2 )氣候不良。如：雷擊、暴雨、冰雪等影響。</p><p>　　( 3 )無知行為或故意不良行為的干擾。如：小孩砸破透鏡、及備被盜等；</p><p>　　(

93、 4 )周期內(nèi)器材不良。如：線圈斷線等。</p><p><b>　　按故障的性質(zhì)分類：</b></p><p>　　1.斷線故障：線路上某處出現(xiàn)分壓現(xiàn)象而導(dǎo)致設(shè)備不能正常工作為斷線故障。</p><p>　　處理步驟：首先檢查判斷是室內(nèi)配線還是室外配線找出故障點。</p><p><b>　　2.混線故障：&

94、lt;/b></p><p>　　(1)短路故障：電源兩極的輸送線路相混對負載進行分流而導(dǎo)致設(shè)備不能正常工作，甚至燒斷電源保險為短路故障。</p><p>　　處理步驟：首先檢查判斷輸入電源是否符合設(shè)備正常工作電壓值，或者是設(shè)備自身配件燒毀，在有是配線錯接（如：電源正負極性接反）找出故障點。</p><p>　　(2)電源接地故障：電源一極與大地相連而形成另一

95、極對地有漏泄電流產(chǎn)生。</p><p>　　此故障現(xiàn)象一是設(shè)備本身接地，二是配線接地。</p><p>　　總之出現(xiàn)故障時,維修人員少進繼電器室，首先要清楚故障現(xiàn)象，理清思路，“讀懂”控制臺的顯示，然后抓住主線作全盤分析，運用一些有效的處理故障手段，將故障范圍限定在一個很小的區(qū)域內(nèi)，只能在有把握的情況下，判斷出故障不在室外，才進室內(nèi)核實查找，最后將故障排除。</p><

96、p><b>　　3.2故障種類</b></p><p>　　3.2.1計算機單元故障</p><p><b>　　1、聯(lián)鎖機</b></p><p>　　STD板故障，具體表現(xiàn)在：STD層運行燈停止閃爍，接受燈、中斷燈滅，采集層、驅(qū)動層指示燈停閃，故障表示為CPU板故障，</p><p>　　

97、處理方法：更換CPU板；STD層中斷2燈滅，運行閃燈，但接發(fā)燈閃爍有一些滅燈，根據(jù)滅燈的位置，更換STD-01板（與監(jiān)控機通信和聯(lián)鎖機通訊）。</p><p>　　BJ-A0板故障，STD層運行燈、中斷燈、報警燈均不閃爍，采集層工作燈正常。</p><p>　　處理方法：更換BJ板或緊固插座。</p><p><b>　　2、監(jiān)控機</b>&l

98、t;/p><p>　　PC-01網(wǎng)卡故障，其聯(lián)鎖機STD層第一組接發(fā)燈閃爍不對，其他燈正常，并有“以聯(lián)鎖機通訊中斷”的提示；以太網(wǎng)卡出現(xiàn)故障時提示為監(jiān)控機與維修機通信中斷，VGA顯卡有故障時，顯示屏無顯示或者圖形有缺陷。</p><p>　　處理方法：更換PC-01網(wǎng)卡則恢復(fù)正常，需要更換顯卡或插接不牢。</p><p>　　3.2.2通訊線路故障</p>

99、<p>　　總線插頭松動或插接不良，聯(lián)鎖機無法與監(jiān)控機通信。而LS插頭松動或插接不良，聯(lián)鎖機的工作機與備機不能同步。</p><p>　　處理方法：檢查插頭是否松動，只有完全接觸良好，在按聯(lián)機按鈕方可同步。 </p><p><b>　　3.2.3切換故障</b></p><p>　　聯(lián)鎖機零層切換板故障時，切換校核報錯，某一監(jiān)控機

100、與聯(lián)鎖機通信中斷。排除上述故障，控制臺監(jiān)視器和數(shù)字化儀切換板故障，會導(dǎo)致控制臺顯示屏和數(shù)字化儀不能正常隨著監(jiān)控機的切換而切換到工作中的監(jiān)控機上，也可造成顯示屏上無任何顯示。</p><p>　　處理方法：此時排除外界電源因素的影響，1.則需要更換切換板，2.需要換切換板，排除故障。</p><p>　　3.2.4 電源故障</p><p>　　動態(tài)穩(wěn)壓電源故障，其故

101、障會導(dǎo)致所有動態(tài)繼電器的驅(qū)動失效，不能驅(qū)動室外設(shè)備。</p><p>　　計算機電源故障，UPS電源、STD電源、采集電源、驅(qū)動電源及監(jiān)控機電源出現(xiàn)故障后，其所帶的負載均無法開啟。</p><p>　　處理方法：檢查輸入電源工作情況，輸出電源工作情況如果都正常，需要根據(jù)故障點更換電源板件，恢復(fù)故障現(xiàn)象。</p><p>　　無論故障原因和故障現(xiàn)象如何變化，作為一名合

102、格的信號維修工作者，只要平時在工作中認真總結(jié)自己在工作中遇到的故障現(xiàn)象，堅持不斷的學(xué)習(xí)，熟悉設(shè)備工作性能，才能在準確判斷出故障處所。</p><p>　　第四章 計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展前景</p><p>　　4.1計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的必要性</p><p>　　4.1.1功能的完善</p><p>　　繼電集中聯(lián)鎖系統(tǒng)的功能雖然在發(fā)展的過程中不

103、斷地得到改進和完善，然而由于繼電電路的局限性和費用昂貴等原因，在功能上仍存在不足之處、而且在擴展功能方面也受到限制。例如由于軌道電路誤動而造成進路錯誤解鎖的可能性仍然存在，以致妨礙進路的預(yù)先排列；在轉(zhuǎn)線調(diào)車作業(yè)過程中，如果車列越過折反信號機不及時停在折返信號機前方時，折返信號機前方的道岔區(qū)段解鎖，那么再按折返信號機折返時，就可能遇到道岔轉(zhuǎn)換的危險。所有上述缺點，在微機聯(lián)鎖系統(tǒng)中，可用少量的硬件投資和開發(fā)軟件加以克服。另外，在微機聯(lián)鎖系統(tǒng)

104、中，像到發(fā)線出岔、非進路調(diào)車、平面調(diào)車溜放等等都不再是聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)合電路，而是聯(lián)鎖系統(tǒng)本身應(yīng)具有的功能。</p><p>　　簡化操作手續(xù)和減少有關(guān)行車人員之間的直接聯(lián)系，以防止誤操作和延遲操作，是提高作業(yè)效率的重要途徑之一。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)提供了辦理列車進路自動化的可能性。為了實現(xiàn)自動排列列車進路，可將每日或幾個小時的接發(fā)列車計劃存入計算機中，然后利用車次報號系統(tǒng)提供的車次號，在列車接近車站的時候從存儲的計劃表中

105、提取列車應(yīng)達到的股道信息而自動辦理進路；對于發(fā)車進路來說，由于涉及到旅客的乘降，貨物的裝載和發(fā)車時刻的變更等因素，排列進路的自動化程度可能要低一些。</p><p>　　在采用繼電集中聯(lián)鎖設(shè)備的情況下，辦理調(diào)車作業(yè)時，一般是由室內(nèi)操作人員排列調(diào)車進路，由室外的調(diào)車員根據(jù)信號顯示再以信號旗指揮行車。因此，調(diào)車作業(yè)時間包括了室內(nèi)外人員之間的協(xié)同動作時間。在采用微機聯(lián)鎖系統(tǒng)的情況下，可能將協(xié)同動作的時間壓縮最短。例如將

106、調(diào)車作業(yè)劃分為固定調(diào)車作業(yè)和非固定調(diào)車作業(yè)兩類。對于前者可將作業(yè)計劃存入計算機內(nèi)，按計劃自動排列進路。對于非固定作業(yè)，調(diào)車員可通過無線調(diào)車電話直接用話音辦理調(diào)車進路。當(dāng)然，在這種情況下，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)具有話音識別輸入系統(tǒng)。</p><p>　　4.1.2實現(xiàn)管理現(xiàn)代化</p><p>　　此處的管理包括行車管理和聯(lián)鎖系統(tǒng)自身管理兩個方面。在行車管理方面，微機鏈鎖系統(tǒng)可以向旅客服務(wù)系統(tǒng)(如

107、廣播系統(tǒng)，列車到發(fā)顯示牌)、列車運行監(jiān)督系統(tǒng)以及列車指揮系統(tǒng)等提供各種信息，例如列車到發(fā)時間，列車占有線路情況，列車所在股道以及信號設(shè)備狀況等。由于行車管理系統(tǒng)日趨計算機化，所以計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)不僅能提供信息，而且易于和這些系統(tǒng)結(jié)合。</p><p>　　計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)自身管理功能將比繼電集中聯(lián)鎖系統(tǒng)更為完善。</p><p><b>　　4.1.3節(jié)省費用</b>&l

108、t;/p><p>　　計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)能否廣為使用，關(guān)鍵之一是決定于它的經(jīng)濟上的優(yōu)越性，或者說決定于它的性能價格要比繼電集中聯(lián)鎖系統(tǒng)優(yōu)越。具有同樣規(guī)模的微機鏈鎖系統(tǒng)與繼電聯(lián)鎖系統(tǒng)相比，目前計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的價格尚高于繼電器聯(lián)鎖系統(tǒng)。但隨著時間的推移，勢必微機聯(lián)鎖的價格接近于繼電聯(lián)鎖的價格。</p><p>　　評價微機聯(lián)鎖的經(jīng)濟性能不能僅著眼于設(shè)備費，還應(yīng)看到，由于它體積小和標準化程度高而帶來的經(jīng)

109、濟效益。由于系統(tǒng)的高度標準化，便于維護，較大地縮短了改建和修復(fù)時間，減少了對運輸?shù)挠绊懀浣?jīng)濟效果將是明顯的。</p><p>　　順便指出，在鐵路信號領(lǐng)域中采用微電子技術(shù)，特別是微機聯(lián)鎖設(shè)備的擴大使用，勢必引起有關(guān)生產(chǎn)、設(shè)計和維護管理等部門在技術(shù)和管理方面的改革。</p><p>　　4.2計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展</p><p>　　隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是

110、對于可靠性技術(shù)和容錯技術(shù)的深入研究，計算機聯(lián)鎖技術(shù)已日趨成熟，在大力推廣使用。根據(jù)各國對計算機聯(lián)鎖的研究和使用情況來看，由于計算機在邏輯功能和信息處理方面具有很強的功能，它非常適用于車站聯(lián)鎖。計算機聯(lián)鎖是用微型計算機和其他一些電子、繼電器件以及各種計算機軟件組成的具有故障——安全性能的實時控制系統(tǒng)。計算機聯(lián)鎖是信號設(shè)備采用微機的重要突破口，它的研制成功和推廣使用使鐵路信號自動控制進入了一個新的階段。</p><p&g