铁路信号计算机联锁系统(毕业论文)

西安理工大学继续教育学院毕业设计（论文）继续教育学院毕业设计（论文）题目:铁路信号计算机联锁系统概述分析院系（站）:西安机电信息技师学院学科专业:机电一体化学生:大专五班学号:指导教师:杨军良2016年9月毕—1西安理工大学继续教育学院毕业设计（论文）西安理工大学继续教育学院毕业设计（论文）任务书院系或教学站点:学生姓名:专业班级:批准日期:一、毕业设计（论文）课题二、毕业设计（论文）工作自年月日起至年月日止三、毕业设计（论文）进行地点:四、毕业设计（论文）的内容：负责指导教师:指导教师:接受设计（论文）任务开始执行日期:学生签名:西安理工大学继续教育学院毕业设计（论文）摘要计算机联锁系统是实现铁路现代化和自动化的基础设施之一，是一种高效、安全的车站联锁设备，是提高车站通过能力的基础。同时，计算机联锁系统还具有故障—安全性能，与电气联锁系统相比，其在设计、施工和维护方面都较为便捷，且便于改造和增加新功能，为铁路信号向智能化和网络化方向发展创造了条件。本论文主要阐述了计算机联锁系统的硬件结构组成，设备选型及电源配置等原则及处理方法。采用二乘二取二的体系结构的计算机联锁控制系统方案，尤其是对于可靠性技术和容错技术的深入研究，计算机联锁技术已日趋成熟，在大力推广使用。根据各国对计算机联锁的研究和使用情况来看，由于计算机在逻辑功能和信息处理方面具有很强的功能，完成其对信号机、道岔的控制电路及其相关组合的内部配线和对信号机、道岔、轨道电路等部分设备的状态信息采集电路以及与联锁机接口电路的控制。关键词：铁路信号；计算机联锁;故障探讨西安理工大学继续教育学院毕业设计（论文）ABSTRACTComputerinterlockingsystemistheoneofinfrastructurethatrealizesthemodernizationandautomationoftherailway,itisalsoakindofefficiencyandsafetyequipmentofthestationinterlocks,whichisthefoundationthatraisescarryingcapacityatstation.Meanwhile,computerinterlockingsystemalsohasthefault-orientedsecurity,Comparedwithelectricalinterlockingsystem,itsdesign,constructionandmaintenancearemoreconvenient,andeasytotransformandaddnewfeatures,andtherailwaysignaltotheintelligentnetworktocreatetheconditionsfordirection.Thisthesisdescribestheprinciplesandapproachofcomputer-basedinterlockingsystemhardwarestructure,selectionofequipmentandpowerconfiguration.Twotimestwotaketwoarchitecturecomputerinterlockingcontrolsystemsolutions,especiallyforin-depthstudyofthereliabilityandfault-toleranttechnology,computer-basedinterlockingtechnologyhasmatured,andvigorouslypromotetheuseofAccordingtothecountriesinthestudyanduseofcomputer-basedinterlockingsituation,duetoacomputerlogicfunctionandinformationprocessinghasastrong,completesignal,theswitchcontrolcircuitandcombinationsofinternalwiringandsignalpartoftheequipmentofthemachine,switchesandtrackcircuitstatusinformationacquisitioncircuitandcontrolcircuitandinterlockmachineinterface.Keywords:railwaysignal;computerinterlocking；；investigatemalfunction西安理工大学继续教育学院毕业设计（论文）目录1计算机联锁系统基础................................11.1计算机联锁概述......................................11.2计算机联锁的功能.....................................11.3计算机联锁主要技术条件...............................21.4计算机联锁的应用现状.................................32计算机联锁工作原理.................................52.1计算机联锁系统硬件组成..............................52.2计算机联锁系统基本原理...............................62.3计算机联锁系统可靠性及安全设计.......................73计算机联锁系统故障维护及探讨......................113.1联锁设备常见故障分析处理...........................113.2故障种类...........................................114计算机联锁系统的发展前景............................134.1计算机联锁系统的必要性..............................134.2计算机联锁系统的发展................................14谢辞................................................17参考文献............................................18西安理工大学继续教育学院毕业设计（论文）1第1章计算机联锁系统基础1.1计算机联锁概述为了保证行车安全和必要的通过能力，信号、道岔与进路之间必须以必要的技术手段保持一定的制约关系和操作顺序，称这种制约关系和操作顺序为联锁，用计算机技术来实现的系统成为计算机联锁系统。铁路是国民经济的大动脉、全国沟通联系的纽带、国民经济建设的先行行业。与其它运输方式相比，铁路运输具有运量大、成本低、速度快、安全可靠、能全天候运输等众多优势。铁路承担全国客货周转量的60%～70%，这种状况在今后相当长的时间内不会有太大的变化，铁路仍将是我国交通运输系统中的重要力量。铁路信号是铁路运输的耳目，是保证行车安全和提高运输效率的有力工具。一旦信号设备故障，铁路运输将陷于瘫痪，整个国民经济将遭受严重损失。从铁路一开始出现，人们就吧把铁路信号中的故障——安全技术作为一个专题进行研究。随着计算机技术的发展，特别是对可靠性和冗余容错技术的深入研究，车站信号联锁安全技术也正在不断的更新和发展。目前，计算机联锁控制系统已处于实用阶段，随着实践经验的积累，系统的性能也在不断提高。我国的计算机联锁控制系统主要采用由通用的工业控制计算机组成的计算机联锁控制系统。近年来，又推出了二乘二取二系统，由两个CPU构成一个子系统执行联锁任务（主机），另外两个CPU处于热备状态（备机），这就大大提高了计算机联锁控制系统的可靠性和安全性，而且方便维修，主要干线的技术改造都优先考虑采用二乘二取二系统。目前，计算机联锁控制系统已装备了上千个车站。总之，铁路信号计算机联锁控制系统将向低成本、高效率、高安全、高可靠及信息化、智能化、网络化和综合自动化的方向发展。1.2计算机联锁的功能一、系统的功能1、联锁控制功能（1）进路的控制。（2）信号的正常开放、关闭、人工重复开放以及防止自动重复开放。（3）道岔的单独操纵、锁闭和解锁。2、显示功能（1）站场基本图形显示。西安理工大学继续教育学院毕业设计（论文）2（2）现场信号设备状态显示。（3）车站值班员按压按钮动作的确认显示。（4）联锁系统的工作状态、故障报警显示。（5）时钟显示、必要的汉字提示，如操作错误提示、联锁状况提示、执行失败原因提示等。3、记录存储和故障检测与诊断功能（1）系统可按时间顺序自动记录和储存车站值班员按钮操作状况、现场设备动作情况和行车作业情况。（2）提供图像再现功能。（3）实现进路储存和自动办理。（4）具有集中检测和报警功能。4、语音提示功能该系统具有通过语音或音响在控制台上播放提示信息的能力。当有多条信息需要同时播放时，这些信息轮流播放。5、综合功能利用标准化的通信接口板、网络接口板以及通信规程，可直接与现代化信息处理系统相连结进行数据交换。1.3计算机联锁主要技术条件1、计算机联锁能满足各种车站（场）规模和运输作业的需要，保证行车安全，提高运输效率，并具备大信息量和联网能力。2、计算机联锁采用硬件冗余结构，如双机热备、三取二或二乘二取二的结构。可靠度指标：平均故障间隔时间（MTBF）大于或等于106h；安全度指标：平均危险侧输出间隔时间大于或等于1011h。3、计算机联锁使用涉及安全的电路符合故障-安全原则；电路故障能即时发现，当故障会危及行车安全时，能切断系统的危险侧输出。4、计算机硬件体系结构为层次结构，如分为人及对话层、联锁运用层和执行表示层。5、计算机联锁具有通过通信前置处理机和通信网与其他系统实现通信能力，与调度指挥系统的数据通信符合有关规定。6、计算机联锁的软件系统达到软件制式检测要求的可靠性和安全性，所有程序都具有模块化，结构化和标准化的特点。7、计算机联锁的各种接口与通道能保证长期使用的高稳定性和高可靠性。8、计算机联锁能通过外部数据通道或计算机网络与其他自动化或管理系统。9、计算机联锁设有两路独立电源供电，并且有自动转接功能，以保证不间断供电。10、计算机联锁采取了必要的防电磁干扰和防雷措施，以保证在规定严酷性等级的西安理工大学继续教育学院毕业设计（论文）3运用环境中，设备都能正常工作。11、信号设备的接地电阻不大于10Ω，用于防护电子设备的安全保护地线的接地装置，其接地电阻值不大于4Ω。对于重雷害地区，地线设置还采取了特殊措施。12、监测子系统作为系统基本组成部分，为维护使用部门提供监测、报警、统计、分析、管理、远程诊断及维护功能。13、根据需要设应急盘，在计算机联锁失效时控制道岔和引导信号。1.4计算机联锁的应用现状一、国外车站计算机联锁系统的应用现状1978年世界第一个计算机联锁系统在瑞典哥德堡问世,从20世纪80年代起各国竞相研究开发计算机联锁系统,并取得了显著的成绩,日本在1980年由铁路综合技术研究所、京三公司、日信公司合作开发、生产了由三重冗余微计算机组成的计算机联锁装置,1985年实际投入使用的JR东日本的南古谷车库的计算机联锁装置是日本第一台计算机联装置,90年代起很多国家已开始大面积推广微机联锁系统,如日本、英国制定技术政策,不再发展继电联锁,而由计算机联锁取代,经过20多年的发展,计算机联锁技术在发达国家已发展成为完善成熟的技术,计算机联锁由面向工程技术研究转向以面向服务为中心,其应用现状总体上可归纳为以下几方面:（一）计算机联锁制式主要由三取二和二乘二取二两种,通过软件、硬件容错技术提高计算机联锁系统的可靠性、安全