高速铁路车站计算机联锁系统是如何保证行车安全的？

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高速铁路车站计算机联锁系统是如何保证行车安全的？

车站计算机联锁系统是高速铁路信号系统的核心设备之一。它通过软件运算代替传统的继电联锁电路，完成道岔、信号机和轨道电路之间的联锁控制。对于电务维护人员来说，理解其基本原理、分层架构和冗余结构，是掌握设备维护和故障处理的基础。本文围绕高速铁路车站计算机联锁系统的原理与架构，梳理核心知识点，并配套自测题供学习参考。

一、计算机联锁的基本原理与系统组成

计算机联锁系统通过信息输入、联锁运算和信息输出三个环节实现联锁控制。系统运行时，操作输入通道将车站值班员的操作信息，状态输入通道将现场信号机、道岔、轨道电路等设备的状态信息，转换为二进制代码送入计算机。计算机按照联锁程序对这些信息进行分析处理和逻辑运算，运算结果形成对信号设备的控制信息和各种表示信息。控制信息通过输出通道控制道岔转换和信号显示，表示信息则通过表示输出通道驱动显示器显示站场状态。

与传统的继电联锁相比，计算机联锁采用计算机和软件实现联锁逻辑，取代了庞大的继电器组合架，具有体积小、功能强大、易于扩展和维护方便等优势。系统具备自诊断功能，故障定位可精确到板卡级别。

计算机联锁系统的硬件主要由人机对话设备、联锁控制计算机系统（主机）、输入输出通道与接口、继电器结合电路及其监控对象（信号机、道岔、轨道电路）等部分组成。

二、系统分层架构

现代计算机联锁系统普遍采用分层设计，一般分为三个层次：

操作表示层（人机界面层）：负责人机交互，接收操作命令并显示站场状态。

联锁逻辑层（联锁运算层）：完成核心联锁逻辑运算，是系统的核心。

执行层（采集驱动层）：实现现场设备状态的采集和控制命令的输出。

各层之间通过高速网络进行数据交换。这种分层设计使系统结构清晰，各层功能明确，便于维护和故障定位。

三、冗余结构类型

为提高可靠性和安全性，计算机联锁系统普遍采用多重冗余技术，常见的有双机热备、三机表决和二乘二取二结构。

双机热备：上位机和联锁机采用一主一备方式，故障时自动切换，切换过程不影响正常作业。

三机表决：三个模块同时运行，通过表决器对三个模块的输出进行比较，取多数一致的结果作为最终输出。

二乘二取二结构：这是当前主流的安全冗余结构，由两套完全相同的二取二子系统构成。二取二的含义是一套子系统上集成两套CPU，两CPU严格同步并实时比较，只有双机运行一致时才对外输出运算结果。二乘二的含义是用两套完全相同的二取二子系统构成双机并用或热备系统。每一子系统内部为安全性冗余控制，两子系统形成可靠性冗余控制。这种结构既提高了系统的可靠性，又提高了系统的安全性。

四、主流系统制式

资料中介绍了三种主流系统制式，现场维护时应根据本站实际设备型号掌握对应结构。

TYJL-ADX型：采用二乘二取二安全冗余结构，具有时钟级同步技术。系统由联锁主机、区域执表机、监控机、车务控制台、电务维修终端等组成。联锁机笼采用浮空地设计，与大地完全隔离，避免来自大地的耦合干扰。系统内部采用光纤环网连接方式，双系并行工作，互为热备，可实现无缝切换。联锁机具有四种工作状态：待机状态、主系状态、从系状态和故障状态。系统启动时，先上电的一系自动成为主机，后上电的联锁机作为备机与主机通信并实现同步。主机发生故障时自动停止通信，备机立即升为主机继续工作。

DS6-K5B型：采用三重系设计，包括人机界面层、联锁运算层和执行控制层。人机界面层由控显分机构成，采用标准工业控制机，硬件上为双机热备。联锁运算层由并列两重系组成，每系都具有故障安全型的主机模块。执行控制层包括电子终端和继电器控制电路。电子终端采用故障安全型双CPU构成的智能控制器，具有二重系结构。输出电路严格遵循故障导向安全原则设计，驱动采用静态方式，可直接驱动安全型继电器。

iLOCK型：采用二取二安全结构，并增加独立的故障安全校验CPU，运用NISAL专利技术。系统由联锁处理子系统、人机界面子系统、值班员台子系统、诊断维护子系统、冗余网络子系统和电源子系统六大部分组成。联锁处理子系统采用二乘二取二结构，A、B两系的输出采用并行工作方式，硬件电路保证即使一系的驱动电路故障，也不会影响另一系的安全输出。系统具有全面冗余能力，包括N+1热冗余的操作员台、冗余联锁机、双网和双UPS等。

五、主机的工作分工

主机是计算机联锁系统的核心，分为上位机和下位机。

上位机（操作表示机）接收车务人员的操作命令，将操作信息通过网络通信传给联锁机；接收来自联锁机的状态信息和提示信息，控制显示器显示系统及监控对象的状态；将各种表示信息、报警信息及时转发给电务维修机。上位机采用双机热备工作方式，主用上位机故障时自动切换到备用上位机。需要注意，备用上位机运行时，只能接收下位机传来的站场状态信息，不能接收操作信息和向下位机发送操作命令。

下位机（联锁处理机）接收上位机下发的操作命令，通过输入接口采集现场信号设备的状态信息，对输入的信息进行逻辑处理和联锁运算，根据运算结果通过输出接口电路控制组合架的继电器动作，并将现场信号设备的状态信息、提示信息、报警信息等及时传给上位机。

📝 自测题

一、单选题

1. 计算机联锁系统实现联锁控制的基本环节是（ ）。
A. 信息采集、信息传输、信息显示
B. 信息输入、联锁运算、信息输出
C. 操作输入、状态输入、表示输出
D. 命令接收、逻辑判断、继电器动作

2. 计算机联锁系统中，完成核心联锁逻辑运算的层次是（ ）。
A. 操作表示层
B. 联锁逻辑层
C. 执行层
D. 采集驱动层

3. 二乘二取二结构中，一套子系统上集成两套CPU，两CPU严格同步并实时比较，只有双机运行一致时才对外输出运算结果，这体现了（ ）。
A. 可靠性冗余控制
B. 安全性冗余控制
C. 双机热备控制
D. 三机表决控制

4. TYJL-ADX型计算机联锁系统联锁机笼采用的设计方式是（ ）。
A. 浮空地设计，与大地完全隔离
B. 直接接地设计，保证设备安全
C. 屏蔽接地设计，防止电磁干扰
D. 等电位设计，消除电位差

5. TYJL-ADX型系统启动时，先上电的一系和后上电的联锁机分别处于什么状态？（ ）
A. 先上电的一系为主机，后上电的为备机
B. 先上电的一系为备机，后上电的为主机
C. 两系均为主机，并行工作
D. 两系均为备机，等待切换

6. DS6-K5B型系统中，电子终端采用的智能控制器结构是（ ）。
A. 单CPU结构
B. 双CPU故障安全型结构
C. 三CPU表决结构
D. 四CPU冗余结构

7. iLOCK型系统中，增加独立的故障安全校验CPU所运用的技术是（ ）。
A. 时钟级同步技术
B. NISAL专利技术
C. 光纤环网技术
D. 静态驱动技术

8. 计算机联锁系统的上位机采用双机热备工作方式，备用上位机运行时（ ）。
A. 可以接收操作信息并向下位机发送操作命令
B. 只能接收下位机传来的站场状态信息，不能接收操作信息和向下位机发送操作命令
C. 可以接收操作信息，但不能向下位机发送操作命令
D. 可以向下位机发送操作命令，但不能接收操作信息

9. 计算机联锁系统的下位机的主要功能不包括（ ）。
A. 接收上位机下发的操作命令
B. 通过输入接口采集现场信号设备的状态信息
C. 控制显示器显示站场状态
D. 根据运算结果通过输出接口电路控制组合架的继电器动作

10. 二乘二取二结构中，两套完全相同的二取二子系统构成双机并用或热备系统，每一子系统内部为安全性冗余控制，两子系统形成（ ）。
A. 安全性冗余控制
B. 可靠性冗余控制
C. 故障导向安全控制
D. 静态驱动控制

二、多选题

11. 与传统的继电联锁相比，计算机联锁系统具有的优势包括（ ）。
A. 体积小
B. 功能强大
C. 易于扩展
D. 维护方便

12. 现代计算机联锁系统的分层设计包括（ ）。
A. 操作表示层
B. 联锁逻辑层
C. 执行层
D. 通信网络层

13. 关于二乘二取二结构，下列说法正确的有（ ）。
A. 由两套完全相同的二取二子系统构成
B. 每一子系统内部为安全性冗余控制
C. 两子系统形成可靠性冗余控制
D. 系统Ⅰ或系统Ⅱ只要有一个系统正常输出即可保障整个系统正常工作

14. TYJL-ADX型计算机联锁系统的组成包括（ ）。
A. 联锁主机
B. 区域执表机
C. 监控机
D. 车务控制台

15. iLOCK型计算机联锁系统的组成部分包括（ ）。
A. 联锁处理子系统
B. 人机界面子系统
C. 诊断维护子系统
D. 冗余网络子系统

三、判断题

16. 计算机联锁系统通过软件实现联锁逻辑，取代了传统的继电联锁电路。（ ）

17. 计算机联锁系统的表示信息通过输出通道控制道岔转换和信号显示。（ ）

18. 双机热备方式中，主用上位机故障时自动切换到备用上位机，切换过程不影响正常作业。（ ）

19. DS6-K5B型系统的输出电路驱动采用动态方式，可直接驱动安全型继电器。（ ）

20. iLOCK型系统联锁处理子系统中，A、B两系的输出采用并行工作方式，硬件电路保证即使一系的驱动电路故障，也不会影响另一系的安全输出。（ ）

📎 参考答案

*** 付费内容 ***

参考资料：高速铁路车站计算机联锁系统维修技术规范、计算机联锁讲义（修改）

引用依据：
已审核知识库编号：KB-DW-41C2DC5C、KB-DW-714A072F


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jackyer

主帖把三种主流制式的冗余结构梳理得比较清楚，但自测题第13题D项值得商榷。二乘二取二的双系输出并非简单“一个系统正常即可”，两系之间还有同步和比较关系，单系正常时能否维持整个系统工作，要看具体制式的降级策略，不能一概而论。另外第17题判断题，表示信息是驱动显示器，控制信息才控制道岔和信号，题干表述有误。建议学习时把三种制式的冗余逻辑对比着记，尤其是二取二内部双CPU比较和两系之间的切换条件，这是现场判断故障影响范围的关键。