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浅谈区域性计算机联锁系统及其在国内的实际应用情况论文

论文 时间:2018-06-28 我要投稿
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  论文导读:计算机联锁控制系统是由计算机代替继电电路完成逻辑运算功能,并采取必要的措施提高系统的可靠性和安全性,使系统具有故障—安全性能。它将行车指挥人员的意图、操作者的操作行为、信号的显示情况、道岔锁闭位置、股道占用状况和列车运行方向等诸多因素按数学模型有机地结合起来,并确立相互联锁的逻辑关系,以此来保证行车安全。德国西门子公司研制的SIMIS-W型区域性计算机联锁控制系统是以SIMIS系统为核心的计算机联锁控制系统。系统中各区域中心联锁机和各站的区域机采用西门子公司在世界许多国家铁路信号控制系统内广泛使用的专用故障—安全性计算机及其操作系统,具有三重冗余结构。

  关键词:计算机,区域,联锁,故障—安全,实验

  1 绪论

  1。1 论文的选题背景

  铁路大发展、铁路大提速是党中央国务院在面临世界金融危机所做出的重大决策,自立项以来,已成为世界瞩目的焦点,如何能够提高铁路运营能力,建成世界上高质量、高可靠、高运力铁路,成为当今中国铁路建设者光荣神圣的使命。上至党中央、国务院,下至全国人民非常重视铁路工程的进展情况。

  2 区域性计算机联锁控制系统概述

  2。1计算机联锁控制系统概述

  2。1。1计算机联锁控制系统的发展

  计算机联锁控制系统是由计算机代替继电电路完成逻辑运算功能,并采取必要的措施提高系统的可靠性和安全性,使系统具有故障—安全性能。它将行车指挥人员的意图、操作者的操作行为、信号的显示情况、道岔锁闭位置、股道占用状况和列车运行方向等诸多因素按数学模型有机地结合起来,并确立相互联锁的逻辑关系,以此来保证行车安全。免费。

  2。2 国内外区域性计算机联锁控制系统的概况

  2。2。1国外区域性计算机联锁控制系统的概况

  1978年,世界上第一套计算机联锁控制系统在瑞典歌德堡投入运营,从此以后世界各国都开始着手研制和开发计算机联锁控制系统用来取代传统的继电联锁控制系统,为提高运营效率做出了很大的贡献。如西班牙马德里——塞维利亚的471英里高速铁路由9个联锁中心来完成对29个车站的控制;芬兰用7个联锁中心对270公里铁路中的35个车站进行控制。

  2。2。1。1 SIMIS—W型区域性计算机联锁控制系统

  德国西门子公司研制的SIMIS-W型区域性计算机联锁控制系统是以SIMIS系统为核心的计算机联锁控制系统。它是一种安全型的系统。此系统采用标准的模块结构和标准的接口电路,能够满足不同国家的技术及环境要求,可适于小站、中站、或大站,最多能控制 3000个控制单元,并且通过了 SIL4级安全认证,可实现全电子控制。系统采用硬件冗余和分散区域控制方式,区域控制计算机采用双机冗余比较的SIMIS故障安全原理,联锁计算机与接口计算机则采用三中取二、多数表决的工作原理,以增加可靠性。免费。计算机系统的安全输出由四个独立的通道来保证(两个处理通道和两个监测通道)。

  SIMIS-W型区域性计算机联锁控制系统主要可分为两部分,一部分是安全模块,另一部分是非安全模块。安全模块中的联锁逻辑控制模块和系统调度模块采用三中取二方式,至少两个CPU输出一致,才能驱动输出,逻辑控制单元则采用二取二方式。轨旁设备的控制均通过区域计算机来实现。

  2。2。1。2 ESTW L90型区域性计算机联锁控制系统

  阿尔卡特公司研制的ESTW L90区域性计算机联锁控制系统是以SELMIS系统为核心构成的车站计算机联锁控制系统。系统采用硬件冗余和分散区域控制方式。其硬件结构为三取二方式。阿尔卡特公司研制的ESTW L90区域性计算机联锁控制系统采用四层分散控制的方式,由软件冗余管理。与西门子公司研制的SIMIS—W型相比基本相同,只是阿尔卡特公司研制的 ESTW L90区域性计算机联锁控制系统增加了一个输入/输出层,系统通过该层的接口与遥控设备和列车控制中心(LZB中心)相连。

  2。2。1。3英国的SSI型区域性计算机联锁控制系统

  英国西屋(Westinghouse)信号公司在20世纪90年代初开发了SSI(Solid State Interlocking)固态计算机联锁控制系统。该系统具有区域性远程控制功能。SSI区域性计算机联锁控制系统于1985年在明斯顿车站正式开通、投入运营。它采用分布式结构,其联锁机采用三取二冗余结构。

  SSI区域性计算机联锁控制系统联锁中心处理器CPUA、CPUB、CPUC的软、硬件完全相通,参与表决的每一模块可通过与其他两个模块的计算结果相比较以校验自身的计算结果。当某一模块发生不可屏蔽的故障时,该模块便从系统中切除。该模块因故障被切除后,其余两个模块按二取二方式继续工作。故障模块修复以后,系统重新恢复到三取二表决方式工作。

  2。2。2国内区域性计算机联锁控制系统的概况

  我国计算机联锁控制系统的研制工作开始于80年代。1986年,通信信号研究设计院研制的计算机联锁控制系统率先在太钢西配料站开通使用,并于1987年2月通过了冶金部的鉴定。1989年12月,铁道科学研究院在郑州北上行场首先开通了第一个路内大型路网性编组场尾部平面调车的计算机联锁控制系统。近几年,铁道科学研究院和通信信号研究设计院还相继研制开发了三重冗余容错结构的计算机联锁控制系统,并且已经在现场安装使用。

  2。2。2。1 TYJL—TR—SW型区域性计算机联锁控制系统

  TYJL—TR—SW型区域性计算机联锁控制系统是铁道科学研究院与西门子公司共同合作开发的新型三重冗余区域性计算机联锁控制系统。系统中各区域中心联锁机和各站的区域机采用西门子公司在世界许多国家铁路信号控制系统内广泛使用的专用故障—安全性计算机及其操作系统,具有三重冗余结构。在区域中心设置控制台、人机接口、区域中心联锁机及维修终端。而在周边小站设置区域机,必要时可设辅助控制台。TYJL—TR—SW型的区域性计算机联锁控制系统能够适用于大中小不同规模的独立站场。

  3 我国实际应用的区域性计算机联锁系统

  3。1天水火车站的特点及信号联锁系统的要求

  天水火车站位于甘肃省境内天水市道埠,地处陇海铁路西段、为兰州铁路局与郑州铁路局分界站,是甘肃省东大门、为客货综合一等站。天水站现有到发线10条,调车作业编组线9条,铁路货物装卸线及企业厂矿专用线、部队专用线14条。在2003年天水火车站站改期间天水站共建到达场和直通场两场,场间采用区域型计算机连锁系统控制。

  3。2天水站区域性计算机联锁系统的实现

  天水站区域计算机联锁控制系统将天水直通场站的逻辑运算关系在中心站进行集中联锁运算,然后把联锁运算结果传输回直通场车站的采集驱动执行机,再由执行机将信息传输到各架执行单元,由继电器操纵完成站场进路调整。它主要由区域控制中心的中心联锁机、安全传输联锁总线网和远端被控车站采集驱动执行组组成。

  3。2。1天水站区域性计算机联锁系统的中心联锁逻辑机

  中心联锁逻辑机是区域联锁控制系统中最重要的设备,所有的联锁逻辑运算都在这里完成。中心联锁逻辑机通过联锁总线通信网向远端车站全电子化执行机发送控制命令和采集信息,实现对现场信号设备的控制和信号设备状态信息的采集。因此中心联锁机的可靠性直接关系到整个系统的可靠性。

  中心联锁逻辑机选用由铁道科学研究院与开发的具有三重冗余功能的TYJL—TR—IX型联锁逻辑机。

  TYJL—TR—IX型联锁逻辑机采用在世界许多国家铁路信号控制系统内广泛使用的专用故障—安全性计算机及其操作系统,具有三重冗余结构。TYJL—TR—IX型联锁逻辑机由三块独立的CPU板来完成逻辑运算。在进行逻辑运算的过程中,各CPU板采用时钟和指令级同步方式来保证各CPU板运行完全相同的逻辑运算程序。三个CPU数据的读写为并行处理。三个CPU的运算结果通过硬件进行循环周期比较,如果一个处理器的运行结果与其它二个处理器的运行结构不同,此处理器的结果将被系统屏蔽掉,并被当作故障脱机。这样保证了系统中任何单永久性故障或由各自某种原因造成的瞬间故障均不会影响整个系统的正常运行。即在故障发生时系统仍能无差错、不间断工作。

  3。3采用区域性计算机联锁系统的优点

  区域计算机联锁系统是计算机联锁发展的一种新的联锁制式,它将车站信号联锁逻辑关系集中运算,实现区域内各站信号、道岔、进路的远程调度和远程控制,是保证列车安全、可靠、高效运行的基础设备。它在保证列车安全运行的基本前提下,以经济合理的、技术可行的措施提高运输效率,改善车站工作人员的工作条件、劳动强度,是目前国内外较为先进、比较成熟的联锁制式之一。区域性计算机联锁系统与独立计算机联锁系统相比具有以下优点:

  1)打破传统的联锁模式,设备集中设置,优化配置,充分共享资源,方便管理维修。

  2)采用集中控制方式,沿线小站可实现设备的无人值守,从而可以节省人力,实现在青藏线格拉段做到以人为本的原则。

  3)采用程序自动进路控制装置,对进路尽量自动控制,从而减少人工控制操作,降低劳动强度,提高工作效率。

  4)维修基地设立监测中心,减少车站的维护人员,实现全线设备的集中诊断和监测。有利于维修保障体系的建立。

  5)通过网络能够快速准确地获取各站信息,与DMIS系统容易实现连接,增强综合运营管理能力。

  6)集中控制和调度,掌握列车运行和车站应用状态,合理指挥行车,保证安全、正点运行,提高车站通过能力。

  7)车站仅需设置全电子化执行机,不再设立单独的联锁机,与采用独立联锁系统相比可以适当降低投资。

  8)现场占用房屋面积小、配备定员少、综合运营维修成本较低。

  9)与其他相关系统的通信接口均由通信服务器提供,网络接口更加丰富,连接方式更加灵活。免费。

  但区域性计算机联锁控制系统与独立联锁控制系统相比也有一些不足之处,比如,区域性计算机联锁控制系统对网络的可靠性要求非常高,尤其是联锁总线通信网,它的故障会造成整个联锁控制区域的瘫痪。

  参考文献

  [1]信号维护规则技术手册。中国铁道出版社,2000

  [2]赵志熙等。计算机联锁系统技术。中国铁道出版社,1999

  [3]赵志熙。车站信号控制系统。中国铁道出版社,1995

  [4]计算机网络与数据通信。清华大学出版社,1998

  [5]中国铁路通信信号总公司研究设计院。铁路工程设计技术手册 信号。中国铁道出版社, 1993

本文来源:/lunwen/1729168.html
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