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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 8 6 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、丹麥、荷蘭等國進(jìn)入試驗(yàn)階段或開始使用，各國在系統(tǒng)上各有不同的方案。1984年中國鐵路開發(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）各國計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的發(fā)展。 1、英國計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖：計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖在英國又稱為固體聯(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、德國計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖：德國于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、美國計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖：美國開發(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、中國計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖：國內(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 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)庫比總進(jìn)路表數(shù)據(jù)庫小，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 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)于我國這樣的鐵路大國來說，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