第五章計算機聯(lián)鎖

第六章計算機聯(lián)鎖

第一節(jié)計算機聯(lián)鎖基礎

一、計算機聯(lián)鎖概述

車站信號設備是一個很復雜的自動控制系統(tǒng)，它經(jīng)歷了從機械聯(lián)鎖到繼電聯(lián)鎖的發(fā)展過

程。采用繼電聯(lián)鎖固然有很高的安全性和可靠性。但是繼電聯(lián)鎖設備造價高、信息少、體積

大，而且不便于與其它自動控制系統(tǒng)進行信息交換。隨著計算機技術的不斷發(fā)展，在世界各

國正采用計算機設備來實現(xiàn)對車站聯(lián)鎖的控制，即計算機聯(lián)鎖。從長遠觀點看，計算機聯(lián)鎖

系統(tǒng)將成為繼電聯(lián)鎖的替代設備。它已成為鐵路信號技術設備自動化、信息化的標志，是保

證鐵路運輸安全高效的關謔設備。本章就計算機聯(lián)鎖的基礎知識作以介紹。

（一）計算機聯(lián)鎖的基本原理

眾所周知，繼電聯(lián)鎖是靠繼電器的線圈、接點組成一套復雜的開關量控制電路，實現(xiàn)對

信號設備的聯(lián)鎖控制。而計算機是一個能夠對二進制代碼進行各種復雜運算的智能機器，要

用計算機取代繼電器實現(xiàn)聯(lián)鎖控制就必須將各種開關量轉換為1、（）相間的代碼，構成一套

復雜的控制系統(tǒng)。

圖5—1是計算機聯(lián)鎖控制的原理框圖，實現(xiàn)聯(lián)鎖控制主要經(jīng)過信息輸入、聯(lián)鎖運算和

信息輸出三個環(huán)節(jié)。計算機一方面通過操作輸入通道和接口接收由操作設備（控制臺）產(chǎn)生的

操作信息；另一方面通過狀態(tài)輸入通道和接口采集室外信號設備的狀態(tài)信息，將上述兩種開

關量的動作變?yōu)槎M制代碼送入計算機。信息代碼進入計算機以后，計算機按照聯(lián)鎖程序的

要求對輸入的信息進行分析處理和復雜的邏輯運算（這里稱為聯(lián)鎖運算），其結果形成了對信

號設備的控制信息和各種表示信息?？刂菩畔⑼ㄟ^輸出通道和接口控制道岔轉換和信號變換

顯示；表示信息則通過表示輸出通道和接口控制顯示器的顯示。

（二）計算機聯(lián)鎖設備的基本功能

隨著現(xiàn)代計算機控制技術的發(fā)展，計算機聯(lián)鎖設備的功能已遠遠超過繼電聯(lián)鎖設備，許

多功能是繼電聯(lián)鎖無法實現(xiàn)的。下面介紹?下計算機聯(lián)鎖設備的功能：

1、聯(lián)鎖控制功能

計算機聯(lián)鎖設備具有6502電氣集中聯(lián)鎖設備的所有功能，主要包括：

(D對進路的控制：能夠實現(xiàn)進路的自動選排、鎖閉及解鎖。

(2)對信號的控制：能夠實現(xiàn)信號的自動開放、關閉及防止信號因故關閉后的自動重復

開放。

(3)對道岔的控制：能夠實現(xiàn)對道岔的單獨操縱、單獨鎖閉及單獨解鎖。

2、顯不功能

由于采用大屏幕彩色顯示器，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)能夠提供非常直觀、清晰、形象的各種顯

zFo

(D站形顯示：在顯示器上，平時用藍色的線條顯示出車站的站形，當?shù)啦砦恢酶淖儠r，

顯示器上的道岔開通方向會隨之改變。進路鎖閉時，相關的線條變?yōu)榘咨?；有車占用時，變

為紅色。

(2)現(xiàn)場信號設備狀態(tài)顯示：顯示器上不但能清晰地顯示道岔的位置，還能顯示軌道區(qū)

段和信號機的各種狀態(tài)。

(3)按鈕操作提示：值班員按下某?按鈕后，在顯示器上有相應的提示，以確認操作動

作是否正確。

(4)系統(tǒng)的工作狀態(tài)、故障報警顯示：在屏幕上，不但能夠顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)，而旦

當系統(tǒng)發(fā)生故障時，顯示器上還有報警提示。

3、記錄儲存和故障診斷功能

計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)最突出的優(yōu)點是儲存容量大，具有較強的記憶功能，系統(tǒng)不但能夠及時

的提供當前的信息顯示，而且還能提供歷史的信息。

(1)自動記錄功能：計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)能夠隨時自動記錄值班員的操作，現(xiàn)場信號設備的

動作，車列的運行情況。上述所有的信息均保存不少于48小時或一個月(甚至更長的時間)，

需要查詢設備的動作或分析系統(tǒng)的故障時，可隨時調用記憶期限內(nèi)任意時刻的各種信息。

(2)提供圖像作業(yè)再現(xiàn)功能：計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)不但能保存信息，而目.可以將記憶期限內(nèi)

任一時間的作業(yè)情況重新再現(xiàn)。根據(jù)需要可以選擇快進、步進和正常三種再現(xiàn)速度。

(3)集中監(jiān)測報警功能：計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)一方面能夠自動監(jiān)測系統(tǒng)自身運行的狀況，另

一方面，在室外信號機、道岔或軌道電路燈信號設備發(fā)生故障或參數(shù)異常時，及時給出報警

提示，以便及時處理。

4、結合功能

由于計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)可以與調度監(jiān)督、調度集中等遠程自動化系統(tǒng)直接進行數(shù)據(jù)交換和

信息傳送，因此可以靈活地與其它系統(tǒng)結合，以實現(xiàn)多網(wǎng)合一，節(jié)省設備。

實踐證明，計算機聯(lián)鎖設備與繼電聯(lián)鎖設備相比還有較強的優(yōu)越性。在技術上，計算機

聯(lián)鎖系統(tǒng)功能完善，設備可靠性強，安全性高，靈活性大，便于維護。在經(jīng)濟上，設備投資

成本低，占地面積小，可節(jié)省基建費用。由于計算機聯(lián)鎖設備具有較高的性能價格比，從長

遠觀點看，發(fā)展計算機聯(lián)鎖具有廣闊的前景。

（三）計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的特點

1、人一機對話設備更新：計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)操縱設備已由過去操縱表示合一的按鈕式控制

臺，變?yōu)椴倏v表示分離的數(shù)字化儀和大屏幕顯示器，采用光筆或鼠標操作，既形象直觀又方

便靈活。

2、軟、硬件設計模塊化：各種計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，在軟、硬件設計時，均以信號設備即信

號機、道岔、軌道區(qū)段為設計對象，根據(jù)站形選擇不同數(shù)量的數(shù)據(jù)模塊進行鏈接，便于系統(tǒng)

的設計和調試。

3、硬件高可靠性：為了提高計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性，各個環(huán)節(jié)的計算機均采用高可靠

性的工業(yè)控制機，在系統(tǒng)設計時，采用動態(tài)冗余，故障切換等方式，減少系統(tǒng)停機的概率，

保證系統(tǒng)可靠工作。

4、軟件采用雙套程序：在軟件設計時，采用不同版本，不同思路的兩套軟件。輸入相同

的信息，兩套程序同時分別運行，結果比較，若兩結果一致，才可以輸出。這樣可以防止程

序運行時發(fā)生錯誤。此外，各種信息采用冗余編碼，即用多個碼元表示一個信息，這樣在信

息傳輸錯誤時，可以防止聲生錯誤結果。

5、信息傳輸：采用光纜或通信電纜作為傳輸線路，通信速度快；用同步或異步通信的方

式傳輸信息，可以大大減少信息的傳輸錯誤。

6、系統(tǒng)采取抗干擾措施：計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)采用隔離變壓器和高抗干擾穩(wěn)壓電源，外部設

備和計算機之間采用光電耦合，保證系統(tǒng)不受外界干擾，

7、功能齊全：計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)除了具有較強的聯(lián)鎖控制和顯示功能外，還增加了較完善

的系統(tǒng)自動測試和故障診斷功能。

8、預留接口：計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)預留的接口可以與其它信息化設備直接連接，交換信息非

常方便。

隨著計算機技術在自動控制領域的不斷應用，計算機聯(lián)鎖技術也正在迅速發(fā)展，它的功能

不斷增強，成本不斷降低，計算機聯(lián)鎖設備的應用，己由點到線不斷擴展，并將與TMIS、

DMIS等系統(tǒng)同步發(fā)展。成為代表中國鐵路信號現(xiàn)代化水平的標志。

二、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的硬件組成

（一）計算機聯(lián)鎖的硬件基本結構

各種型號的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)由于設計思路不同，所采用的硬件不完全相同。即使同一種型

號的系統(tǒng)，其控制的車站規(guī)模不同，所需要的硬件數(shù)量也不相同。但各種系統(tǒng)的基本班能和

基本任務大致一樣，因此它們的硬件組成的基本形式差異不大。

計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)主要由人機對話設備、聯(lián)鎖控制計算機系統(tǒng)（簡稱主機）、輸入/輸出通道

與接口、繼電器結合電路及其監(jiān)控對象（信號機、道岔、軌道電路）等部分組成。圖5-2

是計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的硬件結構框圖。

下面對各組成部分作以簡要說明。

1、主機

主機是計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的核心，它要完成所有信息的處理、接口管理及與外部設備的信息

交換。由于計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)接收和處理的信息很多，而且許多信息在時間上重疊，為了避免

信息丟失，提高系統(tǒng)的運行速度，目前應用的各種型號的計算機聯(lián)鎖設備均采用多主系統(tǒng)。

即將人機對話、聯(lián)鎖運算、系統(tǒng)監(jiān)測等功能分別用不同的主機來處理。因此，圖1一1的計

算機系統(tǒng)（主機）是由幾個子系統(tǒng)組成，一般包括上位機:也稱操作表示機或控制顯示機或監(jiān)

視控制機）、下位機（也稱聯(lián)鎖處理機）、電務維修機（也禰監(jiān)測機）等。而且，為了提高系統(tǒng)

的可靠性，上位機采用雙機冗余控制，聯(lián)鎖機采用雙機熱備、三機表決或2X2取二控制，

如圖5—2所示。各部分計算機的功能如下：

(1)上位機:一是接收車務人員的操作命令，將操作信息通過網(wǎng)絡通信傳給聯(lián)鎖機；

二是接收來自聯(lián)鎖機的狀態(tài)信息和提示信息等，控制顯示器顯示系統(tǒng)及監(jiān)控對象的狀態(tài)，及

時顯示各種提示信息和報警信息；三是將各種表示信息、報警信息及時轉發(fā)給電務維修機。

(2)下位機：一方面接收上位機下發(fā)的操作命令，另一方面通過輸入接口采集現(xiàn)場信號

設備的狀態(tài)信息。對輸入的信息進行邏輯處理、聯(lián)鎖運算。根據(jù)運算結果，形成控制命令和

表示信息。控制信息通過輸出接口電路控制組合架的繼電器動作。表示信息是將現(xiàn)場信號設

備的狀態(tài)信息、提示信息、報警信息等及時傳給上位機，

(3)電務維修機:它是專門為電務維修人員配備的機器。其主要任務是接收操作表示機

發(fā)來的狀態(tài)信息、操作信息、提示信息和報警信息等，通過顯示器可及時顯示。同時將各種

信息的數(shù)據(jù)儲存記憶，以便查詢。

2、人一機對話設備

目前使用的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，人一機對話設備均采用操縱與表示分離的方式，操縱設備主

要有按鈕盤或數(shù)字化儀、鼠標等，表示設備有大屏幕顯示器及大屏幕表示盤。此外還有供電

務維修人員維護監(jiān)測使用的鍵盤、鼠標及顯示器等。

3、通道與接口

通道與接口是連接主機與外部設備的紐帶。在計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中，主機?方面通過人一機

接口接收值班員的操作命令，同時為顯示設備提供各種表示信息；另一方面，通過與監(jiān)控對

象之間的愉入通道和接口采集現(xiàn)場設備的狀態(tài)信息、，經(jīng)過邏輯運算后，形成控制命令，通過

與監(jiān)控對象之間的輸出通道和接口控制現(xiàn)場的信號設備.

由于在現(xiàn)有的計算機聯(lián)讀系統(tǒng)中，監(jiān)控對象的執(zhí)行部件仍然是繼電器，因此，與主機相連

時，需要通過輸入通道將繼電器接點的開關狀態(tài)變換成計算機能夠接收的數(shù)字信號(數(shù)據(jù))

后，才能經(jīng)由接口送入計算機。同樣，計算機輸出的控制命令也需要輸出通道的變換和傳送

才能驅動繼電器。

外部設備與主機之間的連接還必須解決兩者之間諸如工作速度匹配、通信聯(lián)絡，有時還要

完成信息數(shù)據(jù)的申/并或并/串數(shù)據(jù)轉換等任務。這些任務都是通過接口電路來完成的。

由于操作信息和表示信息與安全不直接相關，因此，稱這類信息為非安全性信息。傳輸非

安全性信息的人一機對話接口通常采用通用的標準接口，而表示現(xiàn)場設備狀態(tài)的信息和計算

機輸出的控制信息直接關系到行車的安全，因此，稱這類信息為安全性信息。傳輸安全性信

息的計算機與監(jiān)控對象之訶的接口必須采用為計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)專門設計的故障一安全接口。

4、繼電器結合電路

由于鐵路信號對系統(tǒng)的安全性要求非常高，目前國內(nèi)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)受到軟、硬件技術

水平的限制，還不能完全取消繼電器。控制、監(jiān)督室外信號設備的最后?級執(zhí)行部件仍然用

繼電器。一般的系統(tǒng)主要設置以下繼電器：

對應軌道區(qū)段保留軌道繼電器(GJ)；對應信號機保留信號繼電器(XJ)和燈絲繼電器(DJ)

等；對應道岔控制電路保留道岔啟動繼電器(1DQJ、2DQJ)和表示繼電器(DBJ、FBJ)等。這樣

可以保證繼電器對室外信號設備的控制與6502電氣集中基本一樣。

此外，還有控制系統(tǒng)實現(xiàn)雙機轉換的有關繼電器。

因此，一般的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)所用的繼電器的數(shù)量仍為6502電氣集中的三分之一左右。

(二)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的冗余結構

1.冗余結構的概念

所謂冗余結構是指為了提高系統(tǒng)的可靠性、安全性而增加的結構。

(1)可靠性冗余結構：如圖5—3,模塊A和模塊B經(jīng)或門輸出，兩個模塊只要有一個模塊

正常輸出即可保證整個系統(tǒng)不停機，提高了系統(tǒng)工作的可靠性。在實際應用中，對安全性要

求不高的處理人機對話信息的上位機一般采用可靠性冗余結構。

2、安全性冗余結構：如圖5—4,模塊A和模塊B經(jīng)與門輸出，兩個模塊同步工作，只有

兩個模塊輸出一致才能保證整個系統(tǒng)不停機，只要有一個模塊故障，系統(tǒng)將不能正常輸出。

這樣，提高了系統(tǒng)工作的安全性，減少了危險側輸出的概率。在實際應用中，對安全性要求

較高的聯(lián)鎖控制機采川安全性冗余結構。

2.雙機儲備系統(tǒng)

(1)雙機儲備系統(tǒng)的基本結構

圖5—5是雙機儲備系統(tǒng)的結構框圖，圖中的A、B是兩臺完全相同的計算機，其中一臺處

于在線運行狀態(tài)，它的輸出通過切換開關引向外部，稱之為主機或工作機；另一臺處于待命

接替狀態(tài)，稱為備用機(簡稱備機)。由故障檢測機構對系統(tǒng)的運行進行檢測，當主機運行發(fā)

生故障時，通過控制切換開關切除主機，并將備用機狀態(tài)輸出。

(2)雙機儲備系統(tǒng)的工作方式

雙機儲備系統(tǒng)具有兩種工作方式，一是雙機冷備，二是雙機熱備。所謂雙機冷備是指工作

機加電運行時，備用機停機，當主機發(fā)生故障時，再啟動備用機。這種方式的缺點一是啟動

時間長，二是故障切換時容易造成信息的丟失。一般對安全性能要求不高的上位機采用這種

工作方式，而對安全性能要求較高的聯(lián)鎖處理機必須采月雙機熱備的方式。所謂雙機熱備是

指主、備機輸入相同的信息，兩機同時獨立運行相同的程序，定期同步，主機經(jīng)輸出口輸出，

備機假輸出。系統(tǒng)運行前，先打開的聯(lián)鎖機為主機，當主機發(fā)生故障時，自動切換到備機輸

出。這樣故障切換時，可不影響系統(tǒng)工作，理想的系統(tǒng)可以煲現(xiàn)“無縫切換”。

采用雙機儲備方式的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，各子系統(tǒng)之間一般采用局域網(wǎng)的通信方式，為保

證系統(tǒng)的通信及時可靠，一般均采用雙重冗余網(wǎng)絡結構,

(3)雙機儲備系統(tǒng)的故障檢測

雙機儲備系統(tǒng)的核心是故障檢測環(huán)節(jié)，采用故障檢測的目的，一是保證系統(tǒng)發(fā)生故障不產(chǎn)

生危險側輸出，提高系統(tǒng)的安全性；二是保證能及時實現(xiàn)切換，提高系統(tǒng)的可靠性：三是給

生報警信息，以便及時排除故障，使系統(tǒng)迅速恢復正常的工作狀態(tài)。

故障檢測設備一般采用軟件和硬件結合的方式，故障檢測的方式很多，圖5—6是利用比

較一日診斷法實現(xiàn)故隙檢測的框圖，這是一種典型的故障檢測方式。

如圖所示，主備機均運行正常時，輸出狀態(tài)一致，比較器輸出為“1”。此時，門1打開,

系統(tǒng)將A機狀態(tài)輸出。當主機與備機輸出不一致，即某一機器故障時，比較器輸出為“0”,

系統(tǒng)將通過中斷方式啟動自診斷程序對系統(tǒng)進行自動檢測。若為主機故障，則通過判另！器關

閉A機控制門，將無故障的B機狀態(tài)輸出，這樣就實現(xiàn)了自動切換。當然，B機故障時，A

機繼續(xù)輸出。

(4)雙機儲備系統(tǒng)主備機的同步過程

采用雙機動態(tài)冗余方式的關鍵是A、B機傳送給比較器的信息應當同時送到，因此，要

求A、B機的必須同步工伶，只有同步才能及時交換信息。為了實現(xiàn)同步，一般的系統(tǒng)采用

半雙工的通信方式，備機定期向主機呼叫，掃描一個周期，交換一次信息，即握手一次。雙

機熱備系統(tǒng)同步過程可用圖5—7表示

(5)雙機儲備系統(tǒng)的狀態(tài)轉換

這種由雙機動態(tài)切換實現(xiàn)冗余的方式，稱為動態(tài)冗余。雙機熱備系統(tǒng)的工作狀態(tài)可用

圖5—8表示

3.三機表決系統(tǒng)

三機表決系統(tǒng)也稱三取二系統(tǒng)，圖5—9是三機表決系統(tǒng)的結構框圖，系統(tǒng)共有A、B、C

三個相同的主機，每個主機可以把它看成是系統(tǒng)中的一個模塊。三個模塊執(zhí)行相同的操作，

其輸出送到表決器的輸入瑞，將表決器的輸出作為系統(tǒng)的輸出。

三機表決系統(tǒng)首先承認“多數(shù)模塊的輸出是正確的”，按照“少數(shù)服從多數(shù)”的原理，

用三取二的表決結果作為系統(tǒng)的正確輸出。這樣有一個模塊發(fā)生故障，不影響系統(tǒng)的輸出。

可以屏蔽任一個模塊的故障對系統(tǒng)的影響。

三機表決系統(tǒng)是利用故障屏蔽技術組成的冗余結構，稱這種冗余方式為靜態(tài)冗余。這種方

式既提高了系統(tǒng)的可靠性又提高了系統(tǒng)的安全性。但由于增加了系統(tǒng)的硬件，使系統(tǒng)的造價

也相應提高了。

應當指出，當兩個模塊發(fā)生共模故障時，表決器將輸出故障的結果。設計時，可以采用單

機自檢或主機間互檢的方法，消除共模故障。

4.2X2取二系統(tǒng)

(1)2X2取二系統(tǒng)的概述

在一套子系統(tǒng)上集成兩套CPU,兩CPU嚴格同步，實時比較。只有雙機運行一致，才對

外輸出運算結果。

用兩套完全相同的二取二子系統(tǒng)構成雙機并用或熱備系統(tǒng)。每一子系統(tǒng)內(nèi)部為安全性冗

余控制，兩子系統(tǒng)形成可靠性冗余控制，這樣，既提高了系統(tǒng)的可靠性又提高了系統(tǒng)的安全

性。

(2)2X2取二系統(tǒng)的結構原理

如圖5—io所示，系統(tǒng)I或系統(tǒng)n只要有一個系統(tǒng)正常輸出即可保障整個系統(tǒng)正常工作,

從而提高了系統(tǒng)的可靠性，在系統(tǒng)I或系統(tǒng)II每一個子系統(tǒng)均由系統(tǒng)A和系統(tǒng)B構成，只有

A、B兩個系統(tǒng)同時工作正常時，系統(tǒng)1或系統(tǒng)II才能有輸出，從而提高了系統(tǒng)的安全性。

(3)雙系熱備

在實際應用中，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的聯(lián)鎖機采用2X2取二系統(tǒng)，輸入輸出處理機采用兩

二取二系統(tǒng)并用方式，兩環(huán)節(jié)主機為I系，備機為II系。每環(huán)節(jié)為雙機四主熱備控制，兩

環(huán)節(jié)構成四機八主系統(tǒng)，兩環(huán)節(jié)之間采用光纖雙冗余網(wǎng)絡通信。聯(lián)鎖機發(fā)生故障時，可自動

完成主備系切換。

I系和11系的輸入輸出處理機同時接收主聯(lián)鎖機的輸出信息，備聯(lián)鎖機的輸出信息只

作校核用不作為輸出；兩輸入輸出處理機同時運行，兩輸出并行同時控制執(zhí)行繼電器。

(三)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的接口電路

計算機與外部設備進行信息交換時，必須經(jīng)過通道與接口電路(以下簡稱接II)將信息進行

變換處理。同時，為了防止外部電路的干擾信號進入計算機，必須通過接口電路實現(xiàn)計算機

與外部設備電路的隔離。

計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)接口電路一部分是人一機對話接口，這一接口是傳輸操作信息和表示信息

的，這兩個信息屬于非安全性信息，因此人一機對話接口可以采用通用的接口。由于表示信

息的輸出是通過與系統(tǒng)總線連接的通用顯示卡直接驅動顯示器，這里不做介紹。

計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)接口電路的另一部分是計算機與監(jiān)控對象之間的接口，通過這部分接口要

采集設備狀態(tài)信息和輸出對現(xiàn)場信號設備的控制信息，這兩個信息都屬于安全性信息，因

此，這部分接口不能采用通用的接口，而必須采用專門為計算機聯(lián)鎖設計的故障一安全接

n,這也是計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)不同于其它領域自動控制系統(tǒng)的特點。

下面分別介紹操作信息采集接口、狀態(tài)信息采集接口和控制信息輸出接口的電路原理。

1.操作信息輸入接口電路

圖5—11是矩陣式輸入接口電路，這是操作信息采集接口的一種典型電路形式。

圖5-12是一個按鈕采集單元的電路，按鈕的操作是通過光電耦合管G送入計算機的，

光電耦合管具有光電隔離的功能，即外部電路與計算機只能通過光電耦合傳送信息，沒有電

路聯(lián)系，這樣就防止了外電路的電流進入計算機。

在圖5—12中，按鈕接點斷開時，光電耦合管G截止，相應的列線為低電位。若行線為低

電位時，即使按壓了按鈕光電耦合管G也不能導通，相應的列線上仍為低電位。只有行線為

高電位時，按壓按鈕后，光電耦合管G導通，相應的列線變?yōu)楦唠娢弧?/p>

從圖5-11可以看出，各按鈕以矩陣的形式將輸出口的行線（H線）和輸入口的列線（L

線）相連。由CPU控制向輸出口發(fā)送掃描信號，控制H線電位。H線為“0”時，按鈕按下

動作無效。H線為“1”時，按鈕按下動作有效。即將行線的“1”轉成L線的“1”，該信息

經(jīng)輸入口送入計算機，計算機即采集到該按鈕被按下的操作信息。

2.狀態(tài)信息采集接口電路

狀態(tài)信息采集接II電路有兩種形式，一種是對靜態(tài)信息的采集，另一種是對動態(tài)信息的采

集。兩種電路都是故障一安全輸入電路，下面分別介紹:

(1)靜態(tài)故障一安全輸入接口

靜態(tài)故障一安全輸入接口電路的設計思想是采用編碼方式，將反映監(jiān)控對象狀態(tài)的二值開

關量用多元代碼來表示。限設代碼的碼長為n,取其中一個作為危險側代碼，一個作為安全

側代碼，那么其余2n—2個代碼為非法碼。當n足夠大發(fā)生故障時，一個安全側代碼錯成危

險側代碼的概率極小，而錯成非法碼的可能性很大。系統(tǒng)對非法碼均作安全側信息處理，利

用這種非對稱的出錯性質，就可以實現(xiàn)二值信息在存儲、傳送和處理過程中的故障一安全。

這種輸入接口電路的結構如圖5—13所示。圖中以采集軌道繼電器(GJ)的狀態(tài)為例。

當GJ勵磁吸起時，四個光電耦合管全部導通，各端輸出均為高電平。這樣軌道電路的危險

側狀態(tài)由電平信息變成代碼1111,經(jīng)由通用并行輸入口送入計算機。反之，當GJ失磁落

下時，光電耦合器全部截止，其輸出端均為低電平，凱道電路的安全側狀態(tài)變換成代碼

0000,經(jīng)由通用并行輸入口送入計算機。計算機對四個碼元進行“與”運算，結果為“1”

說明帆道電路在空閑狀態(tài)；如果結果為“0”，說明軌道電路在占用狀態(tài)。顯然電路發(fā)生故障

時，運算的結果為“0”的概率遠遠大于運算結果為“1”的概率，實現(xiàn)了故障導向安全。

從理論上講，這是一種信息冗余技術。冗余程度愈高，即碼元數(shù)愈多，安全性愈高，但可

靠性和經(jīng)濟性也愈低。實際應用時，一般選4位或8位碼元代表一個信息。

(2)動態(tài)故障一安全輸入接口

動態(tài)故障一安全輸入接口的電路形式如圖5-14所示，仍以采集軌道繼電器的狀態(tài)為

例。圖中用了兩個光電耦合器G和5。G的輸入級和G?的輸出級串聯(lián)。G?導通時，由GJ前

接點控制G1的導通與截止。G二的輸入級由計算機的輸出口控制它的通斷，G1的輸出則接向計

算機的輸入口。在GJ前接點閉合的情況下，若計算機輸出高電平“1”信號，則使G2導通，

從而使G亦導通。于是G輸出端輸出一個低電平“0”信號送入計算機。反之，若計算機輸

出一個低電平“（）”信號，則G?截止，G1亦截止，讀入計算機的則是高電平“1”信號。因此，

計算機的輸入輸出互為反向關系。

當系統(tǒng)需要采集GJ的狀態(tài)信息時，由計算機輸出脈沖序列，例如1010,在GJ前接點

閉合（危險側）且電路未發(fā)生故障的情況下，返回計算機的必然是反向脈沖序列0101；而當

GJ落下（安全側）或電路任何一點發(fā)生故障時，G二的輸出端必然呈穩(wěn)定電平（1或0）。計算

機讀入該穩(wěn)定信號，則表明收到了安全側信息。

動態(tài)輸入采集接口，從計算機輸入輸出的關系看，實際上是一個閉環(huán)形式的動態(tài)脈沖電路。

它是通過計算機校驗輸入代碼是否畸變來判斷輸入電路是否故障，從而實現(xiàn)故障一安全。

3.控制信息輸出接口電路

計算機輸出的控制信息的目的是要控制執(zhí)行部件即信號繼電器，為了實現(xiàn)故障一安全，大

多數(shù)情況下均采用動態(tài)輸出驅動的方式，即采用動態(tài)繼電器。

圖5—15動態(tài)繼電器原理圖。其工作原理是：在電路正常情況下，當計算機沒有控制命令

輸出時，A端為低電平，光電耦合器&截止，由控制電源經(jīng)由電、口和D?向電容器G充電。

當充電電壓接近電源電壓時，充電過程結束，此刻電路處于穩(wěn)態(tài)。由于R八C沒有電流流過，

電容器C2兩端沒有電壓，此時偏極繼電器J處于釋放狀態(tài)。當有控制命令輸出時，傳送到A

端的則是脈沖序列。當A端處于高電位時，Gi導通，電容器G放電，C放電的電流一方面通

過G的集一射極、偏極繼電器J的線圈、形成回路，使J吸起；另一方面經(jīng)電向電容器

C2充電。當A端由高電平變?yōu)榈碗婋娖綍r，Gi乂重新截止，電容器G恢復充電。此時靠C?

的放電時J維持不落。這徉，在脈沖序列作用下，隨著A端電平的高低變化，不斷地導通

截止，G和a也就不斷地充放電，使繼電器勵磁并保持吸起，直到A端無控制命令（脈沖序

列）輸入，Gi截止，C2得不到能量補充，待其端電壓降到繼電器落下值時，J才失磁落下。

該電路不僅能防止?兩個掀沖的干擾而使繼電器誤動。同時由于J采用了偏極繼電器，能夠

鑒別電流方向，還可以防止當G和Da都擊穿時造成繼電器錯誤吸起。

各廠家實際的動態(tài)繼電器控制電路雖然不盡相同，但都是基于上述電路的基本原理設計

的。

三、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的信息傳輸

由于計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)在硬件設計上均采用多主系統(tǒng),子系統(tǒng)內(nèi)部及各子系統(tǒng)之間要進行

大量的信息傳輸，實現(xiàn)信息共享，信息傳輸?shù)乃俣群唾|量直接影響計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全性

和可靠性。卜.面簡要介紹一下計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的幾種信息傳輸方式。

（一）總線傳輸

1.總線及總線標準

所謂總線是指計算機系統(tǒng)各部件連接到一組公共信息的傳輸線。通過總線傳輸信息，可

以方便快捷地實現(xiàn)計算機控制系統(tǒng)各模塊或各子系統(tǒng)之間的信息共享與交換。為了保證安全

規(guī)范地傳輸信息，必須對總線信號、傳輸規(guī)則、物理介質和機械結構等制定統(tǒng)一的標準，各

系統(tǒng)共同遵守，一般由計算機標準化國際組織批準，這一標準被稱為總線標準。

2.總線的類型

（1）片總線

由微處理器芯片內(nèi)部引出的總線，被稱為片總線。片總線由地址總線、數(shù)據(jù)總線將控制

總線三部分組成。

】）地址總線：在指令裸作時，通過地址總線選擇CPU要操作的數(shù)據(jù)存儲器單元或I/O

設備。它是單向傳輸信息的總線。微處理器的檔次不同，地址總線的數(shù)目不同，一般16位

機有20或24條地址總線，

2）數(shù)據(jù)總線：數(shù)據(jù)總線用來實現(xiàn)從CPU讀出或向CPU寫入數(shù)據(jù)，它是雙向傳輸?shù)目偩€。

微處理器的檔次不同，數(shù)據(jù)總線的數(shù)目不同。16位機有16條數(shù)據(jù)總線，32位機有32條數(shù)

據(jù)總線。

3）控制總線：控制總線用來傳送保證計算機同步和怖調工作的定時信號和控制信號，從

而保證正確地通過數(shù)據(jù)總線傳送各項信息的操作。不同型號的微處理器有不同數(shù)目的控制總

線，旦其方向和用途也不一樣，但幾乎所有的控制總線都與系統(tǒng)的同步有關。一般的微處理

器都有讀出線和寫入線、中斷請求線和中斷響應線、同步（選通或時鐘）信號線、保持及等待

就緒線等。

（2）內(nèi)總線（I—BUS）

內(nèi)總線又稱“系統(tǒng)總線”或“板級總線”，在工控機的機箱內(nèi)用系統(tǒng)總線來實現(xiàn)各模板

插件之間的信息傳輸。系統(tǒng)總線是最重要的總線，常用的系統(tǒng)總線標準有STD總線、ISA/PCI

總線、VME總線等。

（3）外總線（E—BUS）

外總線也稱通信總線，用來實現(xiàn)計算機系統(tǒng)之間或計算機系統(tǒng)與其它系統(tǒng)（如：儀器、

儀表、控制裝置）之間的信息傳輸。它往往借用電子工業(yè)已有的總線標準。通信總線有并行

總線和串行總線兩類。

D并行通信總線

并行總線即在信息傳輸過程中，每次同時傳送一個數(shù)據(jù)字節(jié)。并行總線傳輸速度高，但

抗干擾能力差。??般是用于短距離（數(shù)十米）的快速傳輸。

2）串行通信總線

串行總線即在信息傳渝過程中，每次傳送一個比特Cbit）的信息、。串行總線傳輸速度低，

使用的電纜少，且抗干擾能力強。一般是用于較遠距離的數(shù)據(jù)傳輸。

2.嵌入式PC機及PC/104棧接式總線標準

嵌入式PC機即PC機的CPU和標準的PC機芯片組裝在一個面積很小的印刷電路板上，

制作成嵌入式計算機模塊，選擇適當?shù)哪K組裝起來即可形成一套體積很小的計算機控制系

統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)靠自然通風可正常工作，i般不需要在機箱增加電風扇。

PC/104棧接式總線標準即采用104根信號線，它沒有總線母板，不用插槽滑道，模塊

采用層疊式封裝結構，模塊之間采用棧接方式，它與ISA總線完全兼容，只比ISA總線增加

6根電源線。

（二）局域網(wǎng)傳輸

局域網(wǎng)也稱以太網(wǎng)、CAN網(wǎng)（ControllerAreanetwork的簡稱），自動控制系統(tǒng)中所有

的計算機通過各自的網(wǎng)絡接口板（網(wǎng)卡）直接連到局域網(wǎng)上。每一網(wǎng)卡均有不同的網(wǎng)絡地址,

通過網(wǎng)絡集線器完成信息交換。許多計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的子系統(tǒng)之間均采用雙冗余網(wǎng)絡并聯(lián)的

通信方式。即每一子系統(tǒng)均設置兩塊網(wǎng)卡，每一網(wǎng)卡均采用不同的節(jié)點地址，分別與A網(wǎng)、

B網(wǎng)相連，兩網(wǎng)同時傳輸數(shù)據(jù)保證有?個網(wǎng)卡或?條網(wǎng)絡故障時，不影響系統(tǒng)的通信。

（三）光纖信息傳輸

光纖信息傳輸即用光纖作為網(wǎng)線，每一子系統(tǒng)設置兩塊光通信卡，完成光電信號的轉換,

用光集線器完成信息交換，由于光纖的信息傳輸速度快、抗干擾能力強，因此這種信息的傳

輸方式更加迅速、安全、可靠。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的信息傳輸特別是遠距離傳輸時均采用光纖

傳輸方式。

第二節(jié)JD—1A型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)

一、JD—1A型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的組成

（-）JD-IA型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的體系結構

JDTA型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是北京交通大學微聯(lián)公司研制開發(fā)的分布式計算機控制系統(tǒng)，

也稱集散型測控系統(tǒng)，其特點是分散控制、集中信息管理。系統(tǒng)的體系結構如圖5-16所示:

系統(tǒng)包括人機對話層（也稱操作表示層）、聯(lián)鎖運算層和執(zhí)行層。人機對話層與聯(lián)鎖層

之間采用雙通訊網(wǎng)通信，雙網(wǎng)同時工作，有一網(wǎng)故障時，另一網(wǎng)可保證系統(tǒng)正常通信。聯(lián)鎖

層利執(zhí)行層之間采用外部控制型總線控制器實現(xiàn)了與計算機總線的分離。

系統(tǒng)所用的聯(lián)鎖機、操作表示機和電務維修機可根據(jù)需要選擇不同的規(guī)格和檔次。

聯(lián)鎖機通過兩套故障安全型動態(tài)采集電路采集組合架有關繼電器接點的狀態(tài)，通過雙套

動態(tài)驅動電路輸出對動態(tài)執(zhí)行繼電器的控制信息，并由動態(tài)檢測電路對輸出電壓進行回讀檢

測。

（Zl）JD-lA型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的硬件組成與功能

系統(tǒng)的硬件結構如圖5-17所示，在運轉室，通過車務前臺監(jiān)視器、音箱、輸入設備（鼠

標）等為車站值班員提供操作表示界面。同時在運轉室在可以提供后臺監(jiān)視器，便于車站值

班員監(jiān)視前臺操作及站場運行情況。

在微機室，有聯(lián)鎖A柜、聯(lián)鎖B柜、操作表示機柜、防雷接口柜，以及提供給電務人員

的維修機和終端設備。

如圖5—18、5—19所示，A聯(lián)鎖機柜中包括倒機電路、12V、5V、32V直流電源（供接

口電路、繼電器驅動使用）、聯(lián)鎖微機，以及采集機箱、輸出驅動檢測機箱。

如圖5—20、5-21所示，B聯(lián)鎖機柜中包括操作表示機、維修機、操作機倒機單元以

及不間斷電源UPS。

如圖5—22所示，防雷接口柜包括電源系統(tǒng)、從組合架接口來的配線（帶防雷）以及到

聯(lián)鎖機柜中的采集/驅動配線o

下面分別介紹上、下為機的組成與功能：

1.操作表示機/上位機

本系統(tǒng)的操作表示機簡稱上位機采用雙機熱備的工作方式。上位機A、上位機B、以及

上位機倒機電路都放在上位機柜中。系統(tǒng)運行時，兩臺上位機同時工作，先開啟的為主機，

后開啟的為備機，當主用上位機發(fā)生故障時，自動切換到備用上位機。

主用上位機運行時，接收鼠標操作，向下位機（聯(lián)鎖機）發(fā)送車站值班員的操作命令,

播放語音提示信息。

備用上位機運行時，只能接收下位機傳來的站場狀態(tài)信息，跟蹤顯示站場運行情況、系

統(tǒng)運行情況等，它不能接收操作信息和向下位機發(fā)送操作命令，也不能播放語音提示信息。

操作表示機具有以下功能：

(1)操作功能：它接收車站值班員的按鈕操作信息，將按鈕操作信息通過網(wǎng)絡通信傳送

給聯(lián)鎖機。

(2)顯示功能：它接收來自聯(lián)鎖機的站場狀態(tài)數(shù)據(jù)和提示信息等，控制CRT顯示器或控

制臺顯示站場情況、系統(tǒng)工作狀況、提示信息、報警信息等，對主要的錯誤或故障提供相應

的語音報警。

(3)信息轉發(fā)功能一一將站場狀態(tài)數(shù)據(jù)及提示信息、報警信息、系統(tǒng)狀態(tài)信息等轉發(fā)給

電務維修機。

2.聯(lián)鎖機/下位機

(1)聯(lián)鎖機柜的結構

本系統(tǒng)的聯(lián)鎖機柜采用歐洲標準結構，每個機柜內(nèi)包括工控機箱、直流電源機箱、采集

機箱、輸出驅動及檢測機第。采集、輸出驅動檢測機箱內(nèi)提供接口板插槽，接口板從機箱前

面插入，其面板上設有指示燈，用以觀察設備運行情況以及輸入/輸出接口狀態(tài)，如圖2—3

和2—5所示。

每個機箱有一塊“機箱控制電路板”，對本機箱的輸入或輸出板進行選址。另有一塊I/O

匹配板，提供本機箱的外部控制總線終端匹配。每個機箱后面安裝有一塊I/O母板，用以提

供外部控制總線。輸入或輸出電路板通過機箱插槽插在I/O母板上。機箱對外的連線通過I/O

母板后面的接插件連接。

每?個聯(lián)鎖機柜，必須有?個機箱里用一塊多功能匹配板取代I/O終端匹配板，該板除

了具有終端匹配板功能，還具有對本聯(lián)鎖機柜倒機組合的驅動、采集功能。聯(lián)鎖機柜佗最后

一個機箱，必須插一塊總線匹配板，實現(xiàn)整個外部控制總線的匹配。

（2）聯(lián)鎖機的功能

聯(lián)鎖機完成如下功能：

1）接收操作表示機下發(fā)的操作命令。

2）通過輸入接口電路采集站場狀態(tài)。

3）將接收到的信息進行分析處理一一聯(lián)鎖運算。

4）根據(jù)運算結果，通過輸出接口電路控制組合架繼電器動作。

5）將信號設備的狀態(tài)信息、提示信息、故障報警信息等傳送給操作表示機。

二、JD—1A型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的接口電路

本系統(tǒng)的接口電路的密制原理如圖5—23所示，接口電路由總線轉換板、機箱控制板和

輸入/輸出接口三級電路組成。后兩級電路采用外部控制總線（CRTP總線）方式。外部控制總

線通過插在聯(lián)鎖機箱中的總線控制板（IOBC電路板）與計算機ISA總線交換信息。

從組合架室內(nèi)分線盤到輸入/輸出防雷接口柜之間，以及防雷接口柜到聯(lián)鎖機柜間均通

過32芯電纜相連，防雷接口柜加裝有通道防雷器件。

聯(lián)鎖機和采集、輸出電路相對獨立，I/O電路與聯(lián)鎖機采用光電隔離。外部控制總線可

在15米內(nèi)并行擴展多達16個機箱，每個機箱可插16塊采集板，每板有32個采集單元；也

可插入6組輸出驅動板和可讀檢測板，每組由2塊16路輸出驅動板和一塊32路檢測板固定

組成，可驅動32個控制對象，它能夠提供測試返回信號，由檢測板對輸出電路進行回讀檢

測。

(一)接口電路板的功能與控制原理

1.總線控制電路板

總線控制電路板，也稱總線轉換板(IOBC板)，安裝在聯(lián)鎖機箱內(nèi)，實現(xiàn)ISA總線和CRTP

總線轉換，將輸入電路采集到的信息傳給聯(lián)鎖機，根據(jù)聯(lián)鎖機的控制命令控制輸出電路。

10BC板通過輸入/輸出機箱母板上的64路標準D1N連接器，采用級連方式與所有采集

機箱和輸出機箱相連。

2.機箱控制電路板

機箱背后安裝有I/O母板，I/O母板提供CRTP控制總線。采集板、輸出板、檢測板、

以及I/O匹配板或多功能匹配板都插在I/O母板的機內(nèi)?側，這些電路板都通過16位數(shù)據(jù)

線和CRTP總線交換數(shù)據(jù)。

機箱控制電路板用以對本機箱電路板選址，選中的電路板通過16位數(shù)據(jù)線和CRTP總

線交換數(shù)據(jù)。機箱控制板的板面有工作指示燈，正常工作是ADRI、ADR2、ADR4、ADR8指示

燈不斷閃亮，循環(huán)選址。

3.I/O匹配電路板

每一機箱的I/O母板上插入一塊I/O匹配板，用于實現(xiàn)機箱中CRTP總線的終端也配。

4.多功能匹配電路板

每?個聯(lián)鎖機柜必縝有?個機箱的I/O母板上插入?塊多功能匹配板，它有三項功能:

(1)提供母板總線終端匹配。

(2)控制、采集聯(lián)鎖機柜中的倒機電路。它包括對本聯(lián)鎖機監(jiān)督繼電器JJ、倒機繼電

器DJ的控制，本聯(lián)鎖機JJ、DJ以及切換繼電器QJ的狀態(tài)采集，以及對另一臺聯(lián)鎖機JJ、

DJ、QJ和檢測開關的狀態(tài)采集。

(3)產(chǎn)生本聯(lián)鎖機動態(tài)輸入電路所用的12V動態(tài)方波。

5.總線匹配板

每個聯(lián)鎖機柜的最后一個機箱I/O母板上必須插一塊總線匹配板，用于實現(xiàn)本機柜的

電路板與外部控制總線的匹配。

6.32路輸入采集電路板

采集板用來采集組合架繼電器接點狀態(tài)。一個采集機箱可插16塊采集電路板，每塊輸

入板有32路采集。為提高采集信息的安全性，每個采集唁息都通過兩各采集單元進行采集,

兩路采集結果進行比較，只有結果一致才認為繼電器接點狀態(tài)為1(接點閉合)。因此，相

鄰的兩塊輸入板位置相同的兩采集單元，用于采集相同的繼電器接點，也就是第一塊輸入板

的第一路和第二塊輸入板的第一路采集的是同一接點，以此類推。一個采集機箱最多可采集

（32X8）256個狀態(tài)信息。

根據(jù)接口信息表可確定采集單元與所采集條件的對應關系，采集條件（繼電器接點）接

通，采集板前面指示燈閃爍。采集電路的工作原理如圖5—24所示：

本系統(tǒng)采用安全輸入電路，聯(lián)鎖機控制多功能匹配板產(chǎn)牛.方波脈沖,再經(jīng)由繼電器接點、

32路輸入電路、由聯(lián)鎖機讀回。聯(lián)鎖機只有收到方波脈沖，才判定繼電器接點閉合。采集

電路具有故障一安全性，電路中任何器件發(fā)生故障，均可導致動態(tài)脈沖中斷，從而使設備導

向安全。

為提高輸入電路的可靠性，縮短硬件故障維修時間，輸入電路具備自診斷功能，如果

發(fā)生故障，可精確定位到某塊電路板的某一路，并通過電務維修機記錄卜.來。

每?狀態(tài)信息均采用兩組接點通過32芯電纜經(jīng)由防雷接口柜分別與聯(lián)鎖機A和聯(lián)鎖機

B相連。狀態(tài)信息采集接口框圖如圖5—25所示：

7.16路輸出驅動電路板和32路驅動回讀檢測電路板

輸出驅動板用來輸出對組合架繼電器驅動信息，驅動同讀檢測電路板用來檢測動態(tài)驅動

電路是否工作正常。輸出驅動板和回讀檢測板合用一種機箱。輸出驅動板每板16路，回讀

檢測板每板32路，兩塊輸出驅動板加上一塊塊檢測板形成一個印制板單元組，檢測板置「

中間，并與輸出驅動一一對應。一個輸出檢測機箱可

插6組這樣的印制板，共可驅動（32X6）192個繼電器。根據(jù)車站站場的大小可配置不同

數(shù)量的輸出檢測機箱，形成不同的機箱組成結構。

輸出驅動板的各路輸出與驅動對象對應關系由接口唁息表約定。輸出驅動板前面對應每

一個輸出單元由兩個并排的指示燈，左邊的指示燈點亮表明該路駁動單元有輸出，右邊的指

示燈點亮表示該輸出的驅動有效。因此某一路有輸出時，主機對應的兩個指示燈均點亮，而

備機對應該路輸出左邊的指示燈微亮，右邊的指示燈不亮，即備機假輸出，驅動無效。回讀

檢測板上該路輸出對應的可讀檢測指示燈也同步點亮。輸出電路工作原理如圖5-26所示：

計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)驅動的繼電器均采用JPXCTOOO偏極安全型繼電器。動態(tài)驅動電路的輸

出又可通過回讀檢測電路進行檢測。

16路輸出電路板接收聯(lián)鎖機發(fā)送的動態(tài)方波，再控制動態(tài)驅動電路，驅動電路接收動

態(tài)脈沖，進而產(chǎn)生驅動組合架繼電器動作的直流電平。

如圖5-27所示，由于聯(lián)鎖機A和聯(lián)鎖機B動態(tài)驅動板的兩同名端子要控制同一臺執(zhí)行

繼電器，因此，連接驅動控制線的防雷接II柜的電纜插接端子板相當于一個“三通”，聯(lián)

鎖機A、B的輸出驅動板的每一位輸出線在防雷接口柜的端子板上的一側一一對應封連，另

一側與繼電器接口架端子板相連，這樣將聯(lián)鎖機A、B的輸出并接在一起控制偏極繼電器的

線圈端子4。

如圖5—28所示，由于各繼電器線圈1所接的聯(lián)鎖機A供出的負電源（A+32V條件地）是

檢查了ADJ前接點的條件電源（B機輸出的B+32V條件地檢查了BDJ前接點），而ADJ與BDJ

不可能同時吸起，因此只有主機的驅動端才能輸出有效的驅動電平，而備機不可能產(chǎn)生有效

的輸出。

如果動態(tài)驅動電路故隙，則該路指示燈不亮，此時電務維修機會自動記錄。如果當前聯(lián)

鎖機為主機，則會自動切換至備用聯(lián)鎖機。圖5—28是防雷管的連接圖，圖5—30防雷管短

路監(jiān)督原理電路，從圖中可以看出，進入聯(lián)鎖機柜的每一狀態(tài)信息采集條件線，均接有一個

防雷管，這樣當任一條件線因雷電感應電壓超過防雷管的擊穿電壓時，該條件線將立即接地。

這樣防止高壓進入聯(lián)鎖機柜燒壞電路板。

（二）防雷管短路監(jiān)督

如果某一防雷管被擊穿短路不能恢復，5V電源將使方雷監(jiān)督繼電器J1吸起，同時蜂鳴

器報警。而后，防雷監(jiān)督繼電器J2吸起，向聯(lián)鎖機柜輸入報警信息。

通過測試插空可測出擊穿的防雷管，更換后按卜.更原按鈕使電路亞原。

A(B)采集防雷管短路監(jiān)督電路是對所有A(B)采集防雷管短路進行監(jiān)督，當A(B)采集

防雷管有一個短路并且所采集的繼電器狀態(tài)為勵磁狀態(tài)時，A(B)采集防雷管監(jiān)督電路延時

2秒報警，并把報警信息送到A(B)聯(lián)鎖機，A(B)聯(lián)鎖機接到報警信息后停機，信號值班人員

查找具體哪個防雷管短路時.，必須把防雷柜與組合架之間的連接端子斷開，按一下復原按鈕,

報警停止，電路恢復正常后，把聯(lián)鎖機柜的12V電源正端接到測試孔(一)端，看聯(lián)鎖機柜

采集表示燈哪一個亮，則亮燈單元*1應的防雷管短路?；驍嚅_防雷板與鄰板防雷地環(huán)線，將

測試孔(一)連到被測試板的防雷地端子，測試筆的一端接到測試孔(+),另一端逐個點

防雷管，當被得的防雷板上有防雷管短路時，測試筆上的測試燈亮時，說明此板上防雷管有

短路的，斷開此板上與室內(nèi)分線盤的連接的插頭再逐一測試，當測試筆再次亮燈時，測試筆

所點的防雷管短路。然后用防雷插件最下面的備用防雷管換下短路的防雷管。

(三)繼電器結合電路

為了保證室外信號設備的控制電路基本不變，本系統(tǒng)仍然保留了部分繼電器，組成了相

對定型的繼電器組合，繼電器的名稱和作用與6502基本相同，各種組合所用的繼電器如下:

1.道岔組合：DCJ、FCJ、DBJ、FBJ、SJ、1DQJ、2DQJ

2.進站組合:LXJ、TXJ、LUXJ、ZXJ、YXJ、1DJ、2DJ

3.一方向出站組合：LXJ、DXJ、DJ

4.多方向出站組合：LXJ、DXJ、ZXJ、DJ

5.調車組合：DXJ、DJ

6.軌道區(qū)段：GJ(50Hz或25Hz)

此外還有監(jiān)督聯(lián)鎖機工作和控制上位機、聯(lián)鎖機雙機熱備系統(tǒng)切換的有關繼電器。

有關繼電器的結合電路，結構很簡單，計算機聯(lián)鎖車站道岔控制、信號電燈等執(zhí)行環(huán)節(jié)

的電路與6502電氣集中車站相似，在此就不作介紹了。

三、JD-1A型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的使用與維護

(一)系統(tǒng)的開機與關機

系統(tǒng)的開機順序是：先打開啟聯(lián)鎖機，然后開啟上位機，最后打開維修機。具體步驟如

下：

⑴開啟A、BUPS電源。在電源屏正常供電情況下，按壓UPS的電源按鈕1—2秒，UPS

應正常啟動。

(2)開啟A、B聯(lián)鎖機柜后面的4個空氣開關，即順序打開進入機柜的220V交流電、32V

直流電、12V直流電、5V直流電。

(3)打開運轉室設備電源。

(4)打開A、B聯(lián)鎖機電源。

(5)打開上位機倒機機箱的電源。

(6)打開A、B上位機電源。

(7)打開維修機電源。

當電源屏停止供電后應在5分鐘之內(nèi)關閉系統(tǒng)，其步驟與開機的順序相反。

(二)屏幕提示框顯示含義

屏幕最下一行是信息自動提時框。

1.操作或聯(lián)鎖出現(xiàn)異常的提示框

(1)操作錯誤一一按鈕操作不符合規(guī)定或按鈕配對有誤。

(2)操作無效一一按鈕操作符合規(guī)定，但因條件不滿足而無法執(zhí)行。

(3)進路選不出一一在進路排列過程中，但因條件不滿足而選不出。

(4)進路不能鎖閉一一進路選排完畢，因進路鎖閉條件不滿足而無法鎖閉進路。

(5)信號不能開放一一開放信號的條件不滿足。

(6)信號不能保持一一信號開放后，因保持條件不滿足而不能保持開放。

(7)1燈絲斷絲一一信號機的第一燈絲斷絲(1燈絲繼電器失磁)

(8)2燈絲斷絲一一信號機的第二燈絲斷絲(第2燈泡甩路斷路)

(9)命令不能執(zhí)行一一在進路或道岔鎖閉期間，無法實現(xiàn)的操作命令。

(10)不能自動解鎖一一因某種故障使進路不能自動解鎖。

2.故障報警框一一當發(fā)生燈泡斷絲、熔絲斷絲、道岔擠岔、發(fā)碼故障等情況時，框內(nèi)提

供漢字報警信息。且該框的底色紅、藍交替閃光。

3.延時報警框一一反映人工解鎖等延時時間的變化情況?？騼?nèi)顯示信號名、區(qū)段名和倒

計時信息。

4.聯(lián)機信息框一一反映上位機、聯(lián)鎖機、電務維修機以及上位機與聯(lián)鎖機之間的通信網(wǎng)

狀態(tài)。

(1)上位機：對應兩臺上位機設有兩個顯示方塊，左方塊代表A機，右方塊代表B機。

方塊綠色表示該機處于主控狀態(tài)，方塊黃色表示該機處于熱備狀態(tài)；方塊紅色表示該機處于

脫機或停機狀態(tài)。當方塊的上半部分為紅色時，表示與該機連接的第1通信網(wǎng)失效；當方塊

的下半部分為紅色時，表示與該機連接的第2通信網(wǎng)失效。

(2)聯(lián)鎖機：顯示內(nèi)容及方式與上位機相同。

(3)電務維修機：設一個顯示框。綠色表示該機正常運行，紅色表示該機停止狀態(tài)。

5.系統(tǒng)日時鐘框一一顯示系統(tǒng)內(nèi)部表達當?shù)貥藴蕰r間的時鐘，它不同于卵動計算機工作

的時鐘。該時鐘與標準時間誤差不能超過1分鐘。系統(tǒng)日時鐘的底色不斷變化時，表明上位

機正在運行。

6.電源屏供電框一一反映電源屏當前的供電狀態(tài)

(1)主電源：表示當前是主電源供電；

(2)副電源：表示當前是副電源供電；

(三)電務維修機功能

維修機通過電務維修網(wǎng)與操作表示機相連，接收操作表示機傳來的站場狀態(tài)信息、操作

信息、提示信息、故障信息等。

設在微機室的電務維修終端用來查看各種電務維修信息，電務維修終端包括15■■監(jiān)視器、

鼠標、打印機。所有的實時監(jiān)測信息可保存1個月，在記憶期限內(nèi)可隨時查看和打印杵關記

錄。

電務維修機具體功能如下：

1.實時監(jiān)視系統(tǒng)的運行情況，包括聯(lián)鎖機、輸入/輸出硬件電路、上位機、以及各計算

機間的網(wǎng)絡通信情況

2.實時監(jiān)視、記錄車站值班員操作、車站運行情況.

3.記錄車站信號設備放障，包括道岔失去表示、信號燈泡斷絲等。

4.記錄系統(tǒng)的輸入、瑜出電路硬件故障，包括驅動I可讀錯、輸入電路某路故障、輸出電

路某路故障等等。

5.記錄聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件的運行故障。

6.再現(xiàn)車站值班員操作、車站的運行情況。

7.再現(xiàn)輸入、輸出電路的工作情況。

8.再現(xiàn)故障信息。

9.打印各種紀錄。

10.遠程診斷功能：設有維修中心時，通過電話線和M0DEN,可遠程登錄到車站的電務

維修機，維修中心可以查看系統(tǒng)運行信息、車站運行情況、故障信息，幫助電務人員分析故

障，迅速排除故障。

11.對于配置JDTA微機監(jiān)測的車站，可通過微機監(jiān)測界面查看車站信號設備模擬量的

監(jiān)測信息。

(四)操作表示機的倒機與顯示

本系統(tǒng)的上位機采用雙機熱備系統(tǒng)，由圖2—5可以看此在B聯(lián)鎖機柜中間設有操作表

示機的倒機單元,其面板上有各種指示燈，用來監(jiān)督兩操作表示機的工作狀態(tài),其含義如下:

B機主用指示燈：亮燈,表明B上位機為主機。

A機主用指示燈：亮燈,表明A上位機為主機。

切換檢查指示燈：滅燈,表明A上位機主用，B上位機備用；亮燈，表明B上位機主用,

A上位機備用。

B機運行指示燈：亮燈,表明B上位機驅動的監(jiān)督繼電器吸起，B上位機運行正常。

A機運行指示燈：亮燈,表明A上位機驅動的監(jiān)督繼電器吸起，A上位機運行正常。

電源24V-2指示燈：鳧燈，表明利用第2路24V直流電源供電。

電源24VT指示燈；亮燈，利用第1路24V直流電源供電。

在表示燈的下方設有一個電源開關和三個用來實現(xiàn)對上位機手工切換的開關，功能如

下：

開關l(A-B)：自復開關，當A上位機主用時，按下開關，強制B上位機主用。

開關2(B-A)：自復開關，當B上位機主用時，按下開關，強制A上位機主用。

開關3：兩位式手柄，當A、B上位機正常工作時，置于左邊自動位置時，使A機主用，

A機故障可實現(xiàn)自動切換B機主用。此開關置于右邊B機主用，但B機故障不能實現(xiàn)上位機

的自動切換。

(五)聯(lián)鎖機的的同步與切換

系統(tǒng)的聯(lián)鎖機采用雙機熱備的動態(tài)冗余結構，兩套聯(lián)鎖機互為主備，沒有主次之分。系

統(tǒng)運行期間，兩套聯(lián)鎖機同時接收操作表示機發(fā)送來的控制命令，通過各自的輸入電路采集

站場狀態(tài)，并進行聯(lián)鎖運算。兩套聯(lián)鎖機都根據(jù)聯(lián)鎖機運算結果，控制本機的動態(tài)驅動電路

產(chǎn)生輸出，但只有主機的輸出才與組合架繼電器相連，控制繼電器動作。切換控制電路如圖

5—31所小:

聯(lián)鎖系統(tǒng)通過聯(lián)鎖機柜內(nèi)的倒機電路實現(xiàn)動態(tài)切換。倒機電路包括監(jiān)督繼電器JJ、切

換繼電器QJ、和倒機繼電器DJ。當聯(lián)鎖機上電啟動后，先工作的聯(lián)鎖機的JJ、QJ、DJ均吸

起，作為主機運行。后工作的聯(lián)鎖機的JJ吸起，QJ和DJ落下，作為備機運行。通過機柜

面板上的“主用”、“熱備”指示燈也可以看出聯(lián)鎖機的工作狀態(tài)。

兩套聯(lián)鎖機在運行期間，不但通過自診斷系統(tǒng)驗證本機是否工作正常，還實時交換動

態(tài)信息，相互比較、驗證，判斷本機以及鄰機是否正常工作。如果主機判斷出自身發(fā)生故障,

則通過倒機電路自動切換到備機。假設先打開的是A機，在A機主用期間發(fā)生故障使AJJ

落下，則AQJ和ADJ將順序落下,在BJJ吸起的條件下,BQJ迅速吸起，從而使BDJ立即吸

起，這樣使B機轉為主機。原備機作為主機運行后，故障機器重新啟動。如果備機發(fā)生故障,

則備機重新啟動。在雙機切換和聯(lián)鎖機重新啟動時，不影響整個系統(tǒng)的運行，即實現(xiàn)動態(tài)無

縫切換。

與其它系統(tǒng)不同的是本系統(tǒng)的聯(lián)鎖機的有四種工作狀態(tài)：

1.停機狀態(tài)

聯(lián)鎖機關機掉電或正在重啟、聯(lián)鎖程序未運行，此時聯(lián)鎖機處于停機狀態(tài)。當聯(lián)鎖機

處于停機狀態(tài)時，不執(zhí)行關鎖運算，采集、輸出電路不工作。

2主用狀態(tài)

當聯(lián)鎖系統(tǒng)上電啟動時，先投入運行的聯(lián)鎖機自動進入主機狀態(tài)，在系統(tǒng)運行期.間，

兩套聯(lián)鎖機通過自診斷和互診斷機制，判斷系統(tǒng)是否工作止常，在主機有故障且備機處于熱

備狀態(tài)的同時，才會切換到備機。原備機作為主機維持系統(tǒng)繼續(xù)運行。只有運行于主機狀態(tài)

的聯(lián)鎖機才能最終驅動組合架繼電器。此時，聯(lián)鎖機柜上的“主用”指示燈點亮。

3.熱備狀態(tài)

聯(lián)鎖機上電啟動后，采集到另一套聯(lián)鎖機已處于主用狀態(tài)的前提下，經(jīng)自診斷、互診斷,

認為本機無故障，且與主機的動態(tài)信息同步后，才能進入熱備工作狀態(tài)。

當備機處于熱備工作狀態(tài)時，接收上位機的操作命令、采集站場狀態(tài)、進行聯(lián)鎖運算，

但聯(lián)鎖運算結果只能“假輸出”，不能驅動組合架的繼電器。此時，聯(lián)鎖機柜上的“熱備”

指小燈點亮。

4.同步校核狀態(tài)

同步校核狀態(tài)是備機由停機狀態(tài)向熱備狀態(tài)過渡的中間狀態(tài)。當??套聯(lián)鎖機作為主機

運行后，另一套聯(lián)鎖機上電啟動，經(jīng)自診斷無誤后，開始運行聯(lián)鎖程序，接收上位機傳來的

操作命令、采集站場狀態(tài)、進行聯(lián)鎖運算，此時這套聯(lián)鎖機處于同步校核狀態(tài)。

處于同步校核狀態(tài)的聯(lián)鎖機還要向主機請求同步，當和主機建立通信，并且本機的聯(lián)鎖

動態(tài)信息與主機完全一致時，才可進入熱備狀態(tài)。

必須注意，當備機停機或備機僅處于“同步校核狀態(tài)”時，不能人為地切換主機，否

則將會導致已開放信號突然關閉、站場道岔全部鎖閉等嚴重后果。

四、JD-1A型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的故障分析與處理

系統(tǒng)設備復雜，故障的類型很多，下面從供電、顯示、操作、通信、聯(lián)鎖機和接口設

備等幾個方面對設備的故障進行分析）

（一）供電故障

1.UPS面板指示說明

為監(jiān)督系統(tǒng)的供電，保證在主副電源切換等短時間掉電時給系統(tǒng)提供穩(wěn)定的220V電源,

使系統(tǒng)正常工作，設置了兩套UPS電源。在LPS的面板上設置.了指示燈，如圖5—32所示：

其亮燈的意義如下:

(1)輸入顯示燈：表示系統(tǒng)由電源屏正常供電。

(2)負載容量顯示燈：共5個燈，顯示負載從UPS獲取的電力達到UPS完全容量的百分

比。每一個燈代表完全容量的20%。

(3)電池充電量指示燈：共5個指示燈顯示UPS電池當前已充電水平達到電池