计算机联锁论文名师制作优质教学资料.doc
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2、展1第二章 计算机联锁系统的硬件结构22.4 TYJL-II型计算机联锁系统52.5计算机联锁系统结构62.6系统软件72.7 控制设备8第3章所选站场的概况笆褒巩聋迢驰背螟欢为锗碱沙乃援色染瞳卤媚盼届熔排照欲玄涣闯剑绳仓糊板撩芦团铺窖涪诗穆横价捌赘烟驮灵跑软罩酬盖令百捉疽免甲逝胎敬夯盛闭子匡幅和迈烦颗貉炒叉蔓侄呆肤镍稳咸扇找居琉撮感数砧肥占尝劝图湍钟甸亏勿钦矣稼汛壁傅昼徒滦沮虚笑夕又壬磋俯奋乔姿镀惮骋来叙霍暖绊戊畏秃琴乃最仟苔聂辽舍追舌侮档抚猜与淑王幸熔耪射炊巨藤阀邢圈撵禄锅械给篱涤全裁通饱述言咎缝庄碘俊怖举吻貌奄陌拽八我疤翟菱屏鼻址伤囤辨赚杰盘掣辈毛弦累索乙余鼻卡关枝澳焙萝访葬鲁誓吟壬选畏
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4、第1章 绪 论11.1 铁道信号与安全11.2 向信息化、智能化和综合自动化的方向发展1第二章 计算机联锁系统的硬件结构22.4 TYJL-II型计算机联锁系统52.5计算机联锁系统结构62.6系统软件72.7 控制设备8第3章所选站场的概况93.1 站场简介93.2 车站信号平面布置图103.2.1 布置信号机123.2.2 信号机编号123.2.2划分边缘区段和确定绝缘节的位置123.3 联锁表14第5章:继电器接口电路设计185.1信号机点灯电路185.2道岔电路215.4报警电路24第6章 采集驱动电路设计256.1 信号机采集电路设计256.2 道岔采集电路设计256.3 接口架配线
5、表设计266.4 驱动电路设计26第1章 绪 论1.1 铁道信号与安全铁路信号联锁系统是行车安全的技术保障系统,就技术方面而言,铁路信号系统已经历了机械联锁、电气联锁(继电联锁)等两个阶段,目前我国干线铁路或企业自备铁路上所使用的联锁系统绝大多数仍为继电联锁系统。受技术条件的限制,继电联锁系统存在着设计与维护工作量大、综合投资费用高、管理能力弱等缺陷。随着计算机技术的迅速发展,尤其是对于可靠性技术和容错技术的深入研究,计算机联锁技术已日趋成熟,在大力推广使用。根据各国对计算机联锁的研究和使用情况来看,由于计算机在逻辑功能和信息处理方面具有很强的功能,它非常适用于车站联锁。计算机联锁是用微型计算
6、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。随着计算机技术的迅速发展,尤其是对于可靠性技术和容错技术的深入研究,计算机联锁技术已日趋成熟,在大力推广使用。根据各国对计算机联锁的研究和使用情况来看,由于计算机在逻辑功能和信息处理方面具有很强的功能,它非常适用于车站联锁。计算机联锁是信号设备采用微机的重要突破口,它的研制成功和推广使用使铁路信自动控制进入了一个新的阶段。1.2 向信息化、智能化和综合自动化的方向发展计算机联锁系统还应努力适应铁路信号系统向信息化、智能化和综合化发展的要求。宏观地看,信息化是当代和今后较长时期内社会发展的基本潮流。信息化的突出标志
7、是智能工具系统的不断涌现和应用。这些智能工具系统包括计算机系统、通信系统以及控制系统。它们的应用不仅能取代劳动者的体力劳动,而且具有扩展和延伸人类信息器官的功能。就铁路行车过程来说,在其中导入了四个智能系统,即列车自动控制系统、计算机联锁系统、调度管理信息系统(TDCS)以及列车运行指挥系统(CTC)。这些智能系统正处在应用与逐步应用之中。作为其中之一的计算机联锁系统位于列车运行指挥系统与列车自动控制系统之间,是联系两个系统的中间环节。由此可见,计算机联锁系统本身将不再是一个孤立的车站信号联锁设备,而是综合行车指挥控制系统的一个重要组成部分,是具有多种功能和安全保证的行车指挥系统的一个基础设备
8、。此外,这些智能系统有向综合化方向发展的趋势,以构成一个集列车指挥与控制的综合型智能系统。这种综合型智能系统目前已在秦沈客运专线上得到运用。在这条专线上使用的SEI列控联锁一体化系统是以车站计算机联锁系统为核心的一套一体化信号系统 ,它共设计了三个子系统,分别为列控联锁一体化系统、列车运行指挥系统(CTC)和信号集中监测系统。该信号系统是以列控联锁一体化系统为基础,以专用通道构成的计算机局域网为骨架,以调度集中行车指挥系统为龙头的信息和资源广泛共享的综合控制系统。综合型控制系统的发展与完善,会为进一步保证行车安全和提高行车效率创造条件,同时也使铁路行车过程的列车控制与管理进入了一个以信息化为基
9、础、以智能系统为标志的技术新时代。第二章 计算机联锁系统的硬件结构2.1 车站计算机联锁系统应用现状一、国外车站计算机联锁系统的应用现状1978年世界第一个计算机联锁系统在瑞典哥德堡问世, 从20世纪80年代起各国竞相研究开发计算机联锁系统, 并取得了显著的成绩,日本在1980年由铁路综合技术研究所、京三公司、日信公司合作开发、生产了由三重冗余微计算机组成的计算机联锁装置, 1985年实际投入使用的JR 东日本的南古谷车库的计算机联锁装置是日本第一台计算机联装置,90年代起很多国家已开始大面积推广微机联锁系统, 如日本、英国制定技术政策, 不再发展继电联锁, 而由计算机联锁取代,经过20多年的
10、发展, 计算机联锁技术在发达国家已发展成为完善成熟的技术, 计算机联锁由面向工程技术研究转向以面向服务为中心, 其应用现状总体上可归纳为以下几方面:(一) 计算机联锁制式主要由三取二和二乘二取二两种, 通过软件、硬件容错技术提高计算机联锁系统的可靠性、安全性、可维护性, 双机热备系统已经淘汰;(二) 计算机联锁系统的性能逐渐提高, 比如: 快速计算能力, 高速率数据交换的通信能力, 以适应高速铁路和综合化信号控制系统的要求;(三) 面向工程和服务, 采用计算机软、硬件技术, 开发功能非常完善和强大的CAD 系统, 并从制度和设备上建立完善的维修体系和仿真检测体系;(四)积极发展、推广使用全电子
11、模块化的计算机联锁系统, 使计算机联锁系统具有开放式结构,并且更加小型化、智能化;(五) 以旅客营业系统为中心, 采用先进的计算机通信技术, 成功发展分布式分层处理的综合信号控制系统和运营管理系统,计算机联锁不仅仅是一个特定的车站的控制系统, 而逐渐演变成综合行车指挥系统的一个重要的基础设备; (六) 通过分布式结构扩大控制范围,实现集中联锁分散控制的区域计算机联锁系统, 使计算机联锁系统网络化;(七) 计算机联锁系统功能逐渐扩大,实现信号机、道岔、轨道电路联锁关系而直接控制信号设备是计算机联锁系统的基本功能, 通过系统集成, 将车站和区间设备一体化, 由计算机联锁系统代替继电器节点逻辑控制方
12、式提供丰富的列车控制信息;在车站由计算机联锁系统完成对电码化控制信息的逻辑处理, 通过计算机联锁系统实现站内进路电码化, 由这两种方式组合而成的联锁、列控一体化综合系统, 在日本、德国、法国等国家均得到成功应用。比如: 2002年12月开通的日本东北新干线盛岗- 八户段数字ATC地面设备, 包括列控联锁一体化系统局域网(SAINT- LAN )、列控联锁一体化系统逻辑部(SAINT) 。二、 国内车站计算机联锁系统的应用现状国内对计算机联锁系统的研究开始于20世纪80年代, 进入90年代后, 随着与发达国家在计算机联锁技术上的交流增多和计算机技术的发展, 计算机联锁进入快速发展阶段,铁科院通号
13、所、通号公司设计院、北京交大、卡斯柯等单位相继开发出具有不同特点的单机、双机热备、三取二和二乘二取二等计算机联锁系统, 至“九五”期末, 全路共装备了计算机联锁系统438个车站(场) 。在铁道部“十五” 科技展技术政策中明确规定要积极发展计算机联锁, 在此期间, 车站计算机联锁系统获得了更快的发展, 计算机联锁可靠性、安全性进一步提高, 进入了以技术为依托, 面向市场和服务, 从实现功能到完善拓展功能, 从单站联锁到一体化、电码化等扩大应用的新的发展阶段。(一) 随着计算机联锁系统大面积推广使用, 铁路相关人员和单位对计算机联锁的认识逐渐深入,计算机联锁系统已经被广为接受, 为计算机联锁系统的
14、发展奠定了扎实的市场基础;(二) 计算机联锁系统本身可靠性、安全性、可维护性、可用性等越来越高, 性能逐渐增强, 功能逐渐完善, 目前已能完全满足中国铁路各种站场规模和运输作业的需要。(三) 计算机联锁系统向多制式方向发展, 在路内上道使用的计算机联锁系统有双机热备、三取二、二乘二取二等三种制式, 能满足不同线路、不同工程和不同用户的需要。(四) 各种型号的计算机联锁系统均配备有微机监测系统, 远程诊断系统, 为计算机联锁正常稳定运行提供保障。(五) 在继承现有计算机联锁系统优点、特点的基础上, 研究铁路信号控制新技术, 积极开发新一代计算机联锁系统, 努力拓展计算机联锁系统的功能, 以适应铁
15、路信号控制现代化、铁路管理信息化建设、铁路跨越式发展的需要。比如: 具有区域控制能力的计算机联锁系统的研究, 联锁、列控一体化安全控制系统的研究,车站进路电码化计算机控制系统的研究,与CTC系统结合的现代化行车调度指挥系统的研究, 高速铁路计算机联锁系统的研究等。(六) 建立了计算机联锁系统检测制度。铁道部电务局在原上海铁道大学建立了计算机联锁检验站, 以技术手段加强计算机联锁系统软件安全的检测。 除此之外, 对要投入使用的所有计算机联锁产品的联锁软件,在出厂前均要经过详细完备的功能测试,通过制式测试和出厂测试,有效地保证了计算机联锁产品的质量5。2.2 计算机联锁系统的发展随着新型技术的不断
16、涌现以及现代化铁路的发展需求,车站计算机联锁系统将朝着以下几个方面发展。一、 向高可靠性与高安全性方向发展当前的计算机联锁系统虽然已经处于可用阶段,但是在可靠性和安全性方面都有待提高。就拿双机热备计算机系统来说,它在长期应用和发展中已经逐步成熟和稳定,但由于其先天的不足,仍然暴露出许多软、硬件设计上的缺欠。随着提速、客运专线、大型客运站、重点车站、重载线路的建设和改造,它们对计算机联锁系统的可靠性、安全性提出了更高的要求,以适应铁路跨越式发展形式的需要。我国目前的研究成果主要为三取二冗余系统,但国外更多的是四机冗余系统,多为二乘二取二冗余结构。在国内,由于有现场脱机模拟联锁测试的需求,造成三取
17、二冗余系统不适应于这种模式,因而有其发展的局限性。因此实现计算机联锁在双机热备上的突破,向多重冗余/校核方向发展,采取二乘二取二模式是一个必然。目前国内还没有自主知识产权的二乘二取二冗余系统。鉴于这种现状,在努力利用自身力量的同时,应积极引进国外先进技术。基于这种理念,2000年,铁道部通信信号总公司研究设计院与京三公司合作,采用K5B 故障-安全型硬件,结合本院自行开发的计算机联锁软件,成功研制开发出了适合我国铁路运输的DS6-K5B型计算机联锁系统。2001年,北京交大微联科技有限公司、北京铁路局与日信公司进行了合作,他们利用日信公司的故障安全二取二CPU 单板(EI-32单元)的先进技术
18、,结合在中国国内已成功应用的JD-1A 型计算机联锁软件,成功开发了EI32-JD 型计算机联锁系统。二乘二取二系统的核心设备就是故障安全计算机,目前这项设备都是从国外引进,因此我们要积极探索并力争开发出达到国际先进水平的故障安全计算机。同时,我们还要为系统建立一个高水平的实时操作系统(RTOS)平台;RTOS 是当今流行的嵌入式系统的软件开发平台,也是安全计算机系统的软件核心;它能提高系统的安全性,满足系统实时性的要求,缩短新产品的开发周期以及充分发挥实时操作系统可移植性、可维护性强等优势。我们相信,与国际上的技术交流与合作,将会大大加快我国高可靠性与高安全性计算机联锁系统的研制进程。二、向
19、全电子化方向发展就目前广泛使用的计算机联锁系统来说,其执行部分,也就是信号机和道岔的控制器件仍然是由继电器来完成的且保留了轨道电路。而电子单元具有体积小、功能强大等特点,便于组网、远程管理和远程诊断,还可以为铁路自动化、信息化提供基础信息。因此,取消继电器,实现全电子化控制,是我国计算机联锁系统发展的一个方向。在国外,只有西门子、ABB京山、瑞典等少数国家有全电子计算机联锁技术。国产车站全电子计算机联锁系统研制始于1996年,1999年纳入铁道部铁路科技发展计划项目,“计算机联锁智能型全电子信号道岔控制一体化的研究”,由兰州交通大学主持,铁道科学研究院、郑州铁路局参与该项目的研究,并于2000
20、年1月通过铁道部技术审查。全电子计算机联锁系统2002 年通过甘肃省技术成果鉴定;2003年列入科技部国家科技成果重点推广项目计划。该系统从2001年开始,就先后在信阳电厂、襄樊北机务段整备场投产使用。2003年11月,区域全电子计算机联锁系统在洛阳石化工业站及装卸站开通投产使用。可以认为,随着技术的进一步完善和产品质量的不断提高,全电子计算机联锁系统会得到更广泛的应用。三、向站区一体化、区域化的方向发展站区一体化、区域化信号安全技术代表了当今世界铁路信号安全控制技术的发展方向,并已在法、日、德、意等铁路发达国家得到实际应用。它是我国既有线提速、客运专线、高速铁路、地铁、城市轻轨交通建设所急需
21、的信号安全控制技术。随着我国计算机联锁技术、列控技术的进步以及网络通信技术、数字信号处理技术的飞跃发展,大大推动了计算机联锁系统向着一体化、区域化的发展进程。计算机联锁系统可以通过各种制式的通信网络实现多层次控制,使控制范围扩大,即可由一个枢纽站控制周边的若干站及区间的道岔控制点,既优化了控制,又减少了投资和运营成本。如由铁道部科学研究院研制的ZQY-型站区一体化信号安全控制系统就可实现对多个站区的控制,即完成站区一体化、区域控制的功能。四、向信息化、智能化和综合自动化的方向发展计算机联锁系统还应努力适应铁路信号系统向信息化、智能化和综合化发展的要求。宏观地看,信息化是当代和今后较长时期内社会
22、发展的基本潮流。信息化的突出标志是智能工具系统的不断涌现和应用。这些智能工具系统包括计算机系统、通信系统以及控制系统。它们的应用不仅能取代劳动者的体力劳动,而且具有扩展和延伸人类信息器官的功能。就铁路行车过程来说,在其中导入了四个智能系统,即列车自动控制系统、计算机联锁系统、调度管理信息系统(TDCS)以及列车运行指挥系统(CTC)。这些智能系统正处在应用与逐步应用之中。作为其中之一的计算机联锁系统位于列车运行指挥系统与列车自动控制系统之间,是联系两个系统的中间环节。由此可见,计算机联锁系统本身将不再是一个孤立的车站信号联锁设备,而是综合行车指挥控制系统的一个重要组成部分,是具有多种功能和安全
23、保证的行车指挥系统的一个基础设备。此外,这些智能系统有向综合化方向发展的趋势,以构成一个集列车指挥与控制的综合型智能系统。这种综合型智能系统目前已在秦沈客运专线上得到运用。在这条专线上使用的SEI列控联锁一体化系统是以车站计算机联锁系统为核心的一套一体化信号系统 ,它共设计了三个子系统,分别为列控联锁一体化系统、列车运行指挥系统(CTC)和信号集中监测系统。该信号系统是以列控联锁一体化系统为基础,以专用通道构成的计算机局域网为骨架,以调度集中行车指挥系统为龙头的信息和资源广泛共享的综合控制系统。综合型控制系统的发展与完善,会为进一步保证行车安全和提高行车效率创造条件,同时也使铁路行车过程的列车
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