計算機聯(lián)鎖講義(修改)

第一章計算機聯(lián)鎖基礎

第一節(jié)計算機聯(lián)鎖概述

一、計算機聯(lián)鎖的基本原理

眾所周知，繼電聯(lián)鎖是靠繼電器的線圈、接點組成一套復雜的開關量控制電

路，實現(xiàn)對信號設備的聯(lián)鎖控制。而計算機是一個能夠?qū)ΧM制代碼進行各種復

雜運算的智能機器，要用計算機取代繼電器實現(xiàn)聯(lián)鎖控制就必須將各種開關量轉(zhuǎn)

換為1、。相間的代碼，構成一套復雜的控制系統(tǒng)。

圖1—1計算機聯(lián)鎖基本原理框圖

圖1—1是計算機聯(lián)鎖控制的原理框圖，實現(xiàn)聯(lián)鎖控制主要經(jīng)過信息輸入、

聯(lián)鎖運算和信息輸出三個環(huán)節(jié)。計算機一方面通過操作輸入通道和接口接收由操

作設備（控制臺）產(chǎn)生的操作信息；另一方面通過狀態(tài)輸入通道和接口采集室外信

號設備的狀態(tài)信息，將上述兩種開關量的動作變?yōu)槎M制代碼送入計算機。信息

代碼進入計算機以后，計算機按照聯(lián)鎖程序的要求對輸入的信息進行分析處理和

復雜的邏輯運算（這里稱為聯(lián)鎖運算），其結果形成了對信號設備的控制信息和各

種表示信息?？刂菩畔⑼ㄟ^輸出通道和接口控制道岔轉(zhuǎn)換和信號變換顯示；表示

信息則通過表示輸出通道和接口控制顯示器的顯示。

第二節(jié)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的硬件組成

一、計算機聯(lián)鎖的硬件基本結構

各種型號的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)由于設計思路不同，所采用的硬件不完全相同。

即使同一種型號的系統(tǒng)，其控制的車站規(guī)模不同，所需要的硬件數(shù)量也不相同。

但各種系統(tǒng)的基本功能和基本任務大致一樣，因此它們的硬件組成的基本形式差

異不大。

計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)主要由人機對話設備、聯(lián)鎖控制計算機系統(tǒng)（簡稱主機）、輸

入/輸出通道與接口、繼電器結合電路及其監(jiān)控對象（信號機、道岔、軌道電路）

等部分組成。圖1—2是計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的硬件結構框圖。

下面對各組成部分作以簡要說明。

1、主機圖1—2計算機聯(lián)鎖硬件結構框圖

主機是計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的核心，它要完成所有信息的處理、接口管理及與外

部設備的信息交換。由于計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)接收和處理的信息很多，而且許多信息

在時間上重疊，為了避免信息丟失，提高系統(tǒng)的運行速度，目前應用的各種型號

的計算機聯(lián)鎖設備均采用多主系統(tǒng)。即將人機對話、聯(lián)鎖運算、系統(tǒng)監(jiān)測等功能

分別用不同的主機來處理。因此，圖1—1的計算機系統(tǒng)（主機）是由幾個子系統(tǒng)

組成，一般包括上位機（也稱操作表示機或控制顯示機或監(jiān)視控制機）、下位機（也

稱聯(lián)鎖處理機）、電務維修機（也稱監(jiān)測機）等。而且，為了提高系統(tǒng)的可靠性，上

位機采用雙機冗余控制，聯(lián)鎖機采用雙機熱備、三機表決或2x2取二控制，如

圖1一2所示。各部分計算機的功能如下：

（1）上位機:一是接收車務人員的操作命令，將操作信息通過網(wǎng)絡通信傳給

聯(lián)鎖機；二是接收來自聯(lián)鎖機的狀態(tài)信息和提示信息等，控制顯示器顯示系統(tǒng)及

監(jiān)控對象的狀態(tài)，及時顯示各種提示信息和報警信息；三是將各種表示信息、報

警信息及時轉(zhuǎn)發(fā)給電務維修機。

（2）下位機：一方面接收上位機下發(fā)的操作命令,另一方面通過輸入接口采集

現(xiàn)場信號設備的狀態(tài)信息。對輸入的信息進行邏輯處理、聯(lián)鎖運算。根據(jù)運算結

果，形成控制命令和表示信息。控制信息通過輸出接口電路控制組合架的繼電器

動作。表示信息是將現(xiàn)場信號設備的狀態(tài)信息、提示信息、報警信息等及時傳給

上位機。

(3)電務維修機:它是專門為電務維修人員配備的機器。其主要任務是接收操

作表示機發(fā)來的狀態(tài)信息、操作信息、提示信息和報警信息等，通過顯示器可及

時顯示。同時將各種信息的數(shù)據(jù)儲存記憶，以便查詢。

2、人一機對話設備

目前使用的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，人一機對話設備均采用操縱與表示分離的方式，

操縱設備主要有按鈕盤或數(shù)字化儀、鼠標等，表示設備有大屏幕顯示器及大屏幕

表示盤。此外還有供電務維修人員維護監(jiān)測使用的鍵盤、鼠標及顯示器等。

3、通道與接口

通道與接口是連接主機與外部設備的紐帶。在計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中，主機一方

面通過人一機接口接收值班員的操作命令，同時為顯示設備提供各種表示信息；

另一方面，通過與監(jiān)控對象之間的輸入通道和接口采集現(xiàn)場設備的狀態(tài)信息，經(jīng)

過邏輯運算后，形成控制命令，通過與監(jiān)控對象之間的輸出通道和接口控制現(xiàn)場

的信號設備。

由于在現(xiàn)有的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中，監(jiān)控對象的執(zhí)行部件仍然是繼電器，因此，

與主機相連時，需要通過輸入通道將繼電器接點的開關狀態(tài)變換成計算機能夠接

收的數(shù)字信號(數(shù)據(jù))后，才能經(jīng)由接口送入計算機。同樣，計算機輸出的控制命

令也需要輸出通道的變換和傳送才能驅(qū)動繼電器。

外部設備與主機之間的連接還必須解決兩者之間諸如工作速度匹配、通信聯(lián)

絡，有時還要完成信息數(shù)據(jù)的串/并或并/串數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等任務。這些任務都是通過

接口電路來完成的。

由于操作信息和表示信息與安全不直接相關，因此，稱這類信息為非安全性

信息。傳輸非安全性信息的人一機對話接口通常采用通用的標準接口。而表示現(xiàn)

場設備狀態(tài)的信息和計算機輸出的控制信息直接關系到行車的安全，因此，稱這

類信息為安全性信息。傳輸安全性信息的計算機與監(jiān)控對象之間的接口必須采用

為計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)專門設計的故障一安全接口。

4、繼電器結合電路

由于鐵路信號對系統(tǒng)的安全性要求非常高，目前國內(nèi)的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)受到

軟、硬件技術水平的限制，還不能完全取消繼電器?？刂?、監(jiān)督室外信號設備的

最后一級執(zhí)行部件仍然用繼電器。一般的系統(tǒng)主要設置以下繼電器：

對應軌道區(qū)段保留軌道繼電器(GJ);對應信號機保留信號繼電器(XJ)和燈

絲繼電器(DJ)等；對應道岔控制電路保留道岔啟動繼電器(1DQJ、2DQJ)和表示

繼電器(DBJ、FBJ)等。這樣可以保證繼電器對室外信號設備的控制與6502電氣

集中基本一樣。

此外，還有控制系統(tǒng)實現(xiàn)雙機轉(zhuǎn)換的有關繼電器。

因此，一般的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)所用的繼電器的數(shù)量仍為6502電氣集中的三

分之一左右。

(0)2x2取二系統(tǒng)

1.2x2取二系統(tǒng)的概述

(1)二取二的含義：在一套子系統(tǒng)上集成兩套CPU,兩CPU嚴格同步，實時

比較。只有雙機運行一致，才對外輸出運算結果。

(2)2x2的含義：用兩套完全相同的二取二子系統(tǒng)構成雙機并用或熱備系統(tǒng)。

每一子系統(tǒng)內(nèi)部為安全性冗余控制，兩子系統(tǒng)形成可靠性冗余控制，這樣，既提

高了系統(tǒng)的可靠性又提高了系統(tǒng)的安全性。

2、2x2取二系統(tǒng)的結構原理

如圖1—13所示，系統(tǒng)I或系統(tǒng)II只要有一個系統(tǒng)正常輸出即可保障整個系統(tǒng)

正常工作，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。在系統(tǒng)I或系統(tǒng)II每一個子系統(tǒng)均由系統(tǒng)A

和系統(tǒng)B構成，只有A、B兩個系統(tǒng)同時工作正常時，系統(tǒng)I或系統(tǒng)II才能有輸出

從而提高了系統(tǒng)的安全性。，---------------------------------！

模塊A

表

決系統(tǒng)B

模塊B器

或門

模塊C

系統(tǒng)B

圖1—12三機系統(tǒng)模塊故障檢測示意圖圖1—132X2取二系統(tǒng)原理框圖

3、雙系熱備

在實際應用中，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的聯(lián)鎖機采用2x2取二系統(tǒng)，輸入輸出處

理機采用兩二取二系統(tǒng)并用方式，兩環(huán)節(jié)主機為I系，備機為II系。每環(huán)節(jié)為雙

機四主熱備控制，兩環(huán)節(jié)構成四機八主系統(tǒng)，兩環(huán)節(jié)之間采用光纖雙冗余網(wǎng)絡通

信。聯(lián)鎖機發(fā)生故障時，可自動完成主備系切換。

I系和II系的輸入輸出處理機同時接收主聯(lián)鎖機的輸出信息，備聯(lián)鎖機的輸

出信息只作校核用不作為輸出；兩輸入輸出處理機同時運行，兩輸出并行同時控

制執(zhí)行繼電器。

第二章JD-1A型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)

第一節(jié)JD—1A型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的組成

一、JD-1A型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的體系結構

JD-1A型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是北京交通大學微聯(lián)公司研制開發(fā)的分布式計算機

控制系統(tǒng)，也稱集散型測控系統(tǒng)，其特點是分散控制、集中信息管理。系統(tǒng)的體

系結構如圖2—1所不：

??-----?-------,-----------------------------1

?2—1TD-1A1+管和聯(lián)錨案締休索綏構圖

系統(tǒng)包括人機對話層（也稱操作表示層）、聯(lián)鎖運算層和執(zhí)行層。人機對話

層與聯(lián)鎖層之間采用雙通訊網(wǎng)通信，雙網(wǎng)同時工作，有一網(wǎng)故障時，另一網(wǎng)可保

證系統(tǒng)正常通信。聯(lián)鎖層和執(zhí)行層之間采用外部控制型總線控制器實現(xiàn)了與計算

機總線的分離。

系統(tǒng)所用的聯(lián)鎖機、操作表示機和電務維修機可根據(jù)需要選擇不同的規(guī)格和

檔次。

聯(lián)鎖機通過兩套故障安全型動態(tài)采集電路采集組合架有關繼電器接點的狀

態(tài)，通過雙套動態(tài)驅(qū)動電路輸出對動態(tài)執(zhí)行繼電器的控制信息，并由動態(tài)檢測電

路對輸出電壓進行回讀檢測。

二、JD—1A型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的硬件組成與功能

系統(tǒng)的硬件結構如圖2—2所示，在運轉(zhuǎn)室，通過車務前臺監(jiān)視器、音箱、

輸入設備（鼠標）等為車站值班員提供操作表示界面。同時在運轉(zhuǎn)室還可以提供

后臺監(jiān)視器，便于車站值班員監(jiān)視前臺操作及站場運行情況。

在微機室，有聯(lián)鎖A柜、聯(lián)鎖B柜、操作表示機柜、防雷接口柜，以及提

供給電務人員的維修機和終端設備。

音箱大屏幕A大屏幕B鼠標

圖例

——同軸細纜

打印機電務維修機切換電路

——雙絞線

L--I操作機A|——臊樂機B-------RJ45|?

|仿真|

|廁試機|

輸出驅(qū)動檢測板輸出驅(qū)動檢測板采集板

繼電設備

如圖2—3、2—4所示，A聯(lián)鎖機柜中包括倒機電路、12V、5V、32V直流

電源（供接口電路、繼電器驅(qū)動使用X聯(lián)鎖微機，以及采集機箱、輸出驅(qū)動檢

測機箱。

如圖2—5、2—6所示，B聯(lián)鎖機柜中包括操作表示機、維修機、操作機倒

機單元以及不間斷電源UPS。

如圖2—7所示，防雷接口柜包括電源系統(tǒng)、從組合架接口來的配線（帶防

雷）以及到聯(lián)鎖機柜中的采集/驅(qū)動配線。

下面分別介紹上、下位機的組成與功能：

（一）操作表示機/上位機

本系統(tǒng)的操作表示機簡稱上位機采用雙機熱備的工作方式。上位機A、上

位機B、以及上位機倒機電路都放在上位機柜中。系統(tǒng)運行時，兩臺上位機同時

工作，先開啟的為主機，后開啟的為備機，當主用上位機發(fā)生故障時，自動切換

到備用上位機。

主用上位機運行時，接收鼠標操作，向下位機（聯(lián)鎖機）發(fā)送車站值班員

的操作命令，播放語音提示信息。

備用上位機運行時，只能接收下位機傳來的站場狀態(tài)信息，跟蹤顯示站場

運行情況、系統(tǒng)運行情況等，它不能接收操作信息和向下位機發(fā)送操作命令，也

不能播放語音提示信息。

操作表示機具有以下功能：

(1)操作功能：它接收車站值班員的按鈕操作信息，將按鈕操作信息通過網(wǎng)

驅(qū)采電源A

5V12V32V

5V12V32V聯(lián)鎖機

熱備竹主用

?1?

???

O聯(lián)鎖

O]5V12V/32V

1:111:^3^3

操作表示機A

OODDDODOODD

oDDDDDDDOJDD

UXAKB肋'儂蒯制備2

POWER12345678

網(wǎng)絡集線器A?■■■■■■■■回

kJLAAAAAJ

忸血蹌\|偶舞機制備2

POWER12345678^/普

網(wǎng)絡集線器B?■■■■■■■■0

聯(lián)鎖機A

采集

A機

采

采

采

采

采

采

采

采

采

采

采

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采

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