【正文】 基本原理 人機(jī)對(duì)話層 連鎖運(yùn)算層 復(fù)合驅(qū)動(dòng)層 結(jié)合電路層 監(jiān)控對(duì)象層第三章計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)故障維護(hù)及探討第四章 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展前景 功能的完善 實(shí)現(xiàn)管理現(xiàn)代化 節(jié)省費(fèi)用 計(jì)算機(jī)連鎖系統(tǒng)的發(fā)展 、區(qū)域化的方向發(fā)展、智能化和綜合自動(dòng)化的方向發(fā)展四、進(jìn)度計(jì)劃第一階段：2013年5月—2013年6月初，計(jì)劃進(jìn)行論資料搜集，閱讀大量參考文獻(xiàn)。第三階段：2013年7月—2013年8月，計(jì)劃進(jìn)行論文第四章計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展前景，以及第五章結(jié)論部分。按照開題報(bào)告的內(nèi)容，完成后兩章的內(nèi)容，第三章計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)故障維護(hù)及探討第四章計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展前景二、指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師： 年 月 日結(jié) 題 驗(yàn) 收一、完成日期二、完成質(zhì)量三、存在問(wèn)題四、結(jié)論指導(dǎo)教師： 年 月 日摘 要計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)鐵路現(xiàn)代化和自動(dòng)化的基礎(chǔ)設(shè)施之一，是一種高效、安全的車站聯(lián)鎖設(shè)備，是提高車站通過(guò)能力的基礎(chǔ)。根據(jù)各國(guó)對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的研究和使用情況來(lái)看，由于計(jì)算機(jī)在邏輯功能和信息處理方面具有很強(qiáng)的功能，完成其對(duì)信號(hào)機(jī)、道岔的控制電路及其相關(guān)組合的內(nèi)部配線和對(duì)信號(hào)機(jī)、道岔、軌道電路等部分設(shè)備的狀態(tài)信息采集電路以及與聯(lián)鎖機(jī)接口電路的控制。近年來(lái)，又推出了二乘二取二系統(tǒng)，由兩個(gè)CPU構(gòu)成一個(gè)子系統(tǒng)執(zhí)行聯(lián)鎖任務(wù)（主機(jī)），另外兩個(gè)CPU處于熱備狀態(tài)（備機(jī)），這就大大提高了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的可靠性和安全性，而且方便維修，主要干線的技術(shù)改造都優(yōu)先考慮采用二乘二取二系統(tǒng)。與其它運(yùn)輸方式相比，鐵路運(yùn)輸具有運(yùn)量大、成本低、速度快、安全可靠、能全天候運(yùn)輸?shù)缺姸鄡?yōu)勢(shì)。從鐵路一開始出現(xiàn)，人們就吧把鐵路信號(hào)中的故障——安全技術(shù)作為一個(gè)專題進(jìn)行研究。第三，面向工程和服務(wù), 采用計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù), 開發(fā)功能非常完善和強(qiáng)大的CAD 系統(tǒng), 并從制度和設(shè)備上建立完善的維修體系和仿真檢測(cè)體系。 第六，通過(guò)分布式結(jié)構(gòu)擴(kuò)大控制范圍,實(shí)現(xiàn)集中聯(lián)鎖分散控制的區(qū)域計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng), 使計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化第七，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)功能逐漸擴(kuò)大,實(shí)現(xiàn)信號(hào)機(jī)、道岔、軌道電路聯(lián)鎖關(guān)系而直接控制信號(hào)設(shè)備是計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本功能, 通過(guò)系統(tǒng)集成, 將車站和區(qū)間設(shè)備一體化, 由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)代替繼電器節(jié)點(diǎn)邏輯控制方式提供豐富的列車控制信息。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。第四，各種型號(hào)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)均配備有微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng), 遠(yuǎn)程診斷系統(tǒng), 為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖正常穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。鐵道部電務(wù)局在原上海鐵道大學(xué)建立了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖檢驗(yàn)站, 以技術(shù)手段加強(qiáng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件安全的檢測(cè)。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖采用硬件冗余結(jié)構(gòu)，如雙機(jī)熱備、三取二或二乘二取二的結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖具有通過(guò)通信前置處理機(jī)和通信網(wǎng)與其他系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信能力，與調(diào)度指揮系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信符合有關(guān)規(guī)定。第四，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)有兩路獨(dú)立電源供電，并且有自動(dòng)轉(zhuǎn)接功能，以保證不間斷供電。第五，監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)作為系統(tǒng)基本組成部分，為維護(hù)使用部門提供監(jiān)測(cè)、報(bào)警、統(tǒng)計(jì)、分析、管理、遠(yuǎn)程診斷及維護(hù)功能。對(duì)鐵路信號(hào)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)過(guò)程就是指工業(yè)控制計(jì)算機(jī)通過(guò)過(guò)程輸入\輸出通道和繼電結(jié)合電路對(duì)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控對(duì)象如道岔和信號(hào)機(jī)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是利用目前已有的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，研制一套專用的硬件與軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信號(hào)、進(jìn)路與道岔間的聯(lián)鎖關(guān)系，因此它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)滿足故障——安全信號(hào)原則的聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)在系統(tǒng)中的作用是將操作命令與現(xiàn)場(chǎng)各種輸入的表示信息讀入，再根據(jù)計(jì)算機(jī)內(nèi)部狀態(tài)等條件進(jìn)行邏輯運(yùn)算，判斷后輸出控制信息至執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)多變量數(shù)字輸入和多變量數(shù)字輸出這樣一個(gè)復(fù)雜傳遞函數(shù)的變換，圖22是邏輯運(yùn)算系統(tǒng)的原理圖。將來(lái)自鍵盤、鼠標(biāo)等操作輸入，經(jīng)串口送達(dá)聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)，同時(shí)在圖形顯示器上顯示站場(chǎng)表示信息。結(jié)合電路的任務(wù)之一是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備表示信息與PLC輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的安全邏輯轉(zhuǎn)換，使PLC的輸入、輸出信息均具有故障—安全性能。其中前者完全是靠硬件冗余來(lái)提升可靠性的，后者則不僅使用了硬件冗余資源，同時(shí)也使用了故障檢測(cè)技術(shù)與軟件冗余資源。在鐵路信號(hào)領(lǐng)域，由于行車安全被認(rèn)為是超過(guò)效率的重要考慮，因此相應(yīng)對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性與安全性要求很高，針對(duì)這種情況，可以有二種方式供我們?cè)谠O(shè)計(jì)中進(jìn)行選擇。容錯(cuò)技術(shù)在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中的應(yīng)用：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是高可靠性技術(shù)及容錯(cuò)理論與技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在鐵路信號(hào)聯(lián)鎖設(shè)備的應(yīng)用也逐漸廣泛。避錯(cuò)技術(shù)采用高可靠性芯片，以減少故障概率。為實(shí)現(xiàn)這一目的，主要手段就是投入更多的所需資源，如硬件冗余、軟件冗余、時(shí)間冗余等，主要是硬件和軟件冗余。其基本原理是通過(guò)表決來(lái)隔離發(fā)生的故障。 這種系統(tǒng)由多個(gè)模塊組成，其中只有1個(gè)模塊在運(yùn)行輸出，同時(shí)系統(tǒng)不斷地進(jìn)行故障檢測(cè)，隨時(shí)將發(fā)生故障的模塊用其他模塊代替，確保系統(tǒng)的安全性，此時(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，故稱為動(dòng)態(tài)冗余。這種方式需要等待一定的時(shí)間，系統(tǒng)的連續(xù)性受到影響，適用于對(duì)連續(xù)性要求不高的系統(tǒng)。混合冗余技術(shù)是將靜態(tài)冗余和動(dòng)態(tài)冗余相結(jié)合構(gòu)成的一種新的冗余結(jié)構(gòu)。軟件冗余技術(shù)就是用幾種不同的軟件處理數(shù)據(jù)，對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行比較，產(chǎn)生輸出。由于采用了幾種不同的相互獨(dú)立的處理軟件，因此防止了某種軟件由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤而產(chǎn)生的故障，還可以屏蔽硬件的某些故障，確保了系統(tǒng)安全。目前，在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中，對(duì)信號(hào)、道岔、軌道電路的控制及狀態(tài)的采集都是利用安全型繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)，岡此計(jì)算機(jī)與繼電器之間的接口電路也應(yīng)滿足故障一安全原則。繼電器吸起則將信息編為11l1，落下則編為0000。輸出接口普遍采用動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)，即計(jì)算機(jī)輸出的驅(qū)動(dòng)信息不是高電平，也不是低電平，而是一個(gè)脈沖信號(hào)，再經(jīng)過(guò)脈沖一電平轉(zhuǎn)換電路輸出一個(gè)有足夠驅(qū)動(dòng)功率的高電平去動(dòng)作相應(yīng)的繼電器。隨著計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖這一現(xiàn)代化設(shè)備將廣泛應(yīng)用于鐵路現(xiàn)場(chǎng)，正確認(rèn)識(shí)掌握這一理論將對(duì)現(xiàn)代化的鐵路事業(yè)有著重要的意義。即設(shè)備在運(yùn)用中通過(guò)電路本身的自診技術(shù)直觀表現(xiàn)出來(lái)的故障。如：設(shè)備超期使用發(fā)生故障、人為短路燒斷保險(xiǎn)等屬責(zé)任故障。如：雷擊、暴雨、冰雪等影響。按故障的性質(zhì)分類：：線路上某處出現(xiàn)分壓現(xiàn)象而導(dǎo)致設(shè)備不能正常工作為斷線故障。(2)電源接地故障：電源一極與大地相連而形成另一極對(duì)地有漏泄電流產(chǎn)生。BJA0板故障，STD層運(yùn)行燈、中斷燈、報(bào)警燈均不閃爍，采集層工作燈正常?？偩€插頭松動(dòng)或插接不良，聯(lián)鎖機(jī)無(wú)法與監(jiān)控機(jī)通信。排除上述故障，控制臺(tái)監(jiān)視器和數(shù)字化儀切換板故障，會(huì)導(dǎo)致控制臺(tái)顯示屏和數(shù)字化儀不能正常隨著監(jiān)控機(jī)的切換而切換到工作中的監(jiān)控機(jī)上，也可造成顯示屏上無(wú)任何顯示。處理方法：檢查輸入電源工作情況，輸出電源工作情況如果都正常，需要根據(jù)故障點(diǎn)更換電源板件，恢復(fù)故障現(xiàn)象。所有上述缺點(diǎn)，在微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中，可用少量的硬件投資和開發(fā)軟件加以克服。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排列列車進(jìn)路，可將每日或幾個(gè)小時(shí)的接發(fā)列車計(jì)劃存入計(jì)算機(jī)中，然后利用車次報(bào)號(hào)系統(tǒng)提供的車次號(hào)，在列車接近車站的時(shí)候從存儲(chǔ)的計(jì)劃表中提取列車應(yīng)達(dá)到的股道信息而自動(dòng)辦理進(jìn)路；對(duì)于發(fā)車進(jìn)路來(lái)說(shuō)，由于涉及到旅客的乘降，貨物的裝載和發(fā)車時(shí)刻的變更等因素，排列進(jìn)路的自動(dòng)化程度可能要低一些。例如將調(diào)車作業(yè)劃分為固定調(diào)車作業(yè)和非固定調(diào)車作業(yè)兩類。此處的管理包括行車管理和聯(lián)鎖系統(tǒng)自身管理兩個(gè)方面。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)能否廣為使用，關(guān)鍵之一是決定于它的經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性，或者說(shuō)決定于它的性能價(jià)格要比繼電集中聯(lián)鎖系統(tǒng)優(yōu)越。由于系統(tǒng)的高度標(biāo)準(zhǔn)化，便于維護(hù)，較大地縮短了改建和修復(fù)時(shí)間，減少了對(duì)運(yùn)輸?shù)挠绊懀浣?jīng)濟(jì)效果將是明顯的。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖是用微型計(jì)算機(jī)和其他一些電子、繼電器件以及各種計(jì)算機(jī)軟件組成的具有故障——安全性能的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)。就拿雙機(jī)熱備計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，它在長(zhǎng)期應(yīng)用和發(fā)展中已經(jīng)逐步成熟和穩(wěn)定，但由于其先天的不足，仍然暴露出許多軟、硬件設(shè)計(jì)上的缺欠。因此實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖在雙機(jī)熱備上的突破，向多重冗余/校核方向發(fā)展，采取二乘二取二模式是一個(gè)必然。2001年，北京交大微聯(lián)科技有限公司、北京鐵路局與日信公司進(jìn)行了合作，他們利用日信公司的故障——安全二取二CPU 單板（EI32單元）的先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合在中國(guó)國(guó)內(nèi)已成功應(yīng)用的JD1A 型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖軟件，成功開發(fā)了EI32JD 型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。就目前廣泛使用的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其執(zhí)行部分，也就是信號(hào)機(jī)和道岔的控制器件仍然是由繼電器來(lái)完成的且保留了軌道電路。國(guó)產(chǎn)車站全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)研制始于1996年，1999年納入鐵道部《鐵路科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目》，“計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖智能型全電子信號(hào)道岔控制一體化的研究”，由蘭州交通大學(xué)主持，鐵道科學(xué)研究院、鄭州鐵路局參與該項(xiàng)目的研究，并于2000年1月通過(guò)鐵道部技術(shù)審查?？梢哉J(rèn)為，隨著技術(shù)的進(jìn)一步完善和產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高，全電子計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)可以通過(guò)各種制式的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多層次控制，使控制范圍擴(kuò)大，即可由一個(gè)樞紐站控制周邊的若干站及區(qū)間的道岔控制點(diǎn)，既優(yōu)化了控制，又減少了投資和運(yùn)營(yíng)成本。信息化的突出標(biāo)志是智能工具系統(tǒng)的不斷涌現(xiàn)和應(yīng)用。這些智能系統(tǒng)正處在應(yīng)用與逐步應(yīng)用之中。這種綜合型智能系統(tǒng)目前已在秦沈客運(yùn)專線上得到運(yùn)用。第五章 結(jié)論隨著科技的不斷發(fā)展，基于通用計(jì)算機(jī)設(shè)備的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)成為鐵路上面控制行車安全方面替代原始的繼電路控制設(shè)備的更智能化的工具，同時(shí)隨著當(dāng)前硬件的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在安全方面有了更飛躍的提升。(3)實(shí)現(xiàn)了本文研究的系統(tǒng)各部分的功能。目前，軟件平臺(tái)已經(jīng)基本上搭建完畢，初步的模擬測(cè)試也已經(jīng)基本上展開，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)必將成為未來(lái)鐵路發(fā)展必不可少的控制監(jiān)測(cè)類軟件系統(tǒng)，對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)行更深入的開發(fā)和研究也將成為未來(lái)發(fā)展必然的趨勢(shì)。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，再到最后論文的順利完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。