4-计算机联锁控制系统软件

4.1软件功能分解1.计算机联锁控制系统采用软件来实现各种联锁逻辑运算。2.将联锁运算的结果形成控制命令来驱动相应的电子电路设备，从而实现对站场设备的操作和进路的控制。3.联锁软件是实现车站信号系统功能安全的核心软件模块。4.1软件功能分解一般来说，计算机联锁控制系统的软件应具有以下功能：1、操作表示功能⑴操作信息处理•对正常的操作进行处理，形成有效的操作命令，发送到联锁机进行判断、执行，并在屏幕上给出相应的表示，同时对错误的操作给出错误提示，以便得到及时纠正。⑵表示信息处理•对现场信号设备(道岔、信号机和轨道区段)以及联锁控制系统本身的状态，在屏幕上实时地给出显示，使值班员能随时监督现场设备的运用情况。4.1软件功能分解在计算机联锁控制系统中根据需要会设置电务维修机，实现维护与管理信息处理功能：1.对现场的信号设备的故障状态，在屏幕上及时地给出特殊的显示，以便使维护人员迅速、准确地查找故障；2.自动记录并储存值班员办理作业的时间及被操作的按钮。4.1软件功能分解2、联锁控制功能进路控制进路建立进路解锁进路选择进路锁闭开放信号自动解锁非自动解锁正常通过解锁调车中途返回解锁取消进路人工延时解锁故障解锁……信号开放保持4.1软件功能分解⑴进路建立功能进路建立包括以下4个部分：①进路选择•根据车站值班人员的操作，从许多进路中选取一条要办理的进路。在选择过程中主要是将道岔转换到与进路相符的位置，但在转换之前必须检查道岔区段是否被占用及道岔是否在锁闭状态等。②进路锁闭•当进路选取后，在确证进路在空闲状态，道岔位置正确以及敌对进路没有建立的条件下，把与进路有关的道岔和区段进行锁闭，使它们不能扳动和复用，完成进路锁闭。③信号开放•在实现进路锁闭后，使防护进路的信号机开放，允许列车或车列驶入进路。④信号开放保持•在信号机开放期间还需不断地检查信号开放的条件（如进路空闲、道岔位置正确和敌对进路未建立等），一旦出现危及安全的因素，应使信号机立即关闭。4.1软件功能分解⑵进路解锁功能•进路控制过程的第二阶段是进路解锁过程。•进路解锁与进路建立相对应，当列车或车列确实越过了道岔区段后，应使该区段内的道岔以及相关的敌对进路解除锁闭。•进路解锁又分成自动解锁和非自动解锁两大类。4.1软件功能分解①自动解锁A.正常通过解锁•正常通过解锁分为一次性解锁和分段解锁两种方式。无论是一次解锁方式还是分段解锁方式，都必须确认车列确实通过了需要解锁的区段后，该区段才能自动解锁。B.调车中途返回解锁•这是调车进路的一种自动解锁方式，当进行转线调车作业时，先建立牵出作业的牵出进路，当牵出的车列行走到可以反向转线地点后，为了提高调车作业效率，提前建立反向回牵作业的折返进路，牵出进路没有解锁的道岔区段随返回进路解锁。4.1软件功能分解②非自动解锁a.取消进路•进路锁闭后，而车列未驶入接近区段时，操作人员办理取消进路手续，进路立即解锁。b.人工延时解锁•当信号机已经开放，且车列已驶入接近区段时，操作人员办理解除进路手续，信号机先关闭，从信号机关闭时算起，延迟一定时间后（对接车进路和正线发车进路延时3分钟，对于侧线发车进路和调车进路延时30秒）进路解锁。c.故障解锁•由于某种故障，不能随车列驶过进路而自动解锁的道岔区段；非进路中的道岔由于某种原因没有锁闭，需采取特殊的人为解锁方式使其解锁。称这种解锁方式为故障解锁，这种解锁方式对操作者有严格的限制。4.1软件功能分解以上介绍了进路控制过程，另外，基本联锁功能模块还包括下列功能：⑶信号操作功能①重复开放信号②非常关闭信号⑷道岔操作功能①道岔单独操纵②道岔单独锁闭③道岔单独解锁4.1软件功能分解⑸引导操作功能①开放引导信号②进路引导总锁闭③引导解锁⑹其他联锁控制功能①非进路调车控制②平面调车溜放控制③站内道口控制1、选排一致检查及道岔控制命令生成子模块⑴功能需求–检查进路建立的技术条件是否满足，检查道岔位置是否符合进路要求，如果符合则形成相应的道岔控制命令。2、进路锁闭子模块–⑴功能需求–检查进路的锁闭条件是否满足，若满足时给出进路锁闭变量及提示信息（如白光带等）。3、信号开放子模块–⑴功能需求–检查进路信号开放条件是否满足，若满足时形成防护该进路信号机的开放命令。4、信号保持子模块–⑴功能需求–该模块不间断的检查信号开放条件，条件满足时使信号机保持开放，否则使信号机关闭。YNNYNY建立进路进路搜索已选出确选检查正确？进路锁闭锁闭？信号开放检查二．进路解锁子模块1、进路正常解锁子模块–⑴功能需求–自动解锁是实现进路正常通过解锁和调车进路的中途返回解锁。这里只描述正常通过解锁阶段。在该阶段要完成两个功能：a确定信号机的关闭时机：b实现进路正常解锁。与这两个功能相对应的设有两个程序模块：确定信号关闭时机的模块，进路正常解锁模块。列车信号关闭的时机：当列车第一轮对进入该信号机内方第一轨道区段时。–调车信号关闭的时机：一是当调车车列出清接近区段且完全进入调车信号机内方；二是若接近区段留有车辆，当车列出清信号机内方第一区段并轧入下一相邻区段时。进路的正常解锁模块处理方法是在进路两端采用两点检查法解锁区段和道岔，其它区段按三点检查法（三点检查：前一区段已解锁，本区段占用且出清，下一区段占用）解除区段及道岔锁闭。NNNYYNYNYY中途返回解锁程序解锁人工解锁引导解锁故障解锁取消进路程序取消?正常解锁人工解锁程序引导解锁程序故障解锁程序正常解锁程序2、取消进路子模块–⑴功能需求–信号开放后车还没有接近，即进路处于预先锁闭状态时，要想使进路解锁，采用取消进路的办法。需要注意的是：首先要判断要取消的进路是否建立，然后还需要判断这条进路是否完整。当没有建立进路或进路不完整，部分解锁时不能够采用取消进路命令。3.6其他软件功能模块–一般情况下基本联锁控制功能的软件实现，这些功能的实现就可以保证完成基本进路操作。–基本联锁功能中还包含其他的功能子模块，而这些功能子模块往往是实际站场作业所需要的。如非正常通过解锁操作子模块中的调车中途返回解锁子模块、人工延时解锁子模块、上电解锁模块（计算机联锁特有，停电上电后的确认解锁）、区段故障解锁模块等；信号操作子模块，如重复开放信号模块、非常关闭信号模块；引导操作子模块,如：开放引导信号模块、引导进路模块、引导总锁闭、引导解锁模块；道岔操作子模块，如道岔单独操纵模块、道岔单独锁闭模块、道岔单独解锁模块、道岔单独封锁模块（道岔维修时用）、道岔封锁模块。4.1软件功能分解3、信息采集及设备驱动控制功能•输入：完成现场设备信号机、道岔以及轨道区段的状态信息采集，为联锁运算提供基础数据。•输出：根据联锁软件生成的控制命令来驱动现场设备，如信号开放，道岔动作等。4、其他功能①与调度集中系统联系功能②与调度监督系统联系功能③与其他系统，如站内调度、管理信息系统等的结合功能④自动检测与诊断功能主要是在执行联锁程序的过程中检测故障的外在现象，检查硬件资源的物理失效，软件的缺陷以及故障的位置。4.1软件功能分解在不同的联锁软件中，最基本的完整的联锁功能实现由以下功能模块构成：①进路选择功能模块②进路锁闭功能模块③信号开放功能模块④信号开放保持功能模块⑤正常解锁功能模块⑥取消进路功能模块4.1软件功能分解在这些软件中，操作表示信息处理软件、基本联锁软件、信息采集和设备驱动控制软件（前3类）是计算机联锁控制系统必须具备的。4.2软件总体结构对应于计算机联锁控制系统的硬件结构，分为操作表示层、联锁运算层和I/O控制层。对应每层结构都有相应的控制软件：控显软件、联锁运算软件和I/O采集驱动软件，以及完成各个软件模块间相互交换数据的通信软件（3层，4个模块），如下图所示：图4.2计算机联锁控制系统软件的总体结构操作及显示软件模块通信软件模块通信软件模块联锁逻辑运算软件模块输入输出软件模块现场设备通信软件模块通信软件模块操作表示层联锁运算层输入输出测控层4.3联锁数据与数据结构1.进路表型联锁(静态数据库)：将1个车站的全部进路的进路表汇总在一起，就构成总进路表。存储在ROM中，就是静态数据库。（1）进路表型静态数据结构a.因果关联型静态数据结构[英国、北美]前因-后果b.相关进路联锁静态数据结构[德国、欧洲]c.联锁表静态数据结构[中国]4.3联锁数据与数据结构（2）联锁表型数据结构联锁表型静态数据结构是目前在国内比较常用的数据结构。如图示，在联锁表中标明了进路性质，进路方向，进路的范围，防护进路的信号机名称及显示，进路中的轨道电路区段名称，敌对信号机等内容。在每一行中记录了办理一条进路需要满足的条件。联锁表是车站所有进路信息的集合。当办理进路时，根据进路操作命令可从静态数据库中选出相应的进路，从而可得到所需要的静态数据。图4.3.1站场图3GⅠGⅡGD3D11537D9D7D59方向进路进路号码排列进路按下按钮信号机道岔敌对信号轨道电路区段名称显示调车进路由D1至ⅡG1D1A,D5AD1B1/3,5/7D51DG,7DG,ⅡG至ⅠG2D1A,D7AD1B(1/3),5/7,9D71DG,3DG,5DG,9DG,ⅠG至3G3D1A,D9AD1B(1/3),5/7,(9)D91DG,3DG,5DG,9DG,3GD3至ⅡG4D3A,D5AD3B1/3,(5/7)D53DG,5DG,7DG,ⅡG至ⅠG5D3A,D7AD3B1/3,5/7,9D73DG,5DG,9DG,ⅠG至3G6D3A,D9AD3B1/3,5/7,(9)D93DG,5DG,9DG,3GⅡG至D17D5A,D1AD5B5/7,1/3D17DG,1DG至D38D5A,D3AD5B(5/7),1/3D37DG,5DG,3DGⅠG至D19D7A,D1AD7B9,5/7,(1/3)D19DG,5DG,3DG,1DG至D310D7A,D3AD7B9,5/7,1/3D39DG,5DG,3DG3G至D111D9A,D1AD9B(9),5/7,(1/3)D19DG,5DG,3DG,1DG至D312D9A,D3AD9B(9),5/7,1/3D39DG,5DG,3DG⑶联锁表型数据结构当车站规模较大，进路数量很大时，总进路表势必十分庞大，当车站改建和扩建时，需要对总进路表进行较大的修改。2.站场型静态数据结构对于大型车站编制总进路表，可用软件实现。在应用进路搜索软件时采用站场型静态数据结构。下面首先介绍进路搜索过程的两种方式：在站场型联锁结构中，应用相互关联的逻辑单元表示轨道的组成元素（信号机，道岔，轨道区段，线路的进站和出站信号机），从而形成了轨道布置图（如图4.3.2所示）。建立一条进路时，首先根据需要设置进站和出站标志，然后从进站标志开始搜索进路。遇到分歧道岔时，同时沿两个方向进行搜索。搜索进程呈现树状结构。一旦进程的一个分支搜索到了设定的出站标志，将会产生响应信号，这时，其他进程分支将被删除。随后，所有的道岔根据搜索和响应进程中的设定状态进行转换，从而排出进路。图4.3.2站场型联锁简图3GⅠGⅡGD3D13517D9D7D59进站元素道岔元素道岔出站元素2、站场型静态数据结构另一种进路搜索方式是在进行进路搜索时，如果遇到对向道岔标志是以直股搜索优先，如果找不到目标标志就返回沿弯股方向进行搜索。基于这种结构的搜索方式需要更长的搜索时间，但是能够节省一定的存储空间。另外，进行进路搜索时采用沿发车方向进行搜索的方式，能够大大提高搜索效率。对应信号平面图（或轨道布置图）中的每一个监控对象，如信号机、道岔、轨道电路区段、侵限绝缘区段、特设的变通按钮、进路终端按钮（没有信号机）等，各设一个静态数据模块。在模块中列出表述该监控对象特性的数据以及进路搜索时所需要的一些标志。在实际程序设计中，对应每一个监控对象还需要设定动态数据模块，如图中虚线框所示。静态数据模块动态数据模块图3.4.6站场型数据结构D3D13517D9D7D593DG1DG7DG9DG5DG3GⅡGⅠG4.3动态数据及其结构静态数据是实现联锁功能的最基本信息，一般包括一些元素的名称和性质。而联锁功能的实现还需要这些元素的状态变量