論文-鐵路信號(hào)系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

1、畢業(yè)論文畢 業(yè) 論 文Graduation Thesis（2008年2012年）題 目： 鐵路信號(hào)系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 英文題目：Railway signal system technology developmenttrends 分 院： 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 電力2008-1 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 起訖日期： 2011.112012.5 摘 要我國(guó)鐵路計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的研究與應(yīng)用，起步于20世紀(jì)80年代。隨著我國(guó)鐵路實(shí)施第六次大提速，對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全性和可靠性提出了更高的要求，鐵道部制訂了一系列規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、要求和規(guī)定，實(shí)施制造特許證、制式合格證和產(chǎn)品合同證的三

2、證管理，并不斷完善和提高計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)功能。我國(guó)鐵路計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖按照系統(tǒng)工程理論進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)“設(shè)備集中，結(jié)構(gòu)合并，功能模塊，信息共享”的一體化，強(qiáng)化“計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”的權(quán)威性和嚴(yán)肅性，提高計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)智能、自檢、互聯(lián)能力，積極開(kāi)展安全評(píng)估認(rèn)證工作。全電子化的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是一種新型的車站信號(hào)控制系統(tǒng),其最大特點(diǎn)是:實(shí)現(xiàn)了車站聯(lián)鎖設(shè)備"執(zhí)行層"的完全電子化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。全電子化的執(zhí)行機(jī)能與各種具有分布式網(wǎng)絡(luò)功能的聯(lián)鎖機(jī)結(jié)合,構(gòu)成全電子化計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)使我國(guó)鐵路車站信號(hào)聯(lián)鎖控制設(shè)備進(jìn)入了全電子化計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制時(shí)代。課題的研究目的是為了本文通過(guò)定量的和定性的

3、分析，為中國(guó)鐵路產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)分析及階段劃分提供了方法，對(duì)技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)中國(guó)鐵路發(fā)展提供了可靠依據(jù)，得到以下結(jié)論:(1)鐵路產(chǎn)業(yè)生命周期形態(tài)兼具漫長(zhǎng)型和突變型產(chǎn)業(yè)生命周期形態(tài)特點(diǎn)，中國(guó)鐵路產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)期發(fā)展趨勢(shì)符合該變化趨勢(shì);(2)明確了中國(guó)鐵路產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜合效用子，建立了中國(guó)鐵路產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平評(píng)價(jià)模型，通過(guò)計(jì)算中國(guó)鐵路產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平得分，將中國(guó)鐵路產(chǎn)業(yè)劃分為萌芽期、再萌芽期、成長(zhǎng)期和躍遷新一輪生命周期四個(gè)階段;(3)中國(guó)鐵路產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段處于產(chǎn)業(yè)躍遷新一輪生命周期的開(kāi)端，技術(shù)創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)鐵路產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的必要條件。關(guān)鍵詞：中國(guó)鐵路; 全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖; 鐵路信號(hào)系統(tǒng); 技術(shù)創(chuàng)新AbstractResearch

4、and application of railway computer interlocking system in China, beginning in the 1980 of the 20th century.As China's railway Six times greater speed, security and reliability of computer interlocking system put forward higher requirements, the Ministry has developed a series of norms, standard

5、s, requirements and regulations, implementing standard certificate and product manufacturing licence certificate, contract three certificates of certificate management, and constantly improve and enhance the function of computer interlocking system.China railway computer interlocking design accordin

6、g to the theory of systems engineering to realize "the equipment and fabric merge, function modules, information sharing," integration, strengthening the "technical standards for computer interlocking system" authority and seriousness, improving interconnection of computer interl

7、ocking system intelligent, self, ability, actively carry out safety assessment certification. All-electronic computer interlock system is a new type of railway station signal control system, its best features are: realization of the station interlocking equipment "Executive" fully electron

8、ic, intelligent, networked. All executive functions and a variety of electronic interlocking with distributed network capabilities, and constitute all-electronic computer interlock system. The system in China railway signal interlocking control device entered the era of all-electronic computer inter

9、lock control. Topics of research purpose is to this by quantitative of and qualitative of analysis, for China railway industry development trend analysis and the stage Division provides has method, on technology innovation promote China railway development provides has reliable pursuant to, are foll

10、owing conclusions: (1) railway industry life cycle form both long type and mutation type industry life cycle form features, China railway industry of long-term development trend meet the changes trend; (2) clear has China railway industry development integrated utility child,Established has China ra

11、ilway industry development level evaluation model, by calculation China railway industry development level scored, will China railway industry Division for sprout period, and then sprout period, and growth period and jumped moved new a round life cycle four a stage; (3) China railway industry at thi

12、s stage is industry jumped moved new a round life cycle of beginning, technology innovation is implementation railway industry continued development of necessary. Keywords: China railway; All-electronic computer interlock; Railway signal system; Technology innovation目 錄摘 要IAbstractII目 錄III第一章 引 言11.

13、1研究背景和意義11.2研究方法和內(nèi)容2第二章 鐵路系統(tǒng)發(fā)展水平及發(fā)展趨勢(shì)分析32.1目前我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)的現(xiàn)狀32.2鐵路信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)32.3鐵路信號(hào)系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)4第三章 我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的問(wèn)題分析63.2我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的特征63.2傳統(tǒng)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的缺陷63.3我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)存在的問(wèn)題及其原因分析73.4我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步分析83.6聯(lián)鎖是實(shí)現(xiàn)鐵路信號(hào)提出的新要求基礎(chǔ)9第四章 全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)114.1 傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)114.2傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的工作原理124.3現(xiàn)有計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)134.4車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)144

14、.5全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)組成15第五章 總結(jié)與展望17參考文獻(xiàn)18致 謝19第一章 引 言1.1研究背景和意義1856年世界上第一套簡(jiǎn)單的機(jī)械式車站聯(lián)鎖控制設(shè)備誕生，1927年基于布線邏輯的繼電聯(lián)鎖控制系統(tǒng)問(wèn)世，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，20世紀(jì)60年代人們開(kāi)始嘗試采用電子器件取代繼電器來(lái)構(gòu)成鐵路信號(hào)電子聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。1978年，由瑞典研制的第一套計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)在哥德堡車站的成功應(yīng)用，掀開(kāi)了車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用的新篇章。建國(guó)以來(lái)鐵路信號(hào)建設(shè)和技術(shù)發(fā)展，均取得了顯著的成就，所用裝備除個(gè)別為引進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品外，全面由國(guó)內(nèi)信號(hào)工業(yè)生產(chǎn)供應(yīng)，從總體上看技術(shù)和裝備水平基本上跟上了世界鐵路信號(hào)發(fā)

15、展主流，當(dāng)然還需要經(jīng)過(guò)不懈的艱苦努力，才有可能將我國(guó)鐵路信號(hào)水平推向世界鐵路前列。為了迎接世紀(jì)鐵路信號(hào)發(fā)展新形勢(shì)，我們就必須跟蹤世界科技發(fā)展趨勢(shì)，及時(shí)開(kāi)展相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)理論和新系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)工作。我國(guó)的聯(lián)鎖控制系統(tǒng)也經(jīng)歷了機(jī)械聯(lián)鎖、電氣集中聯(lián)鎖、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖三個(gè)大的發(fā)展階段。自從1984年第一套計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)開(kāi)通運(yùn)行以來(lái)，國(guó)內(nèi)幾家著名研制單位相繼推出了以雙機(jī)熱備系統(tǒng)為主流設(shè)備的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，在車站聯(lián)鎖控制技術(shù)的發(fā)展史上和鐵路運(yùn)輸建設(shè)的活動(dòng)中，留下了深深的印記。主要產(chǎn)品有:鐵道科學(xué)研究院研制的TYJL-型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)、通信信號(hào)總公司研究設(shè)計(jì)院研制的DS6-型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)、北

16、京交通大學(xué)研制的JD-A型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。隨著國(guó)外新技術(shù)的引進(jìn)，相繼出現(xiàn)了3取2制式和雙套2取2制式的采用國(guó)外進(jìn)口關(guān)鍵部件的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，比較有代表性的是:鐵道科學(xué)研究院推出的采用日本日立公司關(guān)鍵部件的TYJLADX型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)、通信信號(hào)總公司研究設(shè)計(jì)院推出的采用日本京三公司關(guān)鍵部件的DS6-K5B型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)、北京交通大學(xué)推出的采用日本信號(hào)株式會(huì)社關(guān)鍵部件的EI32-JD型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。截至目前，我國(guó)鐵路線上已有千余車站安裝使用了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，這些設(shè)備正在為我國(guó)的鐵路運(yùn)輸事業(yè)做著積極的貢獻(xiàn)。己經(jīng)廣為使用的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)都是從繼電聯(lián)鎖過(guò)渡發(fā)展來(lái)的，在這些系

17、統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)只完成了聯(lián)鎖運(yùn)算，而真正動(dòng)作室外設(shè)備(信號(hào)機(jī)、道岔、軌道)的部件仍是有接點(diǎn)的電磁繼電器，所以從這方面來(lái)講，目前的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)還不是真正意義上的全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)?；谏厦娴姆治觯覀兛梢钥吹?，目前使用的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)所保留的電磁繼電器仍有相當(dāng)?shù)臄?shù)量，這給設(shè)備維護(hù)單位帶來(lái)了一定的問(wèn)題，定期檢修繼電器會(huì)是一項(xiàng)相當(dāng)繁重的任務(wù)，耗費(fèi)大量的人力、財(cái)力，如能“以微電子器件控制現(xiàn)場(chǎng)的道岔、信號(hào)機(jī)，并與其它主要現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備建立無(wú)接點(diǎn)聯(lián)系，由微處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)來(lái)完成聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算，采取完善的故障一安全措施”實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的全電子化，必將推動(dòng)鐵路應(yīng)用科技的發(fā)展，提升我國(guó)鐵路技術(shù)裝

18、備在世界的地位。國(guó)外的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)狀況和我國(guó)目前的發(fā)展大體相當(dāng)，也是以采用計(jì)算機(jī)執(zhí)行聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算、繼電電路控制室外設(shè)備的方式為主。國(guó)內(nèi)外均有極少數(shù)的全電子聯(lián)鎖系統(tǒng)已投入運(yùn)行，效果明顯，保證了行車安全，提高了技術(shù)水準(zhǔn)。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的飛速發(fā)展，將最新型的微電子器件和技術(shù)應(yīng)用于全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和研制工作中，必將產(chǎn)生良好的社會(huì)效益和可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。1.2研究方法和內(nèi)容本文對(duì)傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行了研究和分析，介紹了一種全電子聯(lián)鎖系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，并對(duì)系統(tǒng)中的全電子主機(jī)的軟件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。全電子聯(lián)鎖系統(tǒng)由五部分組成，分別為控顯層、聯(lián)鎖邏輯層、全電子主機(jī)層、電子模塊層、室外設(shè)備層。

19、其中的全電子主機(jī)充當(dāng)著聯(lián)鎖主機(jī)與電子模塊之間通信“橋梁”的作用，全電子主機(jī)與聯(lián)鎖主機(jī)通過(guò)冗余以太網(wǎng)進(jìn)行通信，安全層采用RSSPI安全協(xié)議，本文對(duì)全電子主機(jī)與聯(lián)鎖主機(jī)的通信接口進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn);全電子主機(jī)與電子模塊通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信，本文對(duì)全電子和電子模塊通信接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并設(shè)計(jì)了全電子主機(jī)的冗余處理機(jī)制。這些內(nèi)容都保證了全電子聯(lián)鎖系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?、可靠性和?shí)時(shí)性。全文根據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)共分為五章第一章引言部分主要介紹鐵路信號(hào)系統(tǒng)發(fā)展的研究背景、意義和研究方法，含國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。第二章介紹中國(guó)鐵路系統(tǒng)發(fā)展水平和趨勢(shì)的概況。根據(jù)我國(guó)發(fā)展情況，制定出鐵路信號(hào)系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)。第三章介紹我國(guó)

20、鐵路信號(hào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，并對(duì)存在的問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)的整理。并分析其存在的原因，結(jié)合國(guó)內(nèi)外情況建立完善鐵路信號(hào)系統(tǒng)管理結(jié)構(gòu)。第四章全電子聯(lián)鎖系統(tǒng)。分析了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。介紹了全電子聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架和各模塊的主要功能，并說(shuō)明了全電子聯(lián)鎖系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)層次。全電子主機(jī)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)介紹了全電子主機(jī)的二乘二取二等冗余結(jié)構(gòu)。詳細(xì)分析了全電子主機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、編程環(huán)境。對(duì)全電子主機(jī)的軟件設(shè)計(jì)和軟件工作流程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。并對(duì)全電子軟件模塊中的主程序處理模塊進(jìn)行了設(shè)計(jì)和說(shuō)明。全電子主機(jī)與聯(lián)鎖主機(jī)通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。全電子主機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)為二乘二取二冗余系統(tǒng)。第五章總結(jié)本課題的工作，闡述了已經(jīng)完成的

21、工作以及尚需完善的方面。第二章 鐵路系統(tǒng)發(fā)展水平及發(fā)展趨勢(shì)分析2.1目前我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)的現(xiàn)狀鐵路是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈, 對(duì)國(guó)家的發(fā)展起著重要作用。由于鐵路運(yùn)輸?shù)某杀镜?、效率高、安全、并且?jié)約能源, 目前世界各國(guó)都在加快研究鐵路運(yùn)輸技術(shù), 現(xiàn)代鐵路正向高速、重載、高密度方向發(fā)展。鐵路信號(hào)系統(tǒng)不僅是列車安全運(yùn)行的保障, 也是提高鐵路效率的重要設(shè)備, 是現(xiàn)代化鐵路信號(hào)系統(tǒng)中不可缺少的部分。由于歷史的原因,我國(guó)鐵路在誕生初期由不同的外國(guó)資本控制,缺乏統(tǒng)一規(guī)劃,因而信號(hào)不統(tǒng)一,設(shè)備簡(jiǎn)陋, 制式混亂, 器材規(guī)格各異。建國(guó)以后,經(jīng)過(guò)50多年的建設(shè), 我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)已基本達(dá)到體系完整、產(chǎn)品配套、信號(hào)統(tǒng)一

22、的成熟階段, 實(shí)現(xiàn)了由機(jī)械信號(hào)向以繼電技術(shù)為主、逐步向電子信號(hào)系統(tǒng)過(guò)渡的轉(zhuǎn)變。鐵路信號(hào)設(shè)備最初是作為鐵路行車的一種安全設(shè)施發(fā)展起來(lái)的。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展, 鐵路網(wǎng)越來(lái)越復(fù)雜, 列車的速度與密度都在不斷增加, 對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的要求也越來(lái)越高。面對(duì)微電子、控制、信息技術(shù)的飛速發(fā)展, 現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)已不僅僅是保障鐵路安全運(yùn)行的部分, 而是整個(gè)鐵路系統(tǒng)安全、高效運(yùn)行的控制系統(tǒng)。鐵路運(yùn)輸業(yè)是我國(guó)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。鐵路運(yùn)輸業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，決定了鐵路信息系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)安全的要求尤其突出。安全是鐵路運(yùn)輸?shù)挠篮阒黝}。近年來(lái)，隨著鐵路幾次大規(guī)模的提速，對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備的控制和系統(tǒng)運(yùn)行方式的信息化、自動(dòng)化和智能

23、化要求越來(lái)越高?，F(xiàn)代的鐵路信號(hào)系統(tǒng)是一個(gè)大區(qū)域內(nèi)的控制網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)，而對(duì)應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)只有快速、安全的對(duì)信息的交換才能滿足各種調(diào)度指揮和行車控制的要求。因此，為實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩咝?，建設(shè)現(xiàn)代化鐵路，要求對(duì)現(xiàn)有的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造。2.2鐵路信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)改革開(kāi)放以來(lái), 我國(guó)的鐵路信號(hào)建設(shè)取得了巨大的發(fā)展。具有代表性的鐵道部調(diào)度指揮管理信息系統(tǒng)(DMIS) , 以現(xiàn)代信息技術(shù)為基礎(chǔ), 綜合運(yùn)用通信、信號(hào)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、多媒體技術(shù), 建立了三級(jí)四層(即鐵道部、鐵路局、鐵路分局三級(jí)加上基層信息采集層) 的現(xiàn)代化運(yùn)輸調(diào)度指揮系統(tǒng)。已有400 多個(gè)車站安裝了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備。大型編組站都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。目

24、前正在修建的青藏鐵路中, 考慮到高原自然條件惡劣、人煙稀少的特殊情況, 將采用安全可靠的自動(dòng)化控制設(shè)備但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比, 我國(guó)鐵路運(yùn)輸技術(shù)整體水平還有差距, 考慮到我國(guó)人口眾多, 人均占有資源量少, 而鐵路有著運(yùn)輸能力強(qiáng)、能耗低等優(yōu)勢(shì)。為此提出以下建議供參考。1、制定統(tǒng)一、長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展規(guī)劃。鐵路建設(shè)的投資較大,改造或新建線路時(shí),都應(yīng)當(dāng)考慮到今后的發(fā)展以及整體的發(fā)展。國(guó)外先進(jìn)鐵路系統(tǒng)發(fā)展到最高層次時(shí),都形成了閉環(huán)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng),值得借鑒。2、在建設(shè)新線時(shí), 起點(diǎn)要高。雖然現(xiàn)有鐵路信號(hào)設(shè)備與調(diào)度手段都安全可靠, 但都無(wú)法達(dá)到高速列車的要求。所以在建設(shè)新線路時(shí), 應(yīng)當(dāng)提高建設(shè)標(biāo)準(zhǔn), 盡量采用新技術(shù),

25、一方面為國(guó)內(nèi)鐵路信號(hào)生產(chǎn)企業(yè)提供發(fā)展的機(jī)會(huì)與動(dòng)力, 為以后面臨的競(jìng)爭(zhēng)做準(zhǔn)備, 另一方面也為建設(shè)高速鐵路積累經(jīng)驗(yàn)。3、加快鐵路無(wú)線數(shù)字通信技術(shù)的研究。現(xiàn)代化的鐵路信號(hào)系統(tǒng)中都離不開(kāi)無(wú)線數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)。民用移動(dòng)通信經(jīng)過(guò)多年發(fā)展之后, 競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,發(fā)展速度逐漸放慢, 而國(guó)內(nèi)鐵路無(wú)線數(shù)字通信的發(fā)展水平還比較低, 有很大的發(fā)展空間。4、制定開(kāi)放的協(xié)議, 允許更多的設(shè)備供應(yīng)商參與競(jìng)爭(zhēng)。這是國(guó)外先進(jìn)鐵路系統(tǒng)的共同點(diǎn)之一,是吸引投資、促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的重要手段。2.3鐵路信號(hào)系統(tǒng)新技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)由于科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步, 使鐵道信號(hào)有了進(jìn)一步發(fā)展和提高的技術(shù)基礎(chǔ), 這種影響是多方面的, 主要有以下幾點(diǎn):1.微型計(jì)算機(jī)的

26、迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用: 這一情況使鐵路信號(hào)系統(tǒng)有可能從以布線邏輯為主體向以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的新方向發(fā)展。由于大規(guī)模集成電路和軟件技術(shù)的采用, 系統(tǒng)的適應(yīng)性、擴(kuò)展性加強(qiáng)了, 并有可能利用微型計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)量大、運(yùn)算速度快、軟件技術(shù)靈活的特點(diǎn), 構(gòu)成具有豐富信息處理功能的一體化系統(tǒng)。例如原由小型計(jì)算機(jī)和布線邏輯的調(diào)度集中結(jié)合實(shí)現(xiàn)的計(jì)算機(jī)輔助的調(diào)度集中系統(tǒng), 目前已可以微型機(jī)為基礎(chǔ)構(gòu)成按功能分布的微型機(jī)調(diào)度集中的通用系統(tǒng)。另外, 隨著車站聯(lián)鎖設(shè)備的微型機(jī)化, 將能夠發(fā)展為車站綜合控制系統(tǒng), 使自動(dòng)選路、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備監(jiān)視、故障檢測(cè)等功能納人同一系統(tǒng), 在信號(hào)其它系統(tǒng)中這種趨勢(shì)也在發(fā)展。2.數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)在信號(hào)系

27、統(tǒng)中的應(yīng)用: 數(shù)據(jù)通信和微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展, 使鐵路信號(hào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。它將采取對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行局部處理, 通過(guò)數(shù)據(jù)通道集中到控制室的結(jié)構(gòu)方式, 改變了過(guò)去在控制室與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間使用大量電纜的直接連接方式。數(shù)據(jù)的現(xiàn)場(chǎng)處理和數(shù)字化傳輸, 提高了系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo), 增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性和靈活性。有些國(guó)家鐵路試圖利用光纖來(lái)代替常規(guī)電纜, 這是由于光纖通信的突出優(yōu)點(diǎn): 不受電磁干擾和具有高速、大容量信息傳輸能力, 將有可能解決車站聯(lián)鎖設(shè)備中傳輸安全信息的問(wèn)題。3.信號(hào)系統(tǒng)操縱和顯示設(shè)備采用新技術(shù): 以機(jī)械接點(diǎn)為主體的信號(hào)操縱設(shè)備, 目前正向無(wú)接點(diǎn)的捉摸式按鍵和音聲輸人的方向發(fā)展。其中音聲輸入問(wèn)題在美

28、國(guó)和日本均在積極研究應(yīng)用; 以白熾燈為基礎(chǔ)的信號(hào)表示盤, 目前正由長(zhǎng)壽命的半導(dǎo)體發(fā)光二極管所代替, 其進(jìn)一步發(fā)展是應(yīng)用陰極射線管顯示器和屏幕顯示器, 從而使顯示內(nèi)容進(jìn)一步豐富而多樣化。第三章 我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的問(wèn)題分析3.2我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的特征現(xiàn)代鐵路通信信號(hào)系統(tǒng)具有如下特征：1、網(wǎng)絡(luò)化?，F(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)不僅僅是各種信號(hào)設(shè)備的簡(jiǎn)單組合, 而是功能完善、層次分明的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)部各功能單元之間獨(dú)立工作, 同時(shí)又互相聯(lián)系, 交換信息, 構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu), 使指揮者能夠全面了解轄區(qū)內(nèi)的各種情況, 靈活配置系統(tǒng)資源, 保證鐵路系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行。2、信息化。全面、準(zhǔn)確獲得線路上的信息是高速列

29、車安全運(yùn)行的保證。因而現(xiàn)代鐵路信號(hào)系統(tǒng)采用了許多先進(jìn)的通信技術(shù), 如光纖通信、無(wú)線通信、衛(wèi)星通信與定位技術(shù)等。3、智能化。智能化包括系統(tǒng)的智能化與控制設(shè)備的智能化。系統(tǒng)智能化是指上層管理部門根據(jù)鐵路系統(tǒng)的實(shí)際情況, 借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)合理規(guī)劃列車的運(yùn)行，使整個(gè)鐵路系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)化;控制設(shè)備的智能化則是指采用智能化的執(zhí)行機(jī)構(gòu),來(lái)準(zhǔn)確、快速地獲得指揮者所需的信息, 并根據(jù)指令來(lái)指揮、控制列車的運(yùn)行。3.2傳統(tǒng)鐵路信號(hào)系統(tǒng)的缺陷隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，科技水平不斷提高，人們對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)囊蔡岢龈鞲叩囊?，運(yùn)輸市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，我國(guó)傳統(tǒng)鐵路使用的基于軌道電路的列車控制系統(tǒng)TBTC TBTC (Trac

30、k Circuit BasedTrain Control)- 在提高列車速度，保證行車安全，提高行車效率等方面存在很多不足，受到很大挑戰(zhàn)。而這種技術(shù)基本上都是只有地面軌道傳輸?shù)男畔?，它們?jīng)機(jī)車上感應(yīng)后可成為機(jī)車信號(hào)，構(gòu)成車一地單向傳輸。TBTC 軌道電路本身特性使得其存在很多問(wèn)題無(wú)法克服，主要有：第一，只能使用較低的頻率發(fā)送信息，如果傳輸頻率過(guò)高，由鋼軌效應(yīng)導(dǎo)致信號(hào)的衰耗增大，因此，為保證有效的傳輸距離，軌道電路只能以較低的頻率發(fā)送信息。第二，列車速度的提高需要對(duì)列車實(shí)施更為精確的控制，這就需要車上、地面間傳輸大量的信息，但為滿足列車控制對(duì)信息傳遞實(shí)時(shí)性的要求，軌道電路只能傳輸較少的信息量。第

31、三，軌道電路受環(huán)境影響大，如:阻抗變化、天氣變化、牽引回流的干擾。第四，通過(guò)軌道電路只能判斷閉塞分區(qū)是否被占用，而無(wú)法判斷列車在閉塞部分的具體位置，這就會(huì)造成線路通過(guò)能力的降低。第五，軌道電路需要大量電纜，其投資費(fèi)用幾乎占整個(gè)自動(dòng)閉塞系統(tǒng)的一半，維護(hù)費(fèi)用也很大。在傳統(tǒng)的鐵路信息系統(tǒng)中，由于列車運(yùn)行速度比較低，通信系統(tǒng)與信號(hào)系統(tǒng)基本上是各自獨(dú)立的。而在現(xiàn)代鐵路信息系統(tǒng)中，這種分離狀態(tài)已不適應(yīng)需要，由于TBTC 系統(tǒng)存在這些問(wèn)題，因此有人在這過(guò)程中提出一種新的設(shè)想，它能否用通信方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。基于通信的列車控制系統(tǒng)CBTC(Communication Based Train Control)實(shí)際上就是

32、用通信方式來(lái)實(shí)現(xiàn)鐵路信號(hào)的傳送。這正是實(shí)現(xiàn)了鐵路通信信號(hào)一體化。實(shí)現(xiàn)車地之間的鐵路信號(hào)傳輸有不同的實(shí)現(xiàn)方式，如采用全程移動(dòng)無(wú)線通信方式和采用衛(wèi)星通信等。3.3我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)存在的問(wèn)題及其原因分析1.關(guān)于信號(hào)設(shè)備的運(yùn)用問(wèn)題: 有許多國(guó)外行之有效的信號(hào)系統(tǒng), 如單線自動(dòng)閉塞, 復(fù)線雙向自動(dòng)閉塞加調(diào)度集中, 車次號(hào)的輸人方式等, 應(yīng)用到國(guó)內(nèi)鐵路上就遇到困難。我國(guó)運(yùn)輸特點(diǎn)自應(yīng)考慮, 但如何有利于提高運(yùn)輸效率和安全度應(yīng)當(dāng)是首先考慮的, 隨著新技術(shù)、新設(shè)備的引人, 應(yīng)當(dāng)修改有關(guān)的運(yùn)輸組織方法和規(guī)章制度, 而這些改變應(yīng)當(dāng)在充分分析論證的基礎(chǔ)上進(jìn)行。因此, 要進(jìn)行系統(tǒng)模擬、模型示范等有關(guān)新系統(tǒng)運(yùn)用的研究分析

33、, 并且要不斷總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)試用經(jīng)驗(yàn), 以便在理論與實(shí)際相結(jié)合的分析論證基礎(chǔ)上, 使運(yùn)用部門愿意接受和運(yùn)用新型信號(hào)系統(tǒng)。2.關(guān)于鐵路信號(hào)設(shè)備安全性問(wèn)題: 鐵路信號(hào)從一開(kāi)始就是作為安全設(shè)備出現(xiàn)的。最初機(jī)械信號(hào)的安全性設(shè)計(jì), 不是衡量設(shè)備的安全率, 而是從結(jié)構(gòu)原理上分辨能否從根本上保證安全, 即設(shè)備任一單元故障時(shí), 能否依靠自然重力, 指示出停車信號(hào), 實(shí)際上這種安全設(shè)備如果平衡重錘練條折斷或軸承被凍住, 也會(huì)帶來(lái)不安全。隨著信號(hào)設(shè)備向電機(jī)方向發(fā)展, 信號(hào)樓的安全設(shè)備由電機(jī)械和連接這些器械成為一體的電線網(wǎng)絡(luò)兩部分組成, 其中電機(jī)械是“ 安全繼電器” , 其故障率一般為1 0 一“, 電路網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)采用“

34、保持電流” 的原則, 斷電為安全位置, 但一般說(shuō)來(lái), 沒(méi)有一個(gè)電路網(wǎng)絡(luò)是永遠(yuǎn)安全的。隨著電子器件和頻率電流在信號(hào)設(shè)備中的應(yīng)用, 信號(hào)設(shè)備傳統(tǒng)的安全概念需要由建立在概率計(jì)算基礎(chǔ)上的可靠性理論代替, 航空和核工業(yè)的安全理論就是建立在這個(gè)基礎(chǔ)上。美國(guó)海灣快速運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)生重大安全事故后, 國(guó)家運(yùn)輸安全委員會(huì)對(duì)鐵路快速運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)展中的安全方法的報(bào)告中規(guī)定: 防止列車沖突和脫軌的系統(tǒng),將鐵路安全概念由實(shí)用方法移向理論方法的重要步驟。我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)可靠性研究雖已開(kāi)始, 隨著電子器件的廣泛應(yīng)用, 定量的安全性理論研究以及應(yīng)用軟件技術(shù)解決安全性問(wèn)題應(yīng)予以加強(qiáng)。對(duì)于鐵路信號(hào)所謂要保證絕對(duì)安全的傳統(tǒng)提法, 應(yīng)予以

35、糾正, 與此同時(shí), 應(yīng)加強(qiáng)信號(hào)設(shè)備故障統(tǒng)計(jì)分析, 使信號(hào)系統(tǒng)的安全性、可靠性建立在科學(xué)分析的基礎(chǔ)上。3.人員培訓(xùn)問(wèn)題: 我國(guó)鐵路信號(hào)設(shè)備當(dāng)前的兩個(gè)弱點(diǎn)是: 設(shè)備質(zhì)量差, 維修水平低。這除了受國(guó)內(nèi)工業(yè)水平和管理制度的限制外, 人的問(wèn)題也十分重要, 沒(méi)有技術(shù)熟練的人員來(lái)生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品和進(jìn)行設(shè)備維護(hù), 信號(hào)系統(tǒng)很難穩(wěn)定可靠地工作。為此, 隨著信號(hào)設(shè)備的更新?lián)Q代, 需要加強(qiáng)對(duì)新技術(shù)、新設(shè)備運(yùn)用前的技術(shù)培訓(xùn), 運(yùn)用后的技術(shù)考核與提高, 這都應(yīng)列為經(jīng)常性的工作。4.關(guān)于信號(hào)設(shè)備制式系列問(wèn)題: 我國(guó)幅員廣闊, 鐵路網(wǎng)遍及全國(guó), 鐵路信號(hào)系統(tǒng)使用環(huán)境復(fù)雜, 運(yùn)用條件隨線路運(yùn)量不同也有很大差別, 采用一種制式

36、顯然有困難, 而且也不經(jīng)濟(jì), 因此, 對(duì)信號(hào)設(shè)備的制式系列問(wèn)題應(yīng)給予應(yīng)有的重視。3.4我國(guó)鐵路信號(hào)系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)步分析隨著我國(guó)鐵路的不斷提速、客運(yùn)專線和重載鐵路的大規(guī)模建設(shè)與陸續(xù)投入運(yùn)營(yíng)，現(xiàn)代鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)已成為支撐具有高速度、高密度和大運(yùn)量運(yùn)輸、具有技術(shù)構(gòu)成復(fù)雜、子系統(tǒng)眾多和功能高度綜合等顯特征的復(fù)雜動(dòng)態(tài)巨系統(tǒng)。在這種形式下，如何依靠先進(jìn)的安全管理理念、信息技術(shù)及系統(tǒng)手段，及時(shí)掌握鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)、準(zhǔn)確把握不同尺度下運(yùn)營(yíng)安全程度的變化規(guī)律、高效實(shí)施應(yīng)急和救援措施、確保鐵路運(yùn)輸安全保障的主動(dòng)性和有效性是建設(shè)適合我國(guó)國(guó)情鐵路運(yùn)營(yíng)安全保障體系的重點(diǎn)工作。鐵路信號(hào)系統(tǒng)借助無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)及全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)

37、，建立信息傳輸平臺(tái)，將機(jī)車運(yùn)行信息、故障信息及機(jī)車的參數(shù)信息通過(guò)遠(yuǎn)程移動(dòng)通信技術(shù)直接傳輸?shù)降孛娴谋O(jiān)控中心，監(jiān)控中心也可以根據(jù)機(jī)車信息向運(yùn)行中的列車下達(dá)調(diào)度命令、預(yù)警命令，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。鐵路信號(hào)監(jiān)控系統(tǒng)可以解決長(zhǎng)期以來(lái)監(jiān)控中心無(wú)法實(shí)時(shí)獲得機(jī)車運(yùn)行數(shù)據(jù)的問(wèn)題，達(dá)到了對(duì)機(jī)車遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的，進(jìn)而也達(dá)到了在軌列車網(wǎng)絡(luò)化管理、系統(tǒng)決策、全局調(diào)度的目的。監(jiān)控中心根據(jù)列車實(shí)時(shí)返回的機(jī)車位置信息對(duì)途停、機(jī)破、車輛分離等發(fā)生重大故障的列車進(jìn)行準(zhǔn)確定位，為指揮緊急救援提供準(zhǔn)確的依據(jù)；監(jiān)控中心可以對(duì)超速運(yùn)行或失控的列車下達(dá)遙控指令迫使其減速或停車，防止發(fā)生危及機(jī)車人員安全的重大事故的發(fā)生；利用車載系統(tǒng)的

38、遠(yuǎn)程通信接口，監(jiān)控中心可以對(duì)機(jī)車直接下達(dá)調(diào)度命令，防止由于調(diào)度命令層層轉(zhuǎn)達(dá)造成誤解而導(dǎo)致不安全因素；地面專家診斷系統(tǒng)通過(guò)遙測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)機(jī)車實(shí)行故障預(yù)警，指導(dǎo)機(jī)車工作人員迅速排除機(jī)車故障，防止故障升級(jí)，快速恢復(fù)機(jī)車運(yùn)行，提高對(duì)重大故障的應(yīng)急反應(yīng)速度；監(jiān)控中心根據(jù)列車返回的機(jī)車運(yùn)行數(shù)據(jù)異常信息，參照異常時(shí)的機(jī)車位置信息，可以有針對(duì)性的指導(dǎo)線路檢修，排除其安全隱患。實(shí)現(xiàn)了信號(hào)系統(tǒng)一體化。從各個(gè)方面來(lái)說(shuō)，信號(hào)系統(tǒng)新技術(shù)都在不斷的發(fā)展。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的需要, 我國(guó)鐵路運(yùn)輸情況正在發(fā)生變化, 從而對(duì)鐵路信號(hào)系統(tǒng)也提出了新課題、新要求, 主要內(nèi)容可概括為以下幾方面:1.由于電力牽引比重的增大, 鐵路信號(hào)系

39、統(tǒng)要適應(yīng)電氣化區(qū)段的新情況, 解決所遇到的新問(wèn)題:解決電氣化區(qū)段的自動(dòng)閉塞制式和綜合提高電力牽引區(qū)段行車效率問(wèn)題等。這些新課題在已建的電氣化區(qū)段雖然得到某種程度的解決, 但對(duì)于信號(hào)系統(tǒng)來(lái)說(shuō), 按照現(xiàn)代化鐵路要求, 還有大量工作需要進(jìn)一步解決和提高。2.我國(guó)運(yùn)煤線對(duì)信號(hào)系統(tǒng)提出的新要求可概括為: 由于每列重載列車的經(jīng)濟(jì)價(jià)值遠(yuǎn)高于一般列車應(yīng)盡力避免列車延遲。各國(guó)運(yùn)行重載列車的區(qū)段, 均采用調(diào)度集中來(lái)指揮行車, 以達(dá)到高效、擇優(yōu)調(diào)整列車運(yùn)行的目的, 并能對(duì)突發(fā)性事故或異常情況及時(shí)予以處理；開(kāi)行重載列車的區(qū)段, 線路負(fù)荷重, 對(duì)軌道電路的軌道絕緣提出更高的要求, 加之重載區(qū)段的線路作業(yè)遠(yuǎn)多于一般區(qū)段,

40、 而軌道電路的軌道連接線是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié), 容易被損壞。為此, 一些運(yùn)行重載列車的鐵路曾設(shè)想采用無(wú)絕緣軌道電路來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題, 但由于區(qū)間長(zhǎng), 在經(jīng)濟(jì)上是個(gè)值得重視的問(wèn)題; 運(yùn)行重載列車的區(qū)間一般都比較長(zhǎng), 對(duì)于及時(shí)檢知線路和列車運(yùn)行狀態(tài)的設(shè)施如: 線路防護(hù)報(bào)警, 車輪破損、車輛脫軌檢測(cè), 熱軸探測(cè)等就顯得特別重要。這些檢測(cè)數(shù)據(jù)由調(diào)度集中系統(tǒng)及時(shí)傳送到調(diào)度所, 調(diào)度員可根據(jù)實(shí)際情況利用通信系統(tǒng)與列車乘務(wù)人員和有關(guān)人員聯(lián)系, 做出布署, 以減少異常狀態(tài)所帶來(lái)的運(yùn)輸損失; 重載列車的運(yùn)行控制也是個(gè)十分重要的問(wèn)題。在多機(jī)牽引情況下要解決同步問(wèn)題。此外, 還需要對(duì)列車制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè), 以及列車速度的監(jiān)

41、視與調(diào)整等問(wèn)題。3.市郊旅客列車增多, 而這種列車屬于輕型、高速、高密度的運(yùn)輸形式, 并在樞紐開(kāi)行, 對(duì)信號(hào)設(shè)備的要求與重載列車相反。為此, 需要解決樞紐地區(qū)高效的行車指揮和列車運(yùn)行控制問(wèn)題, 增加信號(hào)顯示, 以及道口信號(hào)的速差控制等。其中特別是樞紐調(diào)度指揮設(shè)備現(xiàn)代化問(wèn)題尤為迫切。目前調(diào)度設(shè)備十分落后, 調(diào)度員工作負(fù)擔(dān)繁重, 指揮行車的效率和質(zhì)量隨工作時(shí)間的加長(zhǎng)而顯著降低, 據(jù)有關(guān)方面估計(jì), 在運(yùn)輸繁忙區(qū)段, 工作7-8h后, 調(diào)度不當(dāng)事件的比重約占全班的70-80%。這一情況, 應(yīng)引起有關(guān)方面的關(guān)注。這些新要求必須建立在保證站內(nèi)行車和調(diào)車工作的安全和提高車站的通過(guò)能力的基礎(chǔ)上，才有可能實(shí)現(xiàn)。

42、3.6聯(lián)鎖是實(shí)現(xiàn)鐵路信號(hào)提出的新要求基礎(chǔ) 聯(lián)鎖是鐵路車站信號(hào)聯(lián)鎖的簡(jiǎn)稱，是鐵路信號(hào)設(shè)備的重要組成部分。聯(lián)鎖在鐵路車站上，保證機(jī)車車輛和列車在進(jìn)路上的安全，有效利用站內(nèi)線路，高效率地指揮行車和調(diào)車，改善行車人員的勞動(dòng)條件。聯(lián)鎖是鐵路信號(hào)保證行車安全的重要技術(shù)措施，指的是信號(hào)設(shè)備與相關(guān)因素的制約關(guān)系。廣義的聯(lián)鎖泛指各種信號(hào)設(shè)備所存在的互相制約關(guān)系。狹義的聯(lián)鎖專指車站信號(hào)設(shè)備之間的制約關(guān)系，而這種關(guān)系必須十分嚴(yán)密，從而保證行車的絕對(duì)安全。總而言之，車站內(nèi)信號(hào)、道岔以及進(jìn)路之間的相互制約的關(guān)系就稱之為聯(lián)鎖關(guān)系，簡(jiǎn)稱聯(lián)鎖。利用機(jī)械、電器自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制、計(jì)算機(jī)等技術(shù)和設(shè)備，使車站范圍內(nèi)的信號(hào)機(jī)、進(jìn)路和

43、進(jìn)路上的道岔相互具有制約關(guān)系的技術(shù)設(shè)備稱為聯(lián)鎖設(shè)備。聯(lián)鎖設(shè)備是軌道交通的重要信號(hào)設(shè)備，用來(lái)在車站和車輛段實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖閉塞關(guān)系，建立進(jìn)路，控制道岔的轉(zhuǎn)換和信號(hào)機(jī)的開(kāi)發(fā)，以及進(jìn)路解鎖，以保證行車安全。聯(lián)鎖發(fā)展至今已有100多年的歷史，經(jīng)歷了機(jī)械聯(lián)鎖、電機(jī)聯(lián)鎖、電氣聯(lián)鎖、電氣集中聯(lián)鎖、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)展過(guò)程。可分為機(jī)械、電氣、微機(jī)聯(lián)鎖三個(gè)階段。隨著計(jì)算機(jī)(Computer)、通信(Communication)、控制(Control)三大技術(shù)的發(fā)展，人們開(kāi)始嘗試采用電子器件取代繼電器來(lái)構(gòu)成鐵路信號(hào)電子聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，從此掀開(kāi)了微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用的新篇章。1978計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖首先于年在瑞典哥德堡投入運(yùn)用，

44、進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，美、日、英、法、德國(guó)、丹麥、荷蘭等國(guó)進(jìn)入試驗(yàn)階段或開(kāi)始使用，各國(guó)在系統(tǒng)上各有不同的方案。1984年中國(guó)鐵路開(kāi)發(fā)出第一臺(tái)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，此后取得迅速進(jìn)展。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖主要是將電氣聯(lián)鎖的聯(lián)鎖運(yùn)算核心繼電器用微型機(jī)算計(jì)的軟硬件和其他一些電子、繼電器件替代，具有故障-安全性能的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。其安全可靠、處理速度快，與繼電集中聯(lián)鎖相比具有十分明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。無(wú)論在安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等方面都是繼電集中聯(lián)鎖無(wú)法比擬的，而且設(shè)計(jì)、施工、維修、使用以及信息化功能擴(kuò)展大變得容易為方便，是一套全新的系統(tǒng)設(shè)備。使車站聯(lián)鎖的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)。隨著我國(guó)技術(shù)的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖已經(jīng)成為聯(lián)鎖設(shè)備的

45、主要發(fā)展方向。第四章 全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心，采用通信技術(shù)、可靠性與容錯(cuò)技術(shù)以及“故障安全”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鐵路車站聯(lián)鎖要求的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。我國(guó)自20世紀(jì)80年代初開(kāi)始計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的研究工作；80 年代末計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)投入現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用，進(jìn)入起步階段；1997年以后鐵道部進(jìn)行了大力整頓和規(guī)范管理，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)入健康、有序、積極的發(fā)展階段?；仡櫽?jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)展的歷程，我們從中得到許多有益的啟示。4.1 傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)根據(jù)系統(tǒng)中各個(gè)主要模塊的功能的不同，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)一般采用如圖1的層次結(jié)構(gòu)。圖1 傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)可劃分室內(nèi)

46、設(shè)備和室外設(shè)備兩部分，室內(nèi)設(shè)備由人機(jī)交互層、聯(lián)鎖邏輯控制層和輸入輸出接口層所組成。室外設(shè)備包括信號(hào)機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)和軌道電路等。人機(jī)交互層和聯(lián)鎖邏輯控制層之間、聯(lián)鎖邏輯控制層與輸入輸出接口層之間、輸出輸入接口層與室外設(shè)備之間通過(guò)各種安全通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這樣就構(gòu)成一個(gè)具有多個(gè)層次的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)8。另外，一些計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)還具有區(qū)域控制功能，即將一定區(qū)域內(nèi)、周圍距離不太遠(yuǎn)的一些小型站的車站聯(lián)鎖，納入到一個(gè)中心車站來(lái)實(shí)現(xiàn)集中控制。4.2傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的工作原理計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的工作原理如圖2，主要可以劃分為命令執(zhí)行和信息反饋兩個(gè)過(guò)程。圖2 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)工作原理計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是一個(gè)包括操作人員、維

47、護(hù)人員、室內(nèi)執(zhí)行結(jié)構(gòu)和室外被控對(duì)象在內(nèi)的一個(gè)實(shí)時(shí)反饋的控制系統(tǒng)。下面分別從命令執(zhí)行和狀態(tài)信息、反饋這兩個(gè)方面來(lái)對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行一些介紹。命令執(zhí)行過(guò)程:車站操作人員根據(jù)控顯中站場(chǎng)的顯示情況和調(diào)度命令的要求，通過(guò)控顯機(jī)辦理選排進(jìn)路、道岔單操等操作命令?？仫@機(jī)把接收到的操作命令以固定的命令格式發(fā)送給聯(lián)鎖主機(jī)。聯(lián)鎖主機(jī)接收到操作命令后，根據(jù)采集到的狀態(tài)信息、聯(lián)鎖主機(jī)內(nèi)部狀態(tài)信息和故障檢測(cè)情況來(lái)進(jìn)行聯(lián)鎖處理，若聯(lián)鎖處理產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)命令。則將該驅(qū)動(dòng)命令以固定的數(shù)據(jù)格式發(fā)送給1/0接口中的驅(qū)動(dòng)電路板，再通過(guò)1/0驅(qū)動(dòng)電路板控制相應(yīng)的繼電器執(zhí)行各種操作命令。信息反饋過(guò)程:通過(guò)采集電路將室外設(shè)備的狀態(tài)

48、信息實(shí)時(shí)反饋到聯(lián)鎖主機(jī)，聯(lián)鎖主機(jī)將這些采集信息進(jìn)行存儲(chǔ)以供聯(lián)鎖處理使用，另外還將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給控顯機(jī)，為控顯界面的實(shí)時(shí)顯示提供數(shù)據(jù)依據(jù)。聯(lián)鎖主機(jī)還需要進(jìn)行故障檢測(cè)，并將檢測(cè)到的設(shè)備故障信息、發(fā)送到控顯機(jī)和維修機(jī)，以便于現(xiàn)場(chǎng)工作人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和修理。4.3現(xiàn)有計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)根據(jù)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)按采用的冗余結(jié)構(gòu)的不同，可以有各種各樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，圖3所示的是在我國(guó)應(yīng)用最廣泛的雙機(jī)熱備計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。雙機(jī)熱備計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)一般由兩個(gè)獨(dú)立的單元組成系統(tǒng) ,每個(gè)單元具有相同的硬件結(jié)構(gòu) ,都能獨(dú)立完成規(guī)定的同樣的功能。正常工作時(shí) ,兩個(gè)單元都上電工作 ,同時(shí)采集數(shù)據(jù) ,但是只有主

49、單元的輸出有效 ,經(jīng)切換單元輸出。每個(gè)單元都有自檢功能 ,當(dāng)單元發(fā)現(xiàn)自身出現(xiàn)故障時(shí) ,就給出控制信號(hào) ,驅(qū)動(dòng)切換單元進(jìn)行切換。雙機(jī)熱備聯(lián)鎖控制系統(tǒng)通常有如下幾種工作狀態(tài):(1)一個(gè)單元正常工作 ,另一單元處于熱備狀態(tài),兩單元均無(wú)故障,系統(tǒng)輸出安全;(2)一單元正常工作,另一單元故障,系統(tǒng)輸出安全；(3)一單元停機(jī)待修,另一單元故障,但輸出故障-安全,系統(tǒng)尚能堅(jiān)持工作；(4)一單元停機(jī)待修,另一單元故障,無(wú)法堅(jiān)持工作,系統(tǒng)失效。圖3 雙機(jī)熱備計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4.4車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)按采用的冗余結(jié)構(gòu)的不同，可以有雙機(jī)熱備、3取2、雙套2取2等不同結(jié)構(gòu)，但無(wú)論

50、哪種結(jié)構(gòu)，都具備同樣的層次結(jié)構(gòu)，都可劃分為三個(gè)層次:人機(jī)交互層、聯(lián)鎖層、I/O接口層。如圖4: 圖4 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)人機(jī)交互層:操作人員通過(guò)操作向聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)輸入操作信息，接收聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)輸出的反映設(shè)備工作狀態(tài)和行車作業(yè)情況的表示信息。聯(lián)鎖層:根據(jù)來(lái)自上、下兩層的操作信息和狀態(tài)信息，以及聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)內(nèi)部當(dāng)前信息，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出命令，即信號(hào)控制命令、道岔操作命令。I/O接口層:接收來(lái)自聯(lián)鎖層的控制命令，直接或通過(guò)相關(guān)的控制電路動(dòng)作室外設(shè)備，向聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)傳輸室外設(shè)備的狀態(tài)信息。4.5全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)需要連續(xù)不斷的周期性運(yùn)轉(zhuǎn)，如果出現(xiàn)故障就有可能導(dǎo)致人員上的重大傷亡和則一產(chǎn)上的嚴(yán)

51、重?fù)p失，所以它要求很高的可靠性和安全性。針對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在性能和功能上的高要求，研究它的結(jié)構(gòu)組成是非常有必要的。全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖中的繼電器接口部分，采用電子執(zhí)行單元直接控制信號(hào)設(shè)備。整個(gè)聯(lián)鎖系統(tǒng)由3個(gè)部分組成，分別為人機(jī)界面層（MMI）、聯(lián)鎖層（CIL）和執(zhí)行層（EEU）。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖5所示:圖5 全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)組成示意圖全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的電子執(zhí)行單元EEU，包含道岔模塊、信號(hào)機(jī)模塊、軌道模塊和零散模。道岔模塊是用于驅(qū)動(dòng)道岔轉(zhuǎn)轍機(jī)的電子執(zhí)行模塊。道岔模塊采用了二取二故障-安全的設(shè)計(jì)原則，完成控制功能和道岔位置表示功能。模塊與聯(lián)鎖邏輯部通過(guò)總線交互信息，根據(jù)聯(lián)鎖邏輯部下發(fā)的命令執(zhí)行道岔的定/反操作，并向聯(lián)鎖邏輯部實(shí)時(shí)反映道岔當(dāng)前的狀態(tài)信息。單個(gè)模塊能夠控制轉(zhuǎn)轍機(jī)，兩系模塊冗余控制，交替工作。道岔模塊同時(shí)也采集道岔的動(dòng)作電流、表示電壓的交直流分量等模擬量信息。信號(hào)機(jī)模塊的是用于控制信號(hào)機(jī)的電子執(zhí)行模塊。信號(hào)機(jī)控制模塊采用二取二故障-安全的設(shè)計(jì)原則，具有控制和監(jiān)測(cè)功能。信號(hào)機(jī)控制