淺談計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的論文

淺談計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的論文

　　計算機聯(lián)鎖是用微型計算機對車站值班人員的操作命令與現(xiàn)場實際狀態(tài)的表示信息進行邏輯運算，從而實現(xiàn)對信號機、道岔及進路進行集中控制和聯(lián)鎖的車站聯(lián)鎖設備。下面是學習啦小編給大家推薦的淺談計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的論文，希望大家喜歡!

　　淺談計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的論文篇一

　　《淺談VPI型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)》

　　【摘要】隨著鐵路運輸發(fā)展的需要和科學技術(shù)的進步，鐵路聯(lián)鎖系統(tǒng)的功能、體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)應用和操作方式等各方面都在不斷演變和完善。傳統(tǒng)的6502電氣集中聯(lián)鎖基本已經(jīng)淘汰，逐步發(fā)展為以計算機為控制核心的聯(lián)鎖系統(tǒng)。計算機聯(lián)鎖又分有好多不同的類型，本文主要對VPI型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的實現(xiàn)方法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、安全性和可靠性等方面進行探討。

　　【關(guān)鍵詞】VPI聯(lián)鎖系統(tǒng)安全系統(tǒng)切換

　　計算機聯(lián)鎖是用微型計算機對車站值班人員的操作命令與現(xiàn)場實際狀態(tài)的表示信息進行邏輯運算，從而實現(xiàn)對信號機、道岔及進路進行集中控制和聯(lián)鎖的車站聯(lián)鎖設備。微機聯(lián)鎖通常采用通用的工業(yè)控制微機，由一套專用的軟件來實現(xiàn)車站信號、進路、道岔之間的聯(lián)鎖關(guān)系。它實質(zhì)是一個滿足“故障―安全”原則要求的邏輯處理器，自動的采集、處理信號設備的信息，把車站值班人員的控制命令和現(xiàn)場的各種信息輸入計算機，再根據(jù)存儲在計算機內(nèi)的有關(guān)條件，進行聯(lián)鎖關(guān)系的邏輯運算和判斷，然后輸出信息到執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)對車站信號設備的控制和監(jiān)控。

　　一、VPI型聯(lián)鎖系統(tǒng)

　　VPI型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)也就是安全型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，是一種“故障―安全”的、以微機處理器為基礎(chǔ)的車站聯(lián)鎖信號控制系統(tǒng)。它的邏輯電路是由安全型邏輯組成的。能把傳統(tǒng)的由繼電器實現(xiàn)的聯(lián)鎖邏輯和控制邏輯“寫”成一系列邏輯表達式即布爾表達式，這些邏輯表達式的正確實施是通過一個設計過程和原則來得到保證的。這個設計過程和原則被稱為“數(shù)字集成安全保證邏輯”，這個“數(shù)字集成安全保證邏輯”確保聯(lián)鎖邏輯按要求實現(xiàn)，并使系統(tǒng)有故障―安全的特性。由此可見，安全型計算機聯(lián)鎖是從“有接點”到“無接點”的跨越。系統(tǒng)功能合理分配到基于“安全通信和非安全通信”網(wǎng)絡的人機接口、聯(lián)鎖處理、系統(tǒng)維護等節(jié)點上，有每個功能節(jié)點來完成一種或多種功能，而每個節(jié)點就是一個完整的計算機系統(tǒng)，彼此通過網(wǎng)絡交換信息并協(xié)調(diào)運行。

　　VPI系統(tǒng)被設計成滿足用戶要求的、保證基礎(chǔ)安全的、并使用安全型各端口獨立校核的輸入數(shù)據(jù)的布爾方程式，從而產(chǎn)生于該方程式解直接相關(guān)的一組輸出。安全型輸出量的狀態(tài)不斷地被檢測以確保：如果和相應方程式的解不符合，該輸出就不在允許的狀態(tài)中。輸入數(shù)據(jù)的讀入和輸出狀態(tài)的檢測都通過安全型硬件來實行。表達式求解和輸出檢測都依靠一個安全型繼電器，它必須在精確的時間間隔內(nèi)收到有效的校核字，然后才能將電源經(jīng)由安全型繼電器的前接點送到所需的輸出端。系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)設有安全防護功能，能阻止非法登陸，其中包括合法人員的以外登陸、錯誤登陸和不合法人員的登陸。VPI系統(tǒng)實現(xiàn)了軟件標準話，硬件模塊話，采用開放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能方便可靠的和調(diào)度集中系統(tǒng)、數(shù)字軌道電路、微機檢測系統(tǒng)、自動站間記軸系統(tǒng)、閉塞系統(tǒng)、列控系統(tǒng)等信號系統(tǒng)接口并交換數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的顯示采用LCD液晶顯示器作為計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)人機界面的顯示屏，操作員通過鼠標辦理各種作業(yè)。液晶顯示器顯示站場圖形，給出信號機、道岔、軌道電路等信號設備的狀態(tài)。在操作中，系統(tǒng)還會給出明確的語音提示，方便車站值班人員了解有關(guān)作業(yè)情況和操作命令的執(zhí)行狀態(tài)，減少誤操作發(fā)生的概率。采用N+1熱備人機界面子系統(tǒng)、雙系熱冗余的聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)、雙網(wǎng)通信，采用邏輯上環(huán)網(wǎng)連接。同時，采用模塊隔離技術(shù)，各子系統(tǒng)內(nèi)部切換不影響其他子系統(tǒng)正常工作，即任何一個人機界面子系統(tǒng)、聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)、網(wǎng)絡設備不能正常工作，不會導致其他子系統(tǒng)無故切換。VPI系統(tǒng)的自診斷功能十分完善，故障定位到板級，輸入/輸出板故障定位到具體位。

　　二、VPI系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

　　VPI系統(tǒng)是在一般雙系熱備結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加獨立的“故障―安全”校驗模塊、采用NISAL專利技術(shù)，實現(xiàn)雙系統(tǒng)并行的熱冗余計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。雙系熱冗余的“組合故障安全”結(jié)構(gòu)，再加上“反應故障安全”技術(shù)，構(gòu)成高安全性能的綜合安全系統(tǒng)。系統(tǒng)由六個子系統(tǒng)組成，分別是聯(lián)系處理子系統(tǒng)、人機界面子系統(tǒng)、值班員臺子系統(tǒng)、診斷維護子系統(tǒng)、冗余網(wǎng)絡子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)。現(xiàn)對主要的子系統(tǒng)進行介紹。

　　聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)由一個或多個機柜組成的雙系熱備冗余系統(tǒng)，A系和B系無論是否同時啟動，雙系開機并通過安全校驗后既能很快進行自動同步。A系和B系采集共享，并行輸出，當一個系某一路采集或輸出發(fā)生錯誤時，只要另一個系統(tǒng)對應的碼位不發(fā)生錯誤，既不會影響系統(tǒng)的運行。

　　人機界面子系統(tǒng)是VPI系統(tǒng)與操作人員的交互接口，通常情況下，VPI系統(tǒng)采用彩色顯示器作為計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的人機交互界面，用來供操作人員通過鼠標辦理各種作業(yè)，顯示站場信號設備，并給予明確的語音提示。對于特殊要求的車站，還可以采用數(shù)字化儀、控制臺等作為人機交互界面。在大型站場設有值班員子系統(tǒng)，供值班人員監(jiān)視站場內(nèi)列車運行情況以及站場狀態(tài)。它的界面與人機界面子系統(tǒng)完全一致。

　　三、系統(tǒng)的切換

　　VPI系統(tǒng)是完整的雙機系統(tǒng)，它的最大特點是單系統(tǒng)故障或維修時不會影響整個系統(tǒng)的正常使用，極大的提高了系統(tǒng)的可用性，雙系統(tǒng)熱備功能的應用可有效的使整個系統(tǒng)正常工作的持續(xù)能力得到明顯的改善，因為其在備用系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為工作系統(tǒng)的切換過程中，系統(tǒng)的工作不會受到影響。所以可以看出，雙機系統(tǒng)尤其是雙機熱備系統(tǒng)的切換是至關(guān)重要的，并且對計算機聯(lián)鎖而言，切換的安全性更為重要，系統(tǒng)切換的缺陷可能會導致危險事故的發(fā)生。一個完整的雙機熱備系統(tǒng)，其各個部分顯然都應該是雙重的。但對于通常的控制系統(tǒng)而言，至少在兩個界面上必須具有唯一性和一致性，一個是顯示控制界面，一個是最終執(zhí)行命令界面。唯一性是指只能一方有效，一致性是指同時在這兩個界面的有效必須是同一個系統(tǒng)。否則很可能造成系統(tǒng)混亂，特別是兩個系統(tǒng)由于故障或其他原因而狀態(tài)不一致時。完整的雙機備用系統(tǒng)至少在這兩個界面上會有切換控制，可能會有不同的形式比如硬件控制或軟件控制。VPI是分布式多微機系統(tǒng)，其切換控制基本上是依據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)劃分的，采用以子系統(tǒng)為單元可各自獨立切換的方式。將切換單元適當化小，可使整個系統(tǒng)具有更高的可靠性，因為只要不是在互為備用的、相同的兩個子系統(tǒng)內(nèi)同時發(fā)生故障，就可以重新構(gòu)成一個可以正常工作的完整系統(tǒng)。切換只是在同步的狀態(tài)下進行的，以故障自檢和診斷為基礎(chǔ)的切換控制程序是其核心，切換條件的確定原則如下：(1)主備間的同步通信中段。雙機間的通信是由備機主站向主機子站進行呼叫，當無接收應答時可能有兩種情況，一是主機死機;二是通信故障，無法繼續(xù)同步運行。此時認為主機故障，進行切換。(2)主機通過自檢測程序，發(fā)現(xiàn)嚴重故障，向備機申請切換倒機。(3)當備機間的同步信息出現(xiàn)持續(xù)性的差異時，同步處理程序確認主機出現(xiàn)某種影響系統(tǒng)控制的故障時進行切換。

　　四、結(jié)語

　　本文通過對VPI型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本實現(xiàn)方法、能達到怎么的實際效果、系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、雙機熱備的切換及切換的必要條件、系統(tǒng)的安全性可靠性等都做了簡要的闡述。希望對于鐵路運輸?shù)陌踩】档陌l(fā)展能夠有所貢獻。

　　參考文獻

　　[1]呂永昌，林瑜筠.《計算機聯(lián)鎖》.北京：中國鐵道出版社. 2007

　　[2]劉榮華.《信號工》.德宏民族出版社. 2011