Technological Innovation技术创新铁路信号计算机联锁技术介绍李佳蔚(中铁十四局集团电气化工程有限公司，济南250014)摘要：阐述计算机联锁技术的原理结构，详细说明当前我国铁路信号施工技术中广泛应用的几种计算机联锁主流技术，展望计算机联锁技术的未来发展趋势。关键词：计算机联锁；铁路通信；信号Abstract:This paper elaborates the principle of computer interlocking technology,and analyzes severalmain computer interlocking technologies which are widely used at present in the railway signal constructiontechnology in China.And then looks forward to the developing trend of computer interlocking technologies.Keywords:computer interlocking;railway communication;railway signalD0:10.3969j.issn.1673-4440.2011.05.006时钟中断管理程序、表示信息采集及信息处理程1概述序、操作命令输入及分析程序、选路及转岔程序、随着微电子技术、计算机科学和现代控制理论信号开放程序、解锁程序和站场彩色监视器显示程的发展，特别是可靠性和容错技术的提高，使铁路序模块等。信号联锁控制系统在经历了以机械、机电、继电等计算机联锁系统的功能包括如下几点。传统技术手段组成的系统后，正向今天的以微电子、1)联锁逻辑运算：接收ATS或车站值班员的计算机和现代控制技术为基础组成的系统发展。进路命令，进行联锁逻辑运算，实现对道岔和信号计算机联锁首先于1978年在瑞典哥德堡投人运用，机的控制。后在世界各国推广使用。1991年11月19日，中国2)轨道电路信息处理：处理列车检测功能的输铁路干线上第一个计算机联锁系统在广深线红海站出信息，以提高列车监测信息的完整性。开通，从此我国铁路信号进入了计算机联锁时代。3)进路控制：设定、锁闭和解锁进路。计算机联锁是一种由计算机及其他电子、电4)道岔控制：解锁、转换和锁闭道岔。磁器件组成的具有故障一安全性能的实时控制系5)信号机控制：确定信号机的显示。统。计算机联锁系统由相关硬件和软件设备构成。2计算机联锁系统结构组成硬件设备包括联锁计算机（完成联锁和显示功能）、安全检验计算机（实现检验联锁计算机的运行情计算机联锁控制技术是实现以进路控制为主要况，发现故障可导向安全)、彩色监视器、微型集内容的联锁控制系统。联锁控制系统是以色灯信号中操纵台、安全继电输入输出接口柜、计算机联锁机、动力转辙机和轨道电路作为室外3大基础设备，专用电源屏以及现场信号机、转辙机、轨道电路等以电气设备或电子设备实现联锁功能对轨道区段状室外设备。软件设备是实现进路、信号机和道岔相态、信号状态和道岔状态进行检测，并对信号机和互制约的核心部分，由两部分组成：一是参与联锁道岔实施控制的系统。根据系统各部分功能，一般运算的车站数据库，二是进行联锁逻辑运算，完成的计算机联锁系统结构，如图1所示。联锁功能的应用程序。车站数据库包括车站赋值计算机联锁的操作方法与继电联锁相似，由于表、车站联锁表、按钮进路表、车站显示数据等。它实现了从有接点到无接点的变革，操作人员办理应用程序由多个程序模块组成，即系统管理程序、进路时，只需先按进路始端钮，再按进路终端钮即20铁路通信信号工程技术(RSCE)2011年1g月：第8卷第期Technological Innovation技术创新可完成。此时计算机就执行操作输入程序和联锁处锁系统内部各模块之间的相互通信。如上位机与联理程序。根据输入的按钮代码，从进路矩阵中找出锁机通信、上位机之间通信、上位机与电务维修机相应的进路，然后检查是否符合选路条件，只有完之间的通信等。最新研制的计算机联锁系统目前都全满足选路条件后，程序才能转入选路部分。之后，已使用快速以太网进行通信。例如：北京卡斯卡公先检查对应道岔是否在规定位置，再将需要变换位司研制的CIS-1型计算机联锁的上位机以及联锁置的道岔转换位置，接着锁闭进路，并建立对应的机、电务维修机之间使用100M的双绞线快速以太运行表区四。网进行通信。北京交大微联公司研制的EI32-JD型人机交互设备人机交计算机联锁的联锁机与驱动采集机间采用双环的光互层缆进行通信。目前光纤以太网正在开始大规模应用。3)现场总线通信计算机联锁机构联锁层由于现场总线传输速度快，响应时间短等优点，Can总线、Profibus总线也开始在铁路计算机输入输出接口联锁系统中应用。例如HOLLiAS VSI2002型计算机联锁系统的联锁主机与I/O系统的通信就采用了Profibus一DP通信协议。现场总线支持远程操作，轨道电室外设备为区域联锁系统的应用奠定了基础)。4可靠性技术图1计算机联锁控制结构在执行信号开放程序中，是根据运行表区内容，为了提高系统可靠性指标，在长期的研究中发连续不断地检查各项联锁条件，条件满足后信号机展了两类可靠性技术。一类是防止和减少故障发生才能开放。当列车进人信号机后方，信号机即自动的技术，叫做避错技术，另一类是当系统的某部分关闭，随着列车的运行，进路可顺序逐段解锁。发生故障时，系统仍能保持正常工作的技术，称之为容错技术。计算机联锁控制系统采用避错和容错3计算机联锁系统通信方式技术来保证系统的可靠性。其中避错技术分为硬件计算机联锁系统不仅要具有高度的安全性、可避错和软件避错，硬件避错主要是选择并使用高可靠性、可用性，还要有快速、强大的数据处理能力，靠性的元部件来组成计算机联锁控制系统，并充分计算机联锁系统内部各模块之间以及计算机联锁和考虑到其中环境因素，从而提高系统整体的可靠性，其他系统之间要相互传输大量数据，协同工作，因软件避错最基本原则是减少软件中的缺陷，确保软此，各种通信方式在计算机联锁及相关系统中得到件不出错。常用的软件避错技术有：开展软件工程、了大量的运用。其中最主要的有以太网通信、串口加强软件可靠性管理、优化程序设计，强化程序验通信、现场总线通信等。证等。对于计算机联锁控制系统的容错技术，是通1)串口通信过系统各部分之间冗余来实现的。主要通过以下3串口通信具有使用线路少、成本低的特点而得个层次来实现。到了广泛的应用。串口通信常应用在计算机联锁与1)系统级保障技术其他相关系统之间的通信以及联锁机之间的相互通为完成系统的可靠性保证，在计算机联锁控制信中。如TYJL一2型计算机联锁的联锁机之间就采系统设计时采用冗余可靠性结构配置。目前主要研用了RS-485串口通信方式。究和使用有两种：三取二静态冗余结构和双机热备2)以太网通信动态冗余结构。以太网是当今局域网中采用的最通用的通信协2)设备级保障技术议标准。在计算机联锁系统中主要应用在计算机联包括硬件、软件和数据可靠性保障。硬件可靠Technological Innovation技术创新性保障技术主要包括故障检测和故障屏蔽技术。软有限公司研制的双机热备系统，它采用最新的计算件可靠性保障则包括容错设计基本技术、容错算法机、总线、网络技术，实现了一套性能可靠、具有以及减少程序失控的编程技术等。此外，为了提高“故障一安全”性能、功能完善、操作简单、维护软件设计可靠性，还可在程序设计过程中采取程序方便的车站计算机联锁系统。CIS-1型计算机联锁失控的捕捉技术，将容错设计体现在接口软件的设系统是从原美国GRS公司（现阿尔斯通集团交通运计过程中，包括I/O接口设计和模拟量接口设计输部所属美国公司)引进的VPI型计算机联锁系统等。数据可靠性保障，实质上实现数据的容错，即作为基础，结合中国铁路运输的技术条件和当今世对检验码和纠错码的应用。利用编码技术进行检错界快速发展计算机网络技术，开发研制的能够满足和纠错，是一种基于信息冗余的容错技术。使用冗大、中型铁路站场需要，并能与其他计算机系统平余校验位可以有效实现。台进行联网的新一代计算机联锁系统，广泛适用于3)网络通信保障技术400组联锁道岔以下的铁路车站。通过链路的冗余、节点的冗余、通信协议的冗三取二计算机联锁系统采用三重系的容错计余来提高整个局域网的可靠性。算机，具有更高的可靠性、安全性和可用性。包括TYJL-TR9、TYJL-ECC和DS6-20型计算机联5主要联锁系统介绍锁系统。TYJL-TR9型计算机联锁系统也是铁道部我国计算机联锁系统经过多年的发展，目前已科学院产品。与TYJLⅡ型系统相比，最大区别在经成为铁路信号领域的重要设备，也关系到列车安于从输入模块、主处理模块到输出模块全面实现三全稳定运行。目前国内市场上各种类型的计算机联重系统，以保证系统中任何部分的单永久性故障或锁系统有很多种，从事计算机联锁领域研究工作的瞬间故障发生时，系统仍能无差错、不间断的工作。厂家也很多。为此，铁道部自1998年起加强了项目TYJL一ECC型三取二容错计算机联锁系统同样由铁管理，开始对各种产品设备进行严格的技术质量评道部科学院研制，采用了西门子公司铁路信号控制估，并制定了诸多规章制度来规范计算机联锁系统专用的故障一安全计算机和操作系统。该系统全面领域的研究。从系统配置的角度来讲，目前市场上遵从欧洲电子技术标准化委员会的标准，并通过了应用最为广泛的有3种，分别是双机热备配置、三SIL4级的安全认证，具有强大的信息处理能力和接取二冗余配置、二乘二取二冗余配置，属于这3种口能力，在功能和规模上均可灵活配置，能适应各种配置的产品也有很多种。规模的站场，易于实现综合信号一体化控制。DS6双机热备配置是目前技术比较成熟的硬件冗20型计算机联锁系统是北京全路通信信号研究设计余配置方式，我国铁路使用的计算机联锁系统较多院研制的具有三重冗余（三取二）结构的高性能计算采用硬件配置方式。本文将重点介绍具有双机热机联锁系统。该系统的联锁子系统和输入输出部分，备配置特点的计算机联锁系统，主要包括TYJL一采用具有容错和故障一安全性能的GMR系统。II型、DS6-11型、JD-IA型、CIS-1型等。其中6总结TYJL-IⅡ型计算机联锁系统是由铁道部科学研究院研制的是第一个在我国铁路投人使用、实现双机热计算机联锁是目前最先进的车站联锁设备，具备并通过铁道部科技成果鉴定的国产计算机联锁系有运作速度快，信息量大，操作方便，安全性高，统。DS6-11型计算机联锁系统是由北京全路通信设备体积小、重量轻，便于调试和维修的特点，提信号研究设计院研制开发的双机热备计算机联锁系高了自动化程度和作业效率。全电子计算机联锁系统，采用具有高可靠性的工业控制计算机，运用网统和区域计算机联锁是铁路计算机联锁今后的发展络通信技术构成多机分布式控制系统。DS6-11型方向，对现场信号设备的控制采用模块化设计，去计算机联锁系统在国铁和城轨系统有比较广泛的应掉了原有计算机联锁执行部分的继电器电路，代之用。JD一IA型计算机联锁是北京交大微联科技股份以智能全电子执行单元，通过现场总线，计算机联22铁路通信信号工程技术(RSCE)2011年10员