1、WORDPAGE- 41 - / NUMPAGES42我國鐵路微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)市場調(diào)研報告鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院鐵道運(yùn)輸系王繼有、蔡洪祥2009年3月目 錄 TOC o 1-3 u 一、概述 PAGEREF _Toc224494019 h - 3 -（一）微機(jī)聯(lián)鎖的功能與特點(diǎn) PAGEREF _Toc224494020 h - 3 -（二）我國微機(jī)聯(lián)鎖的現(xiàn)狀與前景 PAGEREF _Toc224494021 h - 3 -二、微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的原理和相關(guān)技術(shù) PAGEREF _Toc224494022 h - 4 -（一）微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)原理 PAGEREF _Toc224494023 h - 4 -1

2、、微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc224494024 h - 4 -2、微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的硬件組成 PAGEREF _Toc224494025 h - 5 -3、微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的軟件功能分解 PAGEREF _Toc224494026 h - 5 -（二）微機(jī)聯(lián)鎖的可靠性保障技術(shù) PAGEREF _Toc224494027 h - 6 -1、技術(shù)概述 PAGEREF _Toc224494028 h - 6 -2、系統(tǒng)級保障技術(shù) PAGEREF _Toc224494029 h - 7 -3、設(shè)備級保障技術(shù) PAGEREF _Toc224494030 h - 8 -4、網(wǎng)絡(luò)通信保障技術(shù)

3、PAGEREF _Toc224494031 h - 9 -（三）微機(jī)聯(lián)鎖的故障-安全保障技術(shù) PAGEREF _Toc224494032 h- 9 -1、技術(shù)概述 PAGEREF _Toc224494033 h - 9 -2、系統(tǒng)級保障技術(shù) PAGEREF _Toc224494034 h - 10 -3、設(shè)備級保障技術(shù) PAGEREF _Toc224494035 h - 10 -4、I/O通道級保障技術(shù) PAGEREF _Toc224494036 h - 11 -5、信息傳輸?shù)谋Ｕ霞夹g(shù) PAGEREF _Toc224494037 h - 12 -三、市場現(xiàn)有聯(lián)鎖系統(tǒng)與其配置 PAGEREF _

4、Toc224494038 h - 12 -（一）雙機(jī)熱備配置的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGEREF _Toc224494039 h - 12 -1、TYJL-II型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGEREF _Toc224494040 h - 12 -2、DS6-11型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGEREF _Toc224494041 h - 14 -3、JD-IA型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGEREF _Toc224494042 h - 16 -4、VPI型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGEREF _Toc224494043 h - 18 -5、CIS-1型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGEREF _Toc224494044 h - 19 -（二）三取二

5、配置的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGEREF _Toc224494045 h - 20 -1、TYJL-TR9型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGEREF _Toc224494046 h - 20 -2、TYJL-ECC型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGEREF _Toc224494047 h - 22 -3、DS6-20型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGEREF _Toc224494048 h - 22 -（三）二乘二取二配置的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGEREF _Toc224494049 h - 23 -1、EI32-JD型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGEREF _Toc224494050 h - 24 -2、DS6-K5B型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGERE

6、F _Toc224494051 h - 25 -3、TYJL-III型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGEREF _Toc224494052 h - 27 -（四）其他基于PLC的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGEREF _Toc224494053 h - 27 -1、鋼鐵研究院的雙機(jī)熱備聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGEREF _Toc224494054 h - 27 -2、亨鈞鐵路信號微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGEREF _Toc224494055 h - 28 -3、合工大研制的HJ04A型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng) PAGEREF _Toc224494056 h - 29 -四、聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)廠家 PAGEREF _Toc224494057 h

7、- 29 -（一）鐵科研通信信號所 PAGEREF _Toc224494058 h - 30 -（二）全路通信信號 PAGEREF _Toc224494059 h - 32 -（三）交通大學(xué)與交大微聯(lián)科技 PAGEREF _Toc224494060 h - 33 -（四）卡斯科信號公司 PAGEREF _Toc224494061 h - 34 -（五）和利時系統(tǒng)工程 PAGEREF _Toc224494062 h - 35 -（六）法國ALSTOM公司 PAGEREF _Toc224494063 h - 36 -（七）法國ALCATEL公司 PAGEREF _Toc224494064 h -

8、37 -（八）德國SIEMENS公司 PAGEREF _Toc224494065 h - 37 -（九）法國CSEE公司 PAGEREF _Toc224494066 h - 38 -（十）美國GE公司 PAGEREF _Toc224494067 h - 39 -（十一）日本京三制作所 PAGEREF _Toc224494068 h - 40 -（十二）日本信號株式會社 PAGEREF _Toc224494069 h - 40 -（十三）意大利安薩爾多公司 PAGEREF _Toc224494070 h - 40 - 1工作任務(wù)的必要性、緊迫性與工作量預(yù)測(屬于更新的儀器設(shè)備要提供原儀器設(shè)備發(fā)揮

9、效益的情況)； 2先進(jìn)性和適用性，包括儀器設(shè)備適用學(xué)科圍,所選品牌、檔次、規(guī)格、性能、價格與技術(shù)指標(biāo)的合理性； 3各類工作人員的配備與技術(shù)力量，管理能力，安裝使用的環(huán)境與設(shè)施條件； 4軟、硬件費(fèi)用與使用運(yùn)行經(jīng)費(fèi)可靠來源，投資效益預(yù)測與風(fēng)險，同時要預(yù)測年使用發(fā)展情況； 5校、外共用方案。 現(xiàn)將論證報告的格式附后，各單位在購置大型精密貴重儀器設(shè)備前,請到國有資產(chǎn)管理處網(wǎng)頁下載論證報告格式文檔。運(yùn)輸、信號綜合實訓(xùn)室建設(shè)論證報告一、概述（一） 微機(jī)聯(lián)鎖的功能與特點(diǎn)計算機(jī)聯(lián)鎖是用微型機(jī)算計的軟硬件和其他一些電子、繼電器件組成的，具有故障-安全性能的實時控制系統(tǒng)。其安全可靠、處理速度快，與繼電集中聯(lián)鎖相比

10、具有十分明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。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、施工、維修和使用大為方便，是一套全新的系統(tǒng)設(shè)備。微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的聯(lián)鎖功能包括如下幾點(diǎn)：1、聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算：接收ATS或車站值班員的進(jìn)路命令，進(jìn)行聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算，實現(xiàn)對道岔和信號機(jī)的控制；2、軌道電路信息處理：處理列車檢測功能的輸出信息，以提高列車監(jiān)測信息的完整性；3、進(jìn)路控制：設(shè)定、鎖閉和解鎖進(jìn)路；4、道岔控制：解鎖、轉(zhuǎn)換和鎖閉道岔；5、信號機(jī)控制：確定信號機(jī)的顯示。微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的特點(diǎn)有以下幾個方面：1、性能方面：大大減少了系統(tǒng)的設(shè)計與施工工作量，并方便系統(tǒng)的功能擴(kuò)容與完善；提供現(xiàn)代化的聲像圖

11、文顯示，人機(jī)交互功能完善；系統(tǒng)可靠性和安全性更高；2、經(jīng)濟(jì)方面：性能價格比高，適于大型車站的系統(tǒng)應(yīng)用；采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，節(jié)省干線電纜的使用造價；體積小、占地面積小，車站規(guī)模越大，面積節(jié)省更為顯著；3、維護(hù)方面：安裝、運(yùn)營、維修費(fèi)用大幅度減少；具有自診斷、故障定位等功能，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程實時控制；繼電部分結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)；4、其他方面：系統(tǒng)便于聯(lián)網(wǎng)，為鐵路信號系統(tǒng)的智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展創(chuàng)造條件。同時，微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)也存在一定的不足，需要在結(jié)構(gòu)和性能上進(jìn)行近一步的研發(fā)：1、系統(tǒng)應(yīng)用大量的電子元件，需要在抗電磁干擾與防雷害等方面采取防護(hù)措施；2、系統(tǒng)中實現(xiàn)聯(lián)鎖邏輯的計算機(jī)一旦出現(xiàn)硬件故障，其影響會

12、很大，甚至使系統(tǒng)不能工作。因此微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)必須時刻關(guān)注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與性能，提高可靠性和可用性。（二）我國微機(jī)聯(lián)鎖的現(xiàn)狀與前景我國第一套微機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備于1984年在梅山鐵礦地下運(yùn)輸線正式開通，而后陸續(xù)在冶金、礦山等鐵路試用。1989年，鐵科研通號所研制的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)首先在北編組站峰尾開通，這是微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)用于國家鐵路的開始。而后，鐵科研通號所于1993年在哈局平房站安裝計算機(jī)聯(lián)鎖，通號總公司于1994年在浦口交通站安裝計算機(jī)聯(lián)鎖。至此，我國鐵路開始在鐵路干線采用微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。1998年，鐵道部加強(qiáng)了計算機(jī)聯(lián)鎖的上道管理，并實行“三證”制度，即制造許可證、制式監(jiān)測合格證、產(chǎn)品合格證，以確保計算機(jī)

13、聯(lián)鎖系統(tǒng)的積極、穩(wěn)妥、健康發(fā)展。目前，我國已經(jīng)研制出了多套適合我國鐵路和城軌交通特點(diǎn)的計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。以鐵科研通號所、通號總公司、交通大學(xué)、卡斯科公司等單位為代表的生產(chǎn)廠家相繼通過鐵道部的技術(shù)鑒定，有的已經(jīng)達(dá)到了國際先進(jìn)水平。在此過程中，我國還相繼引進(jìn)美國、法國、英國、德國、日本等地的計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)共20多個站。但是由于各個方面的原因，主要是不適應(yīng)我國鐵路運(yùn)輸和聯(lián)鎖的特點(diǎn)，實際運(yùn)用多數(shù)效果不甚理想。因此，繼續(xù)加大在微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)領(lǐng)域的研究，將國外先進(jìn)的技術(shù)引進(jìn)并致力于設(shè)備國產(chǎn)化進(jìn)程是目前我國微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。目前國已經(jīng)有近千個車站裝配了微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。其中主要采用由通用的工業(yè)控制計算機(jī)組

14、成的雙機(jī)熱備系統(tǒng)，少部分采用了由國外專用機(jī)組成的雙機(jī)或多機(jī)系統(tǒng)。隨著實踐經(jīng)驗的積累，系統(tǒng)的性能也會不斷的提高。而隨著衛(wèi)星的高精度定位以與通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，將給鐵路信號系統(tǒng)帶來深遠(yuǎn)的影響?？傊F路信號計算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)將向著低成本、高效率、高安全、高可靠與信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化和綜合自動化的方向快速發(fā)展。二、 微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的原理和相關(guān)技術(shù)（一） 微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)原理1、微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)是實現(xiàn)以進(jìn)路控制為主要容的聯(lián)鎖功能控制系統(tǒng)，它主要以色燈信號機(jī)、動力轉(zhuǎn)轍機(jī)和軌道電路作為三大室外設(shè)備，并以電子設(shè)備實現(xiàn)聯(lián)鎖功能對軌道區(qū)段狀態(tài)、信號狀態(tài)和道岔狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，并對信號機(jī)和道岔實

15、施控制的系統(tǒng)。圖2-1為微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的整體層次結(jié)構(gòu)示意圖。圖2-1：微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)整體層次結(jié)構(gòu)示意圖(1) 人機(jī)交互層：操作員通過操作與微機(jī)聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)進(jìn)行信息的輸入和輸出操作，來反映設(shè)備的工作狀態(tài)和行車作業(yè)情況，該層位于車站值班室；(2) 聯(lián)鎖層：微機(jī)聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)是系統(tǒng)的核心，它出了接收來自人機(jī)會話層的操作信息外，還接收來自監(jiān)控層的反映信號機(jī)、動力轉(zhuǎn)轍機(jī)和軌道電路狀態(tài)的信息，并根據(jù)這些信息進(jìn)行部處理，產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信息，即信號控制命令和道岔控制命令，交付監(jiān)控層控制電路執(zhí)行。聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)處理的都是二值邏輯信息，大多設(shè)在車站信號樓的機(jī)械室；(3) I/O接口層：接收來自微機(jī)聯(lián)鎖層的控制命令，經(jīng)過信號機(jī)控制

16、電路和道岔控制電路，改變信號顯示，驅(qū)動道岔狀態(tài)轉(zhuǎn)換；向微機(jī)聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)傳輸信號狀態(tài)信息、道岔狀態(tài)信息和軌道電路狀態(tài)信息；(4) 室外設(shè)備：主要包括軌道（軌道電路）、道岔、信號機(jī)等現(xiàn)場設(shè)備，位于室外。2、微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的硬件組成由于鐵路系統(tǒng)使用的微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)所要控制的對象數(shù)量很多，或者控制對象所分布的地理圍非常廣，這時就需要多臺計算機(jī)完成輸入輸出功能，并再此基礎(chǔ)上進(jìn)行功能上的細(xì)致劃分。圖2-2是多臺計算機(jī)參與的分布式微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。其中的聯(lián)鎖機(jī)與多臺檢測控制機(jī)籠通過串行通信網(wǎng)絡(luò)連接，進(jìn)行集中監(jiān)視、操作和分散控制，并由此構(gòu)成一套完整的系統(tǒng)。 SKIPIF 1 0 圖2-2：分布式計算機(jī)聯(lián)

17、鎖控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖該系統(tǒng)的應(yīng)用軟件分別再多臺計算機(jī)運(yùn)行，上位機(jī)的操作與顯示軟件再工控機(jī)1運(yùn)行；聯(lián)鎖機(jī)的核心聯(lián)鎖軟件再工控機(jī)2運(yùn)行；輸入輸出軟件分別再各個I/O機(jī)籠的計算機(jī)運(yùn)行；通信軟件運(yùn)行在所有的計算機(jī)中。該系統(tǒng)通過高速數(shù)據(jù)通道，擴(kuò)展更多的實現(xiàn)輸入輸出功能的I/O機(jī)籠，以實現(xiàn)對較大規(guī)模車站信號系統(tǒng)的控制，并可實現(xiàn)區(qū)域計算機(jī)聯(lián)鎖。3、微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的軟件功能分解一般來說，微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的軟件應(yīng)具有以下功能：1）操作表示功能：包括操作信息的處理和表示信息的處理，還包括信息的維護(hù)與管理功能，以與相關(guān)信息的自動記錄功能；2）聯(lián)鎖控制功能：其中進(jìn)路建立階段包括進(jìn)路選擇、進(jìn)路鎖閉、信號開放、信號保持等四個部分

18、；進(jìn)路解鎖階段包括自動解鎖方式和非自動解鎖方式，前者分為正常通過解鎖和調(diào)車中途返回解鎖，后者分為取消進(jìn)路、人工延時解鎖、故障解鎖等等；3）設(shè)備控制功能：包括信號操作功能、道岔操作功能、引導(dǎo)操作功能、非進(jìn)路調(diào)車控制、平面調(diào)車溜放、站道口控制等等；4）設(shè)備信息采集與驅(qū)動功能：包括信息采集的輸入和驅(qū)動控制信息的輸出；5）接口預(yù)留功能：例如與調(diào)度集中系統(tǒng)聯(lián)系的功能、與調(diào)度監(jiān)督系統(tǒng)聯(lián)系的功能、自動檢測與診斷功能等等。 SKIPIF 1 0 圖2-3：微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)軟件的總體結(jié)構(gòu)圖由以上的功能劃分規(guī)則，以與完好軟件所必備的層次化、結(jié)構(gòu)化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化特點(diǎn)要求，鐵路信號微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)應(yīng)分為操作表示層、

19、聯(lián)鎖運(yùn)算層和I/O控制層。對應(yīng)每層結(jié)構(gòu)都有相應(yīng)的控制軟件。因此，系統(tǒng)必須包括控制顯示軟件、聯(lián)鎖運(yùn)算軟件和I/O采集驅(qū)動軟件，以與完成各個軟件模塊間相互減緩數(shù)據(jù)的通信軟件，如圖2-3所示。由此可知，在只考慮功能安全的情況下，一套完整的微機(jī)聯(lián)鎖控制軟件系統(tǒng)應(yīng)該包含以下幾個功能模塊：控制顯示軟件模塊、聯(lián)鎖軟件模塊、采集驅(qū)動軟件模塊和通信功能模塊。各個模塊的功能不同，相應(yīng)的軟件安全性要求也不盡一樣，需要不同的對待和處理。（二）微機(jī)聯(lián)鎖的可靠性保障技術(shù)上面從功能安全的角度討論了無故障的情況下，微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)鎖控制的原理。但是任何設(shè)備和裝置的故障使不可避免的，因此就要對系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行研究，減小不可預(yù)

20、知的故障發(fā)生概率，從而最大限度的提高系統(tǒng)的可靠性。本節(jié)文章將重點(diǎn)討論這方面的容。1、技術(shù)概述為了提高系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，人們在長期的研究中發(fā)展了兩類技術(shù)。一類使防止和減少故障發(fā)生的技術(shù)，叫做避錯技術(shù)；另一類是當(dāng)系統(tǒng)的某部分發(fā)生故障時，系統(tǒng)仍能保持正常工作的技術(shù)，稱之為容錯技術(shù)。與其他電子系統(tǒng)類似，微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)主要也是通過避錯和容錯技術(shù)來提高系統(tǒng)的可靠性的。表2-1給出了微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的避錯技術(shù)和容錯技術(shù)研究疇與研究方法。表2-1：避錯技術(shù)和容錯技術(shù)研究疇與研究方法對照表分類研究疇相關(guān)技術(shù)避錯技術(shù)硬件避錯技術(shù)高可靠性元部件；環(huán)境防護(hù)；質(zhì)量控制軟件避錯技術(shù)可靠性程序設(shè)計；程序驗證容錯技術(shù)系統(tǒng)級

21、保障技術(shù)靜態(tài)冗余；動態(tài)冗余設(shè)備級保障技術(shù)硬件保障；軟件保障；數(shù)據(jù)保障網(wǎng)絡(luò)通信保障技術(shù)硬件信道冗余；軟件重發(fā)；數(shù)據(jù)編碼；抗干擾設(shè)計其中，避錯技術(shù)分為硬件避錯和軟件避錯。前者主要是選擇并使用高可靠性的元部件來組成微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，并充分考慮到環(huán)境的因素，從而提高系統(tǒng)整體的可靠性；而軟件避錯技術(shù)最基本的是盡量減少軟件中的缺陷，確保軟件不出錯或者少出錯。常用的軟件避錯技術(shù)有：開展軟件工程、加強(qiáng)軟件可靠性管理、優(yōu)化程序設(shè)計、強(qiáng)化程序驗證等等。對于微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的容錯技術(shù)，主要是通過系統(tǒng)各部分的冗余來實現(xiàn)的，下面將分小節(jié)重點(diǎn)介紹系統(tǒng)級、設(shè)備級和網(wǎng)絡(luò)通信三個層次的微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的可靠性保障技術(shù)。2、系統(tǒng)

22、級保障技術(shù)為了實現(xiàn)微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，系統(tǒng)設(shè)計往往采用可靠性冗余結(jié)構(gòu)配置。其中廣泛研究和使用的冗余結(jié)構(gòu)包括3取2靜態(tài)冗余結(jié)構(gòu)，雙機(jī)熱備動態(tài)冗余結(jié)構(gòu)和2乘2取2動態(tài)冗余結(jié)構(gòu)。本小節(jié)主要對前兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡要介紹。（1）3取2靜態(tài)冗余結(jié)構(gòu)3取2結(jié)構(gòu)配置采用三臺構(gòu)造一樣又彼此獨(dú)立的計算機(jī)和表決器組成計算機(jī)表決系統(tǒng)。當(dāng)其中任何兩臺計算機(jī)輸出一致時，表決器就產(chǎn)生控制命令并輸出。構(gòu)成三模冗余系統(tǒng)需要解決表決技術(shù)和同步處理兩大問題，尤其時同步問題，可以采用共同時鐘方式、時鐘反饋調(diào)節(jié)方式、事件調(diào)節(jié)同步方式等等。三模冗余系統(tǒng)的平均無故障工作時間(MTBF)不與單模系統(tǒng)。這是因為MTBF的計算與系統(tǒng)的無限期工

23、作有關(guān)，而在工作時間增加之后，任何模塊的可靠性都會下降。而三模結(jié)構(gòu)中至少要有兩個模塊正常，系統(tǒng)才能正常工作，因此沒有單模系統(tǒng)可靠。但是系統(tǒng)不能無限期工作，即存在一個期限，在這之前的三模冗余系統(tǒng)的可靠度是高于單模系統(tǒng)的。而如果在三模系統(tǒng)中增加故障診斷環(huán)節(jié)，并可以與時得到修復(fù)，則三模冗余系統(tǒng)的可靠性將大大提高。三模冗余技術(shù)不僅可以應(yīng)用到系統(tǒng)級配置，還可以應(yīng)用到系統(tǒng)中的每個功能模塊的冗余配置當(dāng)中，從而在提高每個模塊可靠性的基礎(chǔ)上提高整體系統(tǒng)的可靠性。這在下一小節(jié)中會有所涉與。此外，三模冗余配置不僅僅能提高系統(tǒng)的可靠性，還是保障系統(tǒng)故障-安全性能的有效措施，這在2.3節(jié)中會有詳細(xì)描述。（2）雙機(jī)熱備動

24、態(tài)冗余結(jié)構(gòu)雙機(jī)動態(tài)冗余是最基本的二模動態(tài)冗余系統(tǒng)，它包括三種工作方式：熱備方式、冷備方式、溫備方式。它們各自有各自的特點(diǎn)，適用于不同的場合。而對比這三種方式，熱備方式能夠滿足控制的連續(xù)性、瞬時控制能力的要求。因此，雙機(jī)熱備冗余配置成為目前微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)廣泛采用的結(jié)構(gòu)之一。其基本思想是“單機(jī)保證安全，雙擊提高可靠性”。雙機(jī)熱備系統(tǒng)由兩個獨(dú)立單元組成，其硬件結(jié)構(gòu)一樣，能獨(dú)立完成規(guī)定的同樣功能。正常工作兩個單元均上電工作，同時采集并處理數(shù)據(jù)。不過只有工作單元的輸出有效，并經(jīng)過切換單元輸出。兩個模塊均有故障檢測功能并進(jìn)行自檢。當(dāng)工作單元發(fā)現(xiàn)自身故障后，就發(fā)出控制信號給切換單元，由后者驅(qū)動熱備單元工作

25、，并驅(qū)動原工作單元停機(jī)維修。若是熱備單元故障，則自動停機(jī)進(jìn)行維修。雙機(jī)熱備冗余系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。 SKIPIF 1 0 圖2-4：雙機(jī)熱備冗余系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖經(jīng)計算表明，雙機(jī)熱備動態(tài)冗余系統(tǒng)的可靠度要比單模系統(tǒng)高出很多，如果能夠與時修復(fù)故障模塊，那么雙機(jī)熱備動態(tài)冗余系統(tǒng)的可靠性將會進(jìn)一步提高。3、設(shè)備級保障技術(shù)要保證系統(tǒng)整體的可靠性，需要采取各種軟硬件措施，保證各個模塊能夠可靠的工作。設(shè)備級的保障技術(shù)主要包括三種，分別是硬件可靠性保障、軟件可靠性保障、數(shù)據(jù)可靠性保障，下面分別簡要介紹。（1）硬件可靠性保障硬件的可靠性保障技術(shù)主要從故障檢測技術(shù)以與故障屏蔽技術(shù)兩個方面著手。故障檢測技術(shù)是實

26、現(xiàn)容錯計算、提高系統(tǒng)可靠性的基礎(chǔ)。只有檢測故障模塊才能進(jìn)行故障屏蔽或者系統(tǒng)重組。其中常用的故障檢測技術(shù)包括自檢法、比較法、仲裁法、自檢互檢法等等。故障屏蔽技術(shù)包括元件級屏障、邏輯級屏障和模塊級屏障等等。其中，元件級故障屏蔽技術(shù)應(yīng)用最多的包括二模冗余、四模冗余和橋接冗余；邏輯級故障屏蔽技術(shù)用于那些不宜放在功能模塊一級上進(jìn)行容錯設(shè)計的關(guān)鍵硬核，包括交織邏輯、編碼狀態(tài)機(jī)邏輯等；模塊級故障屏蔽技術(shù)是通過構(gòu)成N模冗余系統(tǒng)來實現(xiàn)的，其模型實際上就是NMR模型。此外，微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)還可以根據(jù)站場的實際情況針對相應(yīng)模塊采用N模冗余，從而提高局部的可靠性，有效的保障系統(tǒng)可靠性。（2）軟件可靠性保障軟件可靠性保障技

27、術(shù)包括容錯設(shè)計基本技術(shù)、容錯算法以與減少程序失控的編程技術(shù)等等。其中，容錯設(shè)計基本技術(shù)包括NVP靜態(tài)冗余結(jié)構(gòu)設(shè)計、恢復(fù)塊技術(shù)等；容錯算法設(shè)計可以涉與到數(shù)值運(yùn)算容錯設(shè)計、邏輯運(yùn)算容錯設(shè)計等；而減少程序失控的編程技術(shù)包括單字節(jié)指令的采用、減少多字節(jié)指令的使用、慎用堆棧操作指令、指令冗余、關(guān)鍵指令雙重化、指令復(fù)執(zhí)等等。此外，為了提高軟件設(shè)計的可靠性，還可以在程序設(shè)計過程中采用程序失控的捕捉技術(shù)，還可以將容錯設(shè)計體現(xiàn)在接口軟件的設(shè)計過程，包括I/O接口設(shè)計和模擬量接口設(shè)計等。（3）數(shù)據(jù)可靠性保障實現(xiàn)數(shù)據(jù)的容錯，實際上就是對檢錯碼和糾錯碼的應(yīng)用。利用編碼技術(shù)進(jìn)行檢錯和糾錯，是一種基于信息冗余的容錯技術(shù)。

28、凡是具有檢錯糾錯能力的可靠性編碼，都具有一定數(shù)量的冗余校驗位。這樣踩可以在數(shù)據(jù)的傳輸、存儲和處理過程中，根據(jù)信息位和校驗位之間的相關(guān)性進(jìn)行檢查，從而判斷信息的出錯并進(jìn)行糾正。4、網(wǎng)絡(luò)通信保障技術(shù)這里主要討論局域網(wǎng)的可靠性保障技術(shù)，其主要方式是采用各種冗余技術(shù)，即通過鏈路的冗余、節(jié)點(diǎn)的冗余、通信協(xié)議的冗余來提高整個局域網(wǎng)的可靠性。（1）網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙哂嗑W(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙哂嗉夹g(shù)是根據(jù)不同的要求采用不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括環(huán)形網(wǎng)、樹狀網(wǎng)、總線網(wǎng)結(jié)構(gòu)等結(jié)構(gòu)。（2）網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)冗余節(jié)點(diǎn)冗余包括網(wǎng)絡(luò)接口板和節(jié)點(diǎn)計算機(jī)的冗余，而且要求各個節(jié)點(diǎn)都是二重化的。節(jié)點(diǎn)的冗余可以采用兩種方式：網(wǎng)絡(luò)上所有的節(jié)點(diǎn)都冗余化；只對特別重要的

29、節(jié)點(diǎn)進(jìn)行冗余化。（3）數(shù)據(jù)鏈路差錯控制數(shù)據(jù)鏈路差錯控制技術(shù)包括自動重復(fù)請求和前向糾錯系統(tǒng)，用以保證數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)鏈路上可靠的從發(fā)送節(jié)點(diǎn)傳到接收節(jié)點(diǎn)，從而提高設(shè)備的可靠性。（4）傳輸通道的抗干擾設(shè)計常用的抗干擾技術(shù)有開關(guān)觸點(diǎn)抖動抑制、負(fù)邏輯傳輸方式、提高輸入墻的門限電壓、線間串?dāng)_抑制、提高數(shù)字信號電壓等級等等。（三）微機(jī)聯(lián)鎖的故障-安全保障技術(shù)故障-安全是指在系統(tǒng)故障時，設(shè)備應(yīng)該導(dǎo)向安全狀態(tài)，即系統(tǒng)在任何部分發(fā)生故障與系統(tǒng)處于任何可能的外界環(huán)境中時，系統(tǒng)的輸出要求處于安全狀態(tài)。對于鐵路信號聯(lián)鎖系統(tǒng)來說，確保不危與行車安全，并稱這一原則為故障-安全原則。本節(jié)將重點(diǎn)討論鐵路信號微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的故障-安全原

30、則與保障技術(shù)。1、技術(shù)概述安全側(cè)分配方法是實現(xiàn)鐵路信號故障安全的重要方法。其要點(diǎn)在于給微機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備粉撲體安全側(cè)，并在設(shè)備發(fā)生故障時，采用故障-安全技術(shù)使設(shè)備導(dǎo)向安全側(cè)輸出。目前，常用的幾種安全側(cè)分配方法包括如下幾種：1）基于能量的定義：定義低能量的狀態(tài)為安全側(cè)，其中最常用的是定義物體釋放位能后所處的狀態(tài)與安全側(cè)對應(yīng)，例如重力法等等。2）基于閉路法和串聯(lián)法的定義：例如繼電器的銜鐵吸起，將這個閉路狀態(tài)與被控對象的危險側(cè)對應(yīng)；而電路斷電后銜鐵落下，將這個開路狀態(tài)與安全側(cè)對應(yīng)。3）基于時間的定義：在規(guī)定時間為安全側(cè)，如接近鎖閉、延時解鎖等，通過信息延時處理來防止短時間錯誤信息和錯誤控制造成的不良后果。

31、4）定義設(shè)備故障時維持現(xiàn)狀為安全側(cè)。此外，為了提高系統(tǒng)的故障安全度，還可以采用一些常用的技術(shù)，例如危險側(cè)故障率最小化技術(shù)、故障弱化技術(shù)等等，這里不再贅述。2、系統(tǒng)級保障技術(shù)微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，因此首先要在系統(tǒng)級層面上滿足故障-安全的原則。目前構(gòu)成故障-安全計算機(jī)的方法主要有如下3種：1）基于單機(jī)閉環(huán)自診斷的故障-安全計算機(jī)構(gòu)造方法；2）基于單機(jī)采取軟件冗余的故障-安全計算機(jī)構(gòu)造方法；3）基于多機(jī)采取硬件冗余的故障-安全計算機(jī)構(gòu)造方法。（1）基于單機(jī)閉環(huán)自診斷的故障-安全計算機(jī)構(gòu)造方法該方法的核心在于依靠自診斷程序?qū)崿F(xiàn)計算機(jī)的故障-安全特性，它主要采取了如下的關(guān)鍵技術(shù)措施：1）安全

32、條件電源電路：受微處理器輸出的安全時鐘信號的控制。系統(tǒng)正常工作時，電路向輸出器件供電。反之則停止供電。2）輸出口的閉環(huán)校驗：并行邏輯出口向外輸出的同時，向微處理器反饋輸出信號，并與期望值進(jìn)行比較。當(dāng)比較結(jié)果不一致時切斷對輸出器件的供電。3） 輸入電路的閉環(huán)校驗：采用閉環(huán)檢測方法，微處理器發(fā)出某種檢測信號。同時通過采集經(jīng)過器件、導(dǎo)線和繼電器接點(diǎn)環(huán)路后的檢測信號，校驗環(huán)路上各器件與導(dǎo)線狀態(tài)。（2）基于單機(jī)采取軟件冗余的故障-安全計算機(jī)構(gòu)造方法在一臺計算機(jī)配置兩套功能一樣、版本不同的程序，這兩套程序按照獨(dú)立的格式一次對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并對結(jié)果進(jìn)行比較。其中，這兩個版本的程序采用：不同指令序列；具有

33、相異數(shù)據(jù)定義的獨(dú)立的數(shù)據(jù)資料；不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和寄存器。在正常情況下，兩套獨(dú)立程序處理的結(jié)果應(yīng)該是一樣的，比較一致后接通控制電路；發(fā)生軟硬件故障時，由于兩個版本程序的獨(dú)立性，致使處理結(jié)果不一致，則切斷控制電路供電，保障系統(tǒng)故障-安全性。（3）基于多機(jī)采取硬件冗余的故障-安全計算機(jī)構(gòu)造方法目前，基于多機(jī)硬件冗余的故展-安全計算機(jī)系統(tǒng)是微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)最受關(guān)注的保障技術(shù)。其中應(yīng)用比較多的是3取2表決系統(tǒng)和2乘2取2表決冗余系統(tǒng)。用三臺或者兩臺構(gòu)造一樣、彼此獨(dú)立的計算機(jī)組成計算機(jī)表決系統(tǒng)。它們運(yùn)行一樣功能的程序，接收一樣的輸入信息，并行的對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并且對各個階段的信息進(jìn)行兩兩比較。當(dāng)至少其中兩臺計算機(jī)

34、的結(jié)果一致時，則產(chǎn)生控制命令并輸出，從而實現(xiàn)表決系統(tǒng)。對于3取2表決系統(tǒng)，如果一臺計算機(jī)出現(xiàn)故障，則整個系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為2取2系統(tǒng)，并不影響系統(tǒng)使用；當(dāng)兩臺或兩臺以上計算機(jī)出現(xiàn)故障后，系統(tǒng)就鎖住控制命令，并切斷控制電流，從而實現(xiàn)故障-安全。對于2乘2取2冗余系統(tǒng)，如果其中一個2取2計算機(jī)出現(xiàn)故障，則系統(tǒng)切換到另一個2取2計算機(jī)系統(tǒng)，并不影響系統(tǒng)使用；兩臺計算機(jī)都出項故障時，系統(tǒng)就鎖住控制命令，切斷控制電流，從而實現(xiàn)故障-安全。3、設(shè)備級保障技術(shù)設(shè)備級別的故障-安全保障技術(shù)需要考慮以下三個方面的問題數(shù)據(jù)保障、軟件故障、輸入輸出故障。（1）數(shù)據(jù)故障-安全保障技術(shù)計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中參與聯(lián)鎖運(yùn)算的數(shù)據(jù)被稱為聯(lián)

35、鎖數(shù)據(jù)，它可能會應(yīng)為硬件故障、外界干擾而產(chǎn)生錯誤，也可能因為程序出錯而派生錯誤。聯(lián)鎖數(shù)據(jù)的錯誤可以導(dǎo)致聯(lián)鎖運(yùn)算的失效和錯誤，并導(dǎo)致危險的產(chǎn)生。因此，微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)必須采取相應(yīng)措施，使系統(tǒng)數(shù)據(jù)出錯后導(dǎo)向安全側(cè)，主要有以下幾種方法：1）采用不對稱編碼表示涉與安全的信息；2）關(guān)鍵數(shù)據(jù)異地多份存儲；3）規(guī)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與數(shù)據(jù)生成方式；4）數(shù)據(jù)完好的正確性檢驗。（2）軟件故障-安全保障技術(shù)在計算機(jī)系統(tǒng)中，軟件系統(tǒng)扮演著十分重要的作用。如果軟件出現(xiàn)差錯，則可能通過接口使硬件發(fā)生失效或者誤動，嚴(yán)重者會產(chǎn)生安全事故，并造成災(zāi)難性的后果。因此，計算機(jī)系統(tǒng)的故障-安全還需要軟件系統(tǒng)來近一步保證。軟件故障-安全性的主要研

36、究容包括：1）軟件故障-安全性需求分析；2）軟件故障-安全性設(shè)計；3）軟件故障-安全性驗證；4）軟件故障-安全性評估。在軟件系統(tǒng)程序的設(shè)計階段，必須要遵循以下措施，從而實現(xiàn)軟件系統(tǒng)的故障-安全性：1）編制正確的規(guī)格說明書，并按照說明書進(jìn)行高可靠性和高安全性軟件的開發(fā)；2）采用模塊化程序設(shè)計原則，從而實現(xiàn)研制工作的簡化；3）采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計原則；4）采用正確的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和良好的設(shè)計風(fēng)格。（3）輸入/輸出故障-安全保障技術(shù)該保障技術(shù)又稱為輸入/輸出數(shù)據(jù)去向正確性保障，其考察重點(diǎn)在于計算機(jī)所用的各種地址譯碼器。這里主要存在兩個問題：1）最終驅(qū)動輸入輸出接口電平變化以形成動作命令的軟件程序無法用雙套程

37、序比較等辦法實現(xiàn)安全性保障；2）處于輸出口位置的地址譯碼器故障將導(dǎo)致數(shù)據(jù)去向錯誤，而數(shù)據(jù)由于對應(yīng)一個標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動對象，因而起對象錯誤將導(dǎo)致危險的結(jié)果。4、I/O通道級保障技術(shù)微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)涉與安全的信息必須要由故障-安全接口輸出，并完成對現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)采集和控制。而由于常規(guī)的接口電路一般不具備故障-安全特性，因此必須在軟件和硬件兩個方面采取相應(yīng)措施，使當(dāng)接口電路與其前端邏輯電路出現(xiàn)任何故障時，系統(tǒng)不能讀入錯誤的危險側(cè)信息，或者輸出危險側(cè)的驅(qū)動信號。對于故障-安全的輸入接口，其任務(wù)時將室外設(shè)備的狀態(tài)安全的采集并傳送進(jìn)來，因此故障-安全的輸入接口要做到采用靜態(tài)輸入或動態(tài)輸入方式，或者采用編碼輸入或

38、者過程輸入的方式，來有效的實現(xiàn)故障-安全原則。對于故障-安全的輸出接口，為了避免因某些電路故障而導(dǎo)致輸出?！?”狀態(tài)，其設(shè)計一般采用動/靜態(tài)變換電路實現(xiàn)安全輸出。這樣的電路總處于某種穩(wěn)定狀態(tài)，都不會引起繼電器的錯誤動作，從而做到故障導(dǎo)向安全。5、信息傳輸?shù)谋Ｕ霞夹g(shù)在微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)中，通信網(wǎng)絡(luò)擔(dān)負(fù)著鐵路信號安全信息的傳輸使命。因為傳輸設(shè)備的故障或者傳輸通路的噪聲使傳輸?shù)男畔l(fā)生錯誤是不可避免的，所以計算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的安全信息通信網(wǎng)絡(luò)必須是故障導(dǎo)向安全的。為此，首先要采用避錯技術(shù)和冗余技術(shù)提高安全信息通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性，并盡可能檢測出傳輸設(shè)備和通路所發(fā)生的傳輸錯誤。然后，采取軟件和硬件容錯措施，

39、確保在傳輸設(shè)備故障或者傳輸通路的噪聲使傳世的信息發(fā)生錯誤的情況下，確保通信信息的安全性。三、市場現(xiàn)有聯(lián)鎖系統(tǒng)與其配置我國的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展，目前已經(jīng)成為鐵路信號領(lǐng)域的重要設(shè)備，也是關(guān)系到列車安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備。目前國市場上各種類型的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)有很多種，從事微機(jī)聯(lián)鎖領(lǐng)域研究工作的廠家也有很多。為此，鐵道部自1998年起加強(qiáng)了項目管理，開始對各種產(chǎn)品設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)質(zhì)量評估，并制定了諸多規(guī)章制度來規(guī)微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)領(lǐng)域的研究。從系統(tǒng)配置的角度來講，目前市場上應(yīng)用最為廣泛的有三種，分別是雙機(jī)熱備配置、三取二冗余配置、二乘二取二冗余配置，屬于這三種配置的產(chǎn)品也有很多種。本章將以這三種配置

40、為框架，系統(tǒng)介紹各種微機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)產(chǎn)品的原理和應(yīng)用，并對各種產(chǎn)品的特點(diǎn)和優(yōu)勢進(jìn)行了詳細(xì)介紹。（一）雙機(jī)熱備配置的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)雙機(jī)熱備配置是目前技術(shù)比較成熟的硬件冗余配置方式，同時也是我國鐵路使用的計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)較多采用的硬件配置方式。這里將重點(diǎn)介紹具有雙機(jī)熱備配置特點(diǎn)的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，主要包括TYJL-II型、DS6-11型、JD-IA型、CIS-1型等等。1、TYJL-II型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)TYJL-II型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是由鐵道部科學(xué)研究院通號所研制開發(fā)的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，也是第一個在我國鐵路投入使用、第一個實現(xiàn)雙機(jī)熱備、第一個通過鐵道部科技成果鑒定的國產(chǎn)計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)全面采用高可靠性的工業(yè)控

41、制產(chǎn)品，其關(guān)鍵核心部分采用專門研發(fā)的高可靠專用控制系統(tǒng)，全面和多層次的故障安全設(shè)計，再加上多年積累的經(jīng)驗和堅持不懈的努力確保了系統(tǒng)的高安全性。TYJL-II型系統(tǒng)采用可靈活配置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，具有遠(yuǎn)程和區(qū)域控制能力。可滿足從特大型樞紐站場到城市軌道交通等不同規(guī)模和不同功能的需求。具有優(yōu)良的性能價格比。符合鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和各項，管理規(guī)，首批獲得鐵道部頒發(fā)的生產(chǎn)特許證，被列為國家重點(diǎn)新產(chǎn)品。TYJL-II型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)集信號聯(lián)鎖、計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信和數(shù)字信號處理等先進(jìn)技術(shù)于一體，可以在城市快速軌道交通的新線建設(shè)和舊線改造中替代進(jìn)口設(shè)備，實現(xiàn)聯(lián)鎖設(shè)備的故障在線診斷和狀態(tài)維修，大大減少了故障恢復(fù)時間和維修工作

42、量，降低運(yùn)營成本。該項目的研制為我國城市軌道交通行車指揮和列車運(yùn)行提供了必不可少的先進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)備保障，從而進(jìn)一步推動了城市軌道交通國產(chǎn)信號設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步。TYJL-II型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)為分布式多微機(jī)系統(tǒng)，其主要設(shè)備包括監(jiān)控機(jī)（上位機(jī)）、控制臺、聯(lián)鎖機(jī)、執(zhí)行表示機(jī)、繼電接口電路、維修機(jī)、電源屏、人機(jī)接口設(shè)備和室外設(shè)備等，其中監(jiān)控機(jī)、聯(lián)鎖機(jī)和執(zhí)行表示機(jī)均為雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)，具有自動切換和保護(hù)功能，并具備脫機(jī)試驗維修使用的能力。TYJL-II型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3-1所示，從中可以看到系統(tǒng)硬件設(shè)備的組成與關(guān)系。TYJL-II型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件包括人機(jī)對話層、聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算層和執(zhí)行層三個層次，并采

43、用C語言和匯編預(yù)言進(jìn)行程序編寫，采用通信軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，實現(xiàn)微機(jī)控制聯(lián)鎖的功能。 SKIPIF 1 0 圖3-1：TYJL-II型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖圖3-2是TYJL-II型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)備布置示意圖，從中可以看出該系統(tǒng)的實際設(shè)備在現(xiàn)場的實際分布。此外，不僅僅是TYJL-II型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，其他TYJL系列的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)備分布都是按照這種方式來設(shè)計的，在后面的該系列產(chǎn)品介紹時就不再贅述。 SKIPIF 1 0 圖3-2：TYJL-II型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)備布置示意圖TYJL-II型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的硬件優(yōu)勢主要包括以下幾點(diǎn)：（1）為地鐵行車組織和安全運(yùn)營提供了先進(jìn)、可靠的設(shè)備保障；（2

44、）提高了城市快速軌道交通國產(chǎn)信號聯(lián)鎖設(shè)備的技術(shù)水平；（3）為提高地鐵信號聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)備管理和檢修作業(yè)水平創(chuàng)造了必要條件；（4）減少了地鐵信號聯(lián)鎖設(shè)備安裝、調(diào)試和維護(hù)的工作強(qiáng)度；（5）為城市快速軌道交通新線建設(shè)和舊線改造在聯(lián)鎖設(shè)備上節(jié)約大量外匯和資金；（6）可節(jié)約聯(lián)鎖設(shè)備維修備品和功能擴(kuò)展軟、硬件修改所需經(jīng)費(fèi)；（7）降低了運(yùn)營成本，為近一步降低信號系統(tǒng)的設(shè)備投入創(chuàng)造了條件。TYJL-II型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的軟件按照硬件的結(jié)構(gòu)劃分為三個層次：人機(jī)對話層、聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算層和執(zhí)行層，各個層次又可以根據(jù)功能劃分為幾個模塊。其系統(tǒng)軟件的結(jié)構(gòu)如圖3-3所示，各種軟件包之間由專用通信軟件實現(xiàn)溝通。 SKIPIF 1

45、0 圖3-3：TYJL-II型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的軟件層次結(jié)構(gòu)此外，TYJL-II型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)還可以與ATS、試車線和正線聯(lián)鎖等設(shè)備良好的結(jié)合，并可以向ATS中央系統(tǒng)提供進(jìn)路、信號機(jī)、道岔、軌道電路、股道等狀態(tài)信息，并采用可靠的隔離措施確保不影響聯(lián)鎖設(shè)備的正常工作。在市場應(yīng)用方面，國特大型樞紐站場（如、等）全部采用TYJL-II型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，該系統(tǒng)在大型復(fù)雜站場方面具有絕對的優(yōu)勢。同時，TYJL-II型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)也是第一個在國城市軌道交通投入使用的微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。1999年開通地鐵四惠車輛段，2002年開通西直門東直門快速軌道交通全線16個車站，輕軌較新線全線也采用了該制式的計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。

46、目前TYJL-II型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)已在全國鐵路、地方鐵路、城市軌道交通以與廠礦專用線500多個站場開通使用，市場占有率全國第一。2、DS6-11型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)DS6-11型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是根據(jù)鐵道部科技發(fā)展計劃的要求，由通號總公司設(shè)計研究院研究開發(fā)取得的成果。該系統(tǒng)是雙機(jī)熱備計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，采用具有高可靠性的工業(yè)控制計算機(jī)，運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)構(gòu)成多機(jī)分布式控制系統(tǒng)。DS6-11型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在我國的國鐵和城軌系統(tǒng)都有了比較廣泛的應(yīng)用。DS6-11型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：1）聯(lián)鎖子系統(tǒng)采用動態(tài)冗余的雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)，具有故障自動切換和人工切換功能，滿足系統(tǒng)高可用性要求；2）聯(lián)鎖軟件采用雙份編碼

47、，模塊化和結(jié)構(gòu)化設(shè)計，程序設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化；3）安全輸出采用動態(tài)驅(qū)動方式，表示信息輸入采用動態(tài)編碼方式，滿足故障倒向安全要求；4）系統(tǒng)具有完善的自檢測和故障診斷功能，并可提供遠(yuǎn)程監(jiān)視，為設(shè)備維護(hù)提供與時有效的技術(shù)支持；5）系統(tǒng)人機(jī)界面全部為漢字顯示，具有多種可選擇的操作方法和表示方式；6）系統(tǒng)設(shè)置統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)時鐘，可通過統(tǒng)一控制段的微機(jī)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)時鐘的統(tǒng)一校正；7）系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程通信接口，具備與其他信息系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)交換信息的能力。DS6-11型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)為多機(jī)分布式結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)由控制臺子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)、聯(lián)鎖子系統(tǒng)、監(jiān)測子系統(tǒng)、輸入輸出接口電路組和繼電器接口電路組成，如圖3-4所示。其中，控制臺子系

48、統(tǒng)是調(diào)度集中（CTC）分機(jī)接口和車站值班人員的人機(jī)界面，由控制顯示分機(jī)、行車控制臺、站場顯示設(shè)備、控制顯示機(jī)轉(zhuǎn)換機(jī)箱、CTC通信接口設(shè)備等組成；聯(lián)鎖子系統(tǒng)由熱備的聯(lián)鎖雙機(jī)組成，通過網(wǎng)絡(luò)接受控制顯示機(jī)發(fā)來的控制臺操作命令，進(jìn)行聯(lián)鎖和ATP速度控制邏輯運(yùn)算，并通過采集接口驅(qū)動繼電器工作，實現(xiàn)對道岔、信號機(jī)和ATP速度的控制；監(jiān)測子系統(tǒng)的作用在于幫助系統(tǒng)管理和維護(hù)人員分析事故原因，查找設(shè)備故障，以實現(xiàn)故障設(shè)備的與時修復(fù)；網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)是一個局域網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)各個子系統(tǒng)之間的信息傳輸與交換；輸入輸出接口是微機(jī)系統(tǒng)與繼電器接口電路之間的界面，其設(shè)計采用閉環(huán)工作方式和動態(tài)編碼信號；繼電器接口電路是微機(jī)系統(tǒng)與室外

49、設(shè)備之間的接口，主要由信號點(diǎn)燈電路、道岔控制電路等等，采用AX系列繼電器。 SKIPIF 1 0 圖3-4：DS6-11型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件配置圖DS6-11型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的軟件部分分為兩個層次，層為系統(tǒng)軟件，外層為應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件是各個子系統(tǒng)的管理和控制軟件，它由實時多任務(wù)處理程序、設(shè)備管理程序和軟件調(diào)試工具三部分組成；應(yīng)用軟件由站場數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用程序兩部分組成。系統(tǒng)的軟件程序全部采用C或C+語言編寫，包括控制顯示軟件包、監(jiān)測軟件包、接口通信軟件包、系統(tǒng)通信軟件包、聯(lián)鎖軟件包、輸入/輸出軟件包、安全檢查程序、輔助設(shè)計工具8個部分組成。其結(jié)構(gòu)如圖3-5所示。DS6-11型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)于1995年

50、研制成功，1997年起開始上道使用，并于1999年1月通過鐵道部技術(shù)鑒定，批準(zhǔn)推廣使用。目前，該設(shè)備已經(jīng)在我國鐵路系統(tǒng)中有了較多的運(yùn)用。與此同時，在城軌交通領(lǐng)域該產(chǎn)品也有較多的運(yùn)用。例如在快軌3號線的正線采用的就是DS6-11型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。改系統(tǒng)投入使用多年，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠。 SKIPIF 1 0 圖3-5：DS6-11型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件程序結(jié)構(gòu)圖3、JD-IA型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)JD-IA型計算機(jī)聯(lián)鎖是交大微聯(lián)科技股份研制的雙機(jī)熱備系統(tǒng)。它采用最新的計算機(jī)技術(shù)、總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)了一套性能可靠、具有“故障-安全”性能、功能完善、操作簡單、維護(hù)方便的車站微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。JD-IA型計

51、算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)保留了6502電氣集中的執(zhí)行電路，包括道岔啟動電路、信號機(jī)點(diǎn)燈電路、軌道電路、各種聯(lián)系電路等成熟的繼電器電路，其它電路則由計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)代替。計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的關(guān)鍵部分均采用雙套熱備，保證故障時不間斷使用。JD-IA型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的維修機(jī)可以實時監(jiān)視車站運(yùn)行情況、聯(lián)鎖系統(tǒng)的運(yùn)行情況，記錄車站值班員的操作情況、車站運(yùn)行情況、與聯(lián)鎖系統(tǒng)故障、故障原因。為事故分析、電務(wù)人員維修計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)提供幫助。JD-IA型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)屬于分布式計算機(jī)控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)是分散控制、集中管理。系統(tǒng)包括人機(jī)對話層、聯(lián)鎖運(yùn)算層、執(zhí)行表示層三大層次，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3-6所示。其中，人機(jī)對話層包括操作表示機(jī)和電

52、務(wù)維修機(jī)，為車站值班人員和電務(wù)維修人員提供操作和顯示界面；聯(lián)鎖運(yùn)算層包括聯(lián)鎖機(jī)和總線轉(zhuǎn)換電路，根據(jù)接收的操作命令和采集的站場信息進(jìn)行聯(lián)鎖運(yùn)算，發(fā)出控制命令；執(zhí)行表示層包括了采集電路、輸出電路、檢測電路、接口配線、通道防雷和接口繼電器，完成驅(qū)動任務(wù)，進(jìn)行設(shè)備的連接和防雷；此外，系統(tǒng)還保留了繼電集中聯(lián)鎖的執(zhí)行電路，包括道岔控制電路、信號點(diǎn)燈電路、軌道電路與各種聯(lián)系電路。JD-IA型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的通信為雙通信網(wǎng)絡(luò)。采集、輸出、檢測電路采用外部控制總線方式，通過總線轉(zhuǎn)換板與計算機(jī)ISA總線交換信息，并通過電纜與接口繼電器組合架連接。JD-IA型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的操作表示機(jī)、聯(lián)鎖運(yùn)算機(jī)、總線轉(zhuǎn)換電路、采

53、集電路、輸出電路、檢測電路均為雙套，構(gòu)成雙機(jī)熱備型計算機(jī)系統(tǒng)。 SKIPIF 1 0 圖3-6：JD-IA型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖JD-IA型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)具有如下的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）采用分離式總線控制器：提高了微機(jī)聯(lián)鎖整體的抗干擾能力和外部總線的擴(kuò)展能力；2）獨(dú)有的上電自動跟蹤能力：備機(jī)上電10秒左右自動與主機(jī)同步，無須人工干預(yù)；3）完善的冗余結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)全部資源均采用雙套結(jié)構(gòu)。其中采集板為4倍冗余，提高硬件自診斷能力；4）CAN網(wǎng)絡(luò)雙網(wǎng)并用：采用CAN網(wǎng)絡(luò)的雙網(wǎng)并用結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；5）直接驅(qū)動偏極繼電器：聯(lián)鎖機(jī)部實現(xiàn)動態(tài)驅(qū)動，提高可維護(hù)性；6）動態(tài)驅(qū)動電路的雙備份：雙套驅(qū)動板能實現(xiàn)對輸出

54、電壓進(jìn)行回讀檢測，增加輸出電路的自診斷能力；7）強(qiáng)大的故障診斷能力：聯(lián)鎖系統(tǒng)通過電務(wù)維修機(jī)對故障進(jìn)行記錄，為維修人員提供參考。JD-IA型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)如下：1）采用獨(dú)特的外部控制型總線控制器，實現(xiàn)計算機(jī)總線和控制總線的分離。系統(tǒng)抗干擾能力提高，兼容、擴(kuò)展能力增強(qiáng)；2）聯(lián)鎖機(jī)、操作表示機(jī)之間采用雙通訊網(wǎng)進(jìn)行通信，雙網(wǎng)同時工作，一旦其中一網(wǎng)故障，另一網(wǎng)仍可保證系統(tǒng)正常通信；3）聯(lián)鎖計算機(jī)通過故障安全型動態(tài)采集電路采集組合架繼電器接點(diǎn)狀態(tài)，每個采集接點(diǎn)通過兩套電路同時采集，提高硬件自診斷能力；4）聯(lián)鎖系統(tǒng)具有強(qiáng)大的故障診斷能力，并通過維修機(jī)記錄下來，供電務(wù)維修人員參考；5）電務(wù)維修系統(tǒng)可

55、向其他系統(tǒng)提供本站的開關(guān)量信息，供監(jiān)測系統(tǒng)、調(diào)監(jiān)系統(tǒng)等使用。JD-IA型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)已經(jīng)通過了鐵道部技術(shù)鑒定，交大微聯(lián)也成為國僅有的四家可為鐵路系統(tǒng)提供聯(lián)鎖產(chǎn)品的廠家之一。該系統(tǒng)目前已經(jīng)應(yīng)用于國的鐵路系統(tǒng)、客運(yùn)專線系統(tǒng)、城市軌道交通系統(tǒng)之中，運(yùn)行狀態(tài)良好。4、VPI型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)VPI型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是由卡斯柯公司與ALSTOM公司合作，開發(fā)出的一種安全型雙機(jī)熱備配置的車站聯(lián)鎖設(shè)備。該系統(tǒng)是一種“故障-安全”的、以多處理器為基礎(chǔ)的車站聯(lián)鎖信號控制系統(tǒng)，具有綜合的控制和管理功能，能確保行車安全，提高運(yùn)輸效率，改善勞動條件，并為實現(xiàn)管理和信息現(xiàn)代化創(chuàng)造條件。在工程實施中，可以以計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)（VP

56、I）為核心，構(gòu)成包括計算機(jī)聯(lián)鎖和調(diào)度集中/調(diào)度監(jiān)督、信號微機(jī)監(jiān)測等子系統(tǒng)的綜合信號系統(tǒng)。VPI型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)于1993年4月10日通過了中國鐵路通信信號總公司的技術(shù)鑒定，被授于“科學(xué)技術(shù)成果鑒定證書”，并于1999年8月通過了鐵道部評審，也使卡斯柯信號公司成為鐵道部指定的四家計算機(jī)聯(lián)鎖研制生產(chǎn)單位之一。 SKIPIF 1 0 圖3-7：VPI型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖3-7是VPI型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，該系統(tǒng)由聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)（IPS）、人機(jī)界面子系統(tǒng)（MMI）、系統(tǒng)維護(hù)子系統(tǒng)、電源與網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、室接口電路子系統(tǒng)等構(gòu)成。在功能上，VPI系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)所有聯(lián)鎖的基本功能之外，還具備與其

57、他系統(tǒng)設(shè)備接口的功能。具體包括：與買方設(shè)備的結(jié)合、與調(diào)度集中/調(diào)度監(jiān)督系統(tǒng)的結(jié)合、與道口信號結(jié)合、與ATS、DMIS等其它系統(tǒng)接口等等。VPI的雙機(jī)熱備按照下列原則設(shè)計：聯(lián)鎖機(jī)雙機(jī)熱備、MMI雙機(jī)（多機(jī)）熱備；UPS雙機(jī)熱備，雙機(jī)故障后自動旁路；雙網(wǎng)冗余；任一UPS、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、聯(lián)鎖機(jī)和MMI正常，應(yīng)該保證系統(tǒng)自動重組時，系統(tǒng)仍可以繼續(xù)工作。同時這也是VPI系統(tǒng)的一個顯著特點(diǎn)。VPI系統(tǒng)實現(xiàn)了硬件模塊化，軟件標(biāo)準(zhǔn)化，采用開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能與調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）、超速防護(hù)系統(tǒng)(ATP)、數(shù)字軌道電路等信號系統(tǒng)接口，并能與其它信息管理系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)；VPI系統(tǒng)具有很高的可靠性，從人機(jī)界面（MMI）網(wǎng)

58、絡(luò)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)到聯(lián)鎖機(jī)等設(shè)備均按冗余設(shè)計，在主機(jī)發(fā)生故障的情況下，將自動無縫切換到備機(jī)工作；VPI聯(lián)鎖機(jī)具有全面的自診斷功能。電務(wù)維修人員可以通過系統(tǒng)維護(hù)臺查詢錯誤信息，更換發(fā)生故障的模塊或插件，在短時間修復(fù)故障。同時，聯(lián)鎖機(jī)柜中的各種印制電路板上均設(shè)有表示燈，以便與時了解各印制板的工作狀態(tài)；VPI的系統(tǒng)維護(hù)臺用戶界面友好，在線診斷直觀，故障回放便捷，查詢聯(lián)鎖運(yùn)算參數(shù)方便，操作簡單易學(xué)，以使具有中等文化水平的人員經(jīng)短期培訓(xùn)后便能勝任VPI系統(tǒng)的日常維護(hù)工作。根據(jù)客戶的要求，電務(wù)維護(hù)終端可以與信號維護(hù)支持網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，并具有遠(yuǎn)程診斷功能。VPI系統(tǒng)的軟件主要有輸入、聯(lián)鎖運(yùn)算、輸出、系統(tǒng)校核、輸出校

59、核五大功能，其軟件組成包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件各由兩個EPROM插在CPU/PD板上。這樣的軟件構(gòu)成可以保障系統(tǒng)軟件的安全運(yùn)行，同時有效的進(jìn)行系統(tǒng)級數(shù)據(jù)驗證。正因為VPI型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)具備如此優(yōu)越的性能，它也得到了諸多地鐵和輕軌車站聯(lián)鎖系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。地鐵2號線車輛段、軌道交通3號線車輛段、地鐵1號線北延伸線均采用了VPI系統(tǒng)，而軌道交通3號線正線也采用了其升級替代產(chǎn)品VPI2型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。同時VPI系列產(chǎn)品也廣泛應(yīng)用于國鐵、停車場、港口等需要聯(lián)鎖設(shè)備的站點(diǎn)。5、CIS-1型微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)CIS-1型計算機(jī)聯(lián)鎖是卡斯科信號公司在從原美國GRS公司（現(xiàn)阿爾斯通集團(tuán)交通運(yùn)輸部

60、所屬美國公司）引進(jìn)的VPI型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，結(jié)合中國鐵路運(yùn)輸?shù)募夹g(shù)條件和當(dāng)今世界快速發(fā)展的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開發(fā)研制的能夠滿足大、中型鐵路站場需要，并能夠與其他計算機(jī)系統(tǒng)平臺進(jìn)行簡便聯(lián)網(wǎng)的新一代計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，并廣泛適用于400組聯(lián)鎖道岔以下的鐵路車站。CIS-1型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)由聯(lián)鎖機(jī)子系統(tǒng)、上位機(jī)子系統(tǒng)、維修機(jī)子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)、遠(yuǎn)程診斷子系統(tǒng)與接口設(shè)備等組成，用兩臺共享式集線器和雙網(wǎng)段隔離的以太網(wǎng)將所有設(shè)備連接起來，形成一個網(wǎng)絡(luò)化的計算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)都可以單獨(dú)工作并完成相應(yīng)的功能，同時這些子系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合可以完成聯(lián)鎖閉塞功能。CIS-1系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3-8所示