計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖及發(fā)展與功能分析.doc

題目：計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)展與功能分析姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 院 系： 2016年11月計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)展與功能分析目錄一、 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的歷史與發(fā)展3（一）聯(lián)鎖設(shè)備的發(fā)展歷史3（二）各國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)展。4二、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的結(jié)構(gòu)與功能5(一)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)特點(diǎn)5（二）計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的功能86計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)展與功能分析計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)展與功能分析張寧摘要： 簡(jiǎn)述了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)展歷史，各國(guó)計(jì)算機(jī)連鎖的研究與使用情況。對(duì)計(jì)算機(jī)連鎖的功能結(jié)構(gòu)以及特性方面進(jìn)行分析總結(jié)。關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖; 現(xiàn)狀; 發(fā)展；功能Abstract：Introduced the development history of computer interlocking, national research and use of computer interlocking. The function structure and the characteristics of computer chain aspects carries on the analysis summary.Keywords：railway signal; computer interlocking system; present application situation; development 引 言 為滿足我國(guó)鐵路電務(wù)事業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的需要,新時(shí)期要積極發(fā)展車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù).計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)不是傳統(tǒng)的孤立的信號(hào)控制系統(tǒng),而是信號(hào)安全綜合控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和綜合運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng),它的功能也因超出了車站信號(hào)安全控制設(shè)備的概念范疇而得以多方面的拓展.1、 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的歷史與發(fā)展 （一）聯(lián)鎖設(shè)備的發(fā)展歷史 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)展過程。可分為機(jī)械、電氣、微機(jī)聯(lián)鎖三個(gè)階段。1856年英格蘭的布列克勒葉?阿姆斯（BrickloyerArms）車站裝設(shè)由薩克斯倍（Saxby）首創(chuàng)薩式聯(lián)鎖機(jī)是機(jī)械聯(lián)鎖的開始，機(jī)械聯(lián)鎖是最古老的聯(lián)鎖方式。在機(jī)械聯(lián)鎖中信號(hào)機(jī)與道岔的控制桿相互鎖閉，聯(lián)鎖關(guān)系遵循因果關(guān)聯(lián)原則或者相關(guān)進(jìn)路原則。直接控制動(dòng)作設(shè)備，屬于硬閉鎖，后來(lái)在長(zhǎng)時(shí)間年內(nèi)一直占領(lǐng)主導(dǎo)地位的集中式機(jī)械聯(lián)鎖控制系統(tǒng)就是在傳統(tǒng)機(jī)械聯(lián)鎖的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的。1927年基于布線邏輯的繼電聯(lián)鎖控制系統(tǒng)問世。電氣與機(jī)械聯(lián)鎖不同的是，繼電器聯(lián)鎖的聯(lián)鎖邏輯由繼電電路實(shí)現(xiàn)，道岔和信號(hào)機(jī)不再由操縱桿控制，而完全由繼電聯(lián)鎖控制系統(tǒng)自動(dòng)完成道岔和信號(hào)機(jī)的安全控制。電器設(shè)備控制動(dòng)作設(shè)備，屬于軟閉鎖；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，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3C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)備的主要發(fā)展方向。 （二）各國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)展。 1、英國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖：計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖在英國(guó)又稱為固體聯(lián)鎖（ Solid State Interlocking, 簡(jiǎn)稱 SSI）。1985年，SSI系統(tǒng)第一次在明斯頓車站正式使用。該系統(tǒng)采用分散三級(jí)控制方式，為了保證系統(tǒng)的安全性和可靠性采用三取 二表決的模式。系統(tǒng)中參與表決的模塊運(yùn)行單套軟件，每一模塊與 其他兩個(gè)模塊的運(yùn)算結(jié)果相比較以校驗(yàn)自身的運(yùn)算結(jié)果。目前，SSI系統(tǒng)已在國(guó)內(nèi)外數(shù)十個(gè)車站安裝使用。 2、瑞典計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖：瑞典計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的典型產(chǎn)品有EBILOCK850系統(tǒng)和20世紀(jì)90 年代初期開發(fā)的EBILOCK950系統(tǒng)控制電路、軌道繼電器均采用無(wú)接點(diǎn)方式的功能塊，采取雙機(jī)熱備、單擊運(yùn)行雙套軟件來(lái)提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和安全性。 3、日本計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖：日本的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖最早開通于1985年，至今已安裝使用了200 多個(gè)車站。日本研制的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖產(chǎn)品主要有SMILE I II III 型 和K N型五種類型，主要生產(chǎn)廠家是日本信號(hào)公司、京山制作所和大同信號(hào)公司。 4、德國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖：德國(guó)于1979年決定研制計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖。西門子公司以SIMIS系統(tǒng) 為核心構(gòu)成車站聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，第一套系統(tǒng)于1985年在慕尼黑 米騰瓦爾特區(qū)段的姆爾瑙站交付使用。SIMIS系統(tǒng)從早期的SIMISB型（ 8080 CPU）、SIMIS-C型（ 8085 CPU）、SIMIS3116、 SIMIS3126、SIMIS-E型（ 80386 CPU）、SICAS型已發(fā)展到目前正在開發(fā)的SIMIS-W型。 5、美國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖：美國(guó)開發(fā)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖產(chǎn)品主要有通用信號(hào)公司（ GRS）的 V IP安全型系統(tǒng)和聯(lián)合道岔與信號(hào)公司的Microlock系統(tǒng)兩種。這兩 種制式大部分用在單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)的安全性則由主機(jī)系統(tǒng)中的 “安全邏輯”得到保證。目前VIP系統(tǒng)已安裝了數(shù)十個(gè)車站, Microlock系統(tǒng)也正式投入使用。 6、中國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖：國(guó)內(nèi)對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的研究開始于 20世紀(jì) 80年代 ,進(jìn)入 90年代后 ,隨著與發(fā)達(dá)國(guó)家在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)上的交流增多和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展 ,計(jì) 算機(jī)聯(lián)鎖進(jìn)入快速發(fā)展階段. 鐵科院通號(hào)所、通號(hào)公司設(shè)計(jì)院、北京交大、卡斯柯等單位相繼開發(fā)出 具有不同特點(diǎn)的單機(jī)、雙機(jī)熱備、三取二和二乘二 取二等計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) ,至“九五”期末 ,全路共裝 備了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) 438個(gè)車站 (場(chǎng) ) 。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(jì)算機(jī)聯(lián)鎖 ,在此期間 ,車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)獲得了更快的發(fā)展 ,計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖可靠性、安全性進(jìn)一步 提高 ,進(jìn)入了以技術(shù)為依托 ,面向市場(chǎng)和服務(wù) ,從實(shí) 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(kuò)大應(yīng)用的新的發(fā)展階段。 二、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的結(jié)構(gòu)與功能 (一)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)特點(diǎn) 1.系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的可靠性冗余結(jié)構(gòu) (1)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性 ：系統(tǒng)在規(guī)定的時(shí)間和條件下完成規(guī)定功能的能力。(2)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性冗余結(jié)構(gòu)：為了使系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)達(dá)到或者超過目標(biāo)值而采取的冗余結(jié)構(gòu)。可靠性冗余結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)的安全性冗余結(jié)構(gòu) (1)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全性 當(dāng)系統(tǒng)的任何部分發(fā)聲故障時(shí)，其后果不會(huì)導(dǎo)致人身傷亡或者財(cái)產(chǎn)的重大損失的性能。 (2)雙機(jī)比較的安全性冗余結(jié)構(gòu)的原理：在極短的時(shí)間間隔內(nèi)，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)同時(shí)出錯(cuò)并 且錯(cuò)誤呈現(xiàn)同一種模式的概率幾乎為零。安全性冗余結(jié)構(gòu)圖 三取二冗余結(jié)構(gòu)圖 (1)同步運(yùn)行問題 要求嚴(yán)格同步，但單一時(shí)鐘源危險(xiǎn)性大，多采 用三個(gè)時(shí)鐘強(qiáng)制同步 (2)表決器問題 表決器應(yīng)具備更高數(shù)量級(jí)的可靠性與安全性。 （3）故障機(jī)的及時(shí)切離與及時(shí)修復(fù)問題 及時(shí)確認(rèn)故障位置并將其切離，同時(shí)修復(fù)。三取二冗余結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)2. 系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)要求：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)或?qū)崟r(shí)調(diào)度程序支持下的多任務(wù)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。 基本結(jié)構(gòu)分類 （1） 系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)分類 （2） 冗余結(jié)構(gòu)分類 （3） 聯(lián)鎖數(shù)據(jù)的組織形式 聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)的編碼 為符合故障安全，采用多元編碼 設(shè)計(jì)安全的邏輯量，要取碼距大的相間碼 數(shù)據(jù)傳輸 距離遠(yuǎn)時(shí)，采取串行數(shù)據(jù)傳輸方式 傳輸數(shù)據(jù)包括：邏輯量、數(shù)字量、地址數(shù)據(jù)等 避錯(cuò)與容錯(cuò)相結(jié)合來(lái)克服出錯(cuò) 可靠的器件，抗干擾的介質(zhì)，嚴(yán)格的工藝 采用差錯(cuò)控制技術(shù)，（n，k）分組碼，增加冗余 靜態(tài)數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu) 進(jìn)路建立應(yīng)指明其特性和有關(guān)監(jiān)控對(duì)象的特征及其數(shù)量總進(jìn)路表 將一個(gè)車站的全部進(jìn)路的進(jìn)路表匯總在一起 進(jìn)路搜索程序 解決總進(jìn)路表龐大，數(shù)量大，方便修改 減少人工錯(cuò)誤與工作量 需要靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)站場(chǎng)形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 站場(chǎng)形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)比總進(jìn)路表數(shù)據(jù)庫(kù)小，利于檢測(cè) 結(jié)構(gòu)由節(jié)點(diǎn)鏈接而成，修改只需地址，不 需要改物理存儲(chǔ)區(qū)，適于改建與擴(kuò)建 結(jié)構(gòu)是節(jié)點(diǎn)的鏈接表，節(jié)點(diǎn)類型有限，內(nèi)容和容量是不變的，只是在邏輯上有序，具體物理地址是無(wú)序的。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)及其結(jié)構(gòu)操作輸入變量 反映操作人員操作動(dòng)作的開關(guān)量 其在變量表中邏輯地址與它的輸入通道地址一一對(duì)應(yīng) 作用：形成操作命令；作為表示信息的原始數(shù)據(jù)以及檢測(cè)系統(tǒng)的記錄內(nèi)容 狀態(tài)輸入變量 反映監(jiān)控對(duì)象狀態(tài)的變量 采取雙通道輸入方式，保障安全性 狀態(tài)變量應(yīng)周期地及時(shí)刷新 RAM中的基本組織方式表示輸出變量 指向控制臺(tái)、表示盤或屏幕顯示器提供的變量 控制變量 指控制信號(hào)和道岔的變量 兩套程序產(chǎn)生雙份控制變量 中間變量 聯(lián)鎖程序執(zhí)行過程中產(chǎn)生的一些變量 （二）計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的功能計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)不僅具備繼電器聯(lián)鎖設(shè)備的連鎖控制功能，而且利用計(jì)算機(jī)的快速信息處理功能，存儲(chǔ)能力和聯(lián)網(wǎng)能力，可方便的實(shí)現(xiàn)繼電器連鎖設(shè)備難以實(shí)現(xiàn)的功能。1. 聯(lián)鎖控制功能計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的聯(lián)鎖功能與繼電式電氣集中相同，能根據(jù)車站行車安全的需要在規(guī)定聯(lián)鎖條件和規(guī)定的時(shí)序下自動(dòng)對(duì)進(jìn)路、信號(hào)和道岔實(shí)行監(jiān)控。2. 顯示功能計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)采用大屏幕顯示器取代示盤，可以向操作人員提供更加豐富直觀的顯示信息。3. 記錄存儲(chǔ)和故障檢測(cè)診斷功能利用計(jì)算機(jī)的信息存儲(chǔ)能力和存儲(chǔ)容量大的優(yōu)點(diǎn)，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)維護(hù)、行車管理自動(dòng)化奠定了基礎(chǔ)。4. 綜合功能利用標(biāo)準(zhǔn)化的通訊接口板，網(wǎng)絡(luò)接口板以及通訊規(guī)程，可直接與現(xiàn)代化信息處理系統(tǒng)相連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。結(jié) 束 語(yǔ)自1978年瑞典首次運(yùn)用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖至今，隨著計(jì)算機(jī)、通信、控制三大技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)不斷提高。對(duì)于我國(guó)這樣的鐵路大國(guó)來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，相信隨著鐵路運(yùn)輸需求的不斷增加，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)也將隨之繼續(xù)發(fā)展完善。參考文獻(xiàn)趙志熙 . 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)技術(shù) . 北京：中國(guó)鐵道出版社，1999.9謝保鋒 .車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展 . 鐵道科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所 ,北京 100081