淺談?dòng)?jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的論文

　　計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖是用微型計(jì)算機(jī)對(duì)車站值班人員的操作命令與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)的表示信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)機(jī)、道岔及進(jìn)路進(jìn)行集中控制和聯(lián)鎖的車站聯(lián)鎖設(shè)備。下面是學(xué)習(xí)啦小編給大家推薦的淺談?dòng)?jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的論文，希望大家喜歡!

　　淺談?dòng)?jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的論文篇一

　　《淺談VPI型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)》

　　【摘要】隨著鐵路運(yùn)輸發(fā)展的需要和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，鐵路聯(lián)鎖系統(tǒng)的功能、體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)應(yīng)用和操作方式等各方面都在不斷演變和完善。傳統(tǒng)的6502電氣集中聯(lián)鎖基本已經(jīng)淘汰，逐步發(fā)展為以計(jì)算機(jī)為控制核心的聯(lián)鎖系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖又分有好多不同的類型，本文主要對(duì)VPI型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、安全性和可靠性等方面進(jìn)行探討。

　　【關(guān)鍵詞】VPI聯(lián)鎖系統(tǒng)安全系統(tǒng)切換

　　計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖是用微型計(jì)算機(jī)對(duì)車站值班人員的操作命令與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)的表示信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)機(jī)、道岔及進(jìn)路進(jìn)行集中控制和聯(lián)鎖的車站聯(lián)鎖設(shè)備。微機(jī)聯(lián)鎖通常采用通用的工業(yè)控制微機(jī)，由一套專用的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)車站信號(hào)、進(jìn)路、道岔之間的聯(lián)鎖關(guān)系。它實(shí)質(zhì)是一個(gè)滿足“故障―安全”原則要求的邏輯處理器，自動(dòng)的采集、處理信號(hào)設(shè)備的信息，把車站值班人員的控制命令和現(xiàn)場(chǎng)的各種信息輸入計(jì)算機(jī)，再根據(jù)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)的有關(guān)條件，進(jìn)行聯(lián)鎖關(guān)系的邏輯運(yùn)算和判斷，然后輸出信息到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)車站信號(hào)設(shè)備的控制和監(jiān)控。

　　一、VPI型聯(lián)鎖系統(tǒng)

　　VPI型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)也就是安全型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，是一種“故障―安全”的、以微機(jī)處理器為基礎(chǔ)的車站聯(lián)鎖信號(hào)控制系統(tǒng)。它的邏輯電路是由安全型邏輯組成的。能把傳統(tǒng)的由繼電器實(shí)現(xiàn)的聯(lián)鎖邏輯和控制邏輯“寫”成一系列邏輯表達(dá)式即布爾表達(dá)式，這些邏輯表達(dá)式的正確實(shí)施是通過(guò)一個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程和原則來(lái)得到保證的。這個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程和原則被稱為“數(shù)字集成安全保證邏輯”，這個(gè)“數(shù)字集成安全保證邏輯”確保聯(lián)鎖邏輯按要求實(shí)現(xiàn)，并使系統(tǒng)有故障―安全的特性。由此可見(jiàn)，安全型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖是從“有接點(diǎn)”到“無(wú)接點(diǎn)”的跨越。系統(tǒng)功能合理分配到基于“安全通信和非安全通信”網(wǎng)絡(luò)的人機(jī)接口、聯(lián)鎖處理、系統(tǒng)維護(hù)等節(jié)點(diǎn)上，有每個(gè)功能節(jié)點(diǎn)來(lái)完成一種或多種功能，而每個(gè)節(jié)點(diǎn)就是一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，彼此通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換信息并協(xié)調(diào)運(yùn)行。

　　VPI系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成滿足用戶要求的、保證基礎(chǔ)安全的、并使用安全型各端口獨(dú)立校核的輸入數(shù)據(jù)的布爾方程式，從而產(chǎn)生于該方程式解直接相關(guān)的一組輸出。安全型輸出量的狀態(tài)不斷地被檢測(cè)以確保：如果和相應(yīng)方程式的解不符合，該輸出就不在允許的狀態(tài)中。輸入數(shù)據(jù)的讀入和輸出狀態(tài)的檢測(cè)都通過(guò)安全型硬件來(lái)實(shí)行。表達(dá)式求解和輸出檢測(cè)都依靠一個(gè)安全型繼電器，它必須在精確的時(shí)間間隔內(nèi)收到有效的校核字，然后才能將電源經(jīng)由安全型繼電器的前接點(diǎn)送到所需的輸出端。系統(tǒng)的各個(gè)子系統(tǒng)設(shè)有安全防護(hù)功能，能阻止非法登陸，其中包括合法人員的以外登陸、錯(cuò)誤登陸和不合法人員的登陸。VPI系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了軟件標(biāo)準(zhǔn)話，硬件模塊話，采用開(kāi)放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，能方便可靠的和調(diào)度集中系統(tǒng)、數(shù)字軌道電路、微機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)站間記軸系統(tǒng)、閉塞系統(tǒng)、列控系統(tǒng)等信號(hào)系統(tǒng)接口并交換數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的顯示采用LCD液晶顯示器作為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)人機(jī)界面的顯示屏，操作員通過(guò)鼠標(biāo)辦理各種作業(yè)。液晶顯示器顯示站場(chǎng)圖形，給出信號(hào)機(jī)、道岔、軌道電路等信號(hào)設(shè)備的狀態(tài)。在操作中，系統(tǒng)還會(huì)給出明確的語(yǔ)音提示，方便車站值班人員了解有關(guān)作業(yè)情況和操作命令的執(zhí)行狀態(tài)，減少誤操作發(fā)生的概率。采用N+1熱備人機(jī)界面子系統(tǒng)、雙系熱冗余的聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)、雙網(wǎng)通信，采用邏輯上環(huán)網(wǎng)連接。同時(shí)，采用模塊隔離技術(shù)，各子系統(tǒng)內(nèi)部切換不影響其他子系統(tǒng)正常工作，即任何一個(gè)人機(jī)界面子系統(tǒng)、聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不能正常工作，不會(huì)導(dǎo)致其他子系統(tǒng)無(wú)故切換。VPI系統(tǒng)的自診斷功能十分完善，故障定位到板級(jí)，輸入/輸出板故障定位到具體位。

　　二、VPI系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

　　VPI系統(tǒng)是在一般雙系熱備結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加獨(dú)立的“故障―安全”校驗(yàn)?zāi)K、采用NISAL專利技術(shù)，實(shí)現(xiàn)雙系統(tǒng)并行的熱冗余計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。雙系熱冗余的“組合故障安全”結(jié)構(gòu)，再加上“反應(yīng)故障安全”技術(shù)，構(gòu)成高安全性能的綜合安全系統(tǒng)。系統(tǒng)由六個(gè)子系統(tǒng)組成，分別是聯(lián)系處理子系統(tǒng)、人機(jī)界面子系統(tǒng)、值班員臺(tái)子系統(tǒng)、診斷維護(hù)子系統(tǒng)、冗余網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、電源子系統(tǒng)?，F(xiàn)對(duì)主要的子系統(tǒng)進(jìn)行介紹。

　　聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)機(jī)柜組成的雙系熱備冗余系統(tǒng)，A系和B系無(wú)論是否同時(shí)啟動(dòng)，雙系開(kāi)機(jī)并通過(guò)安全校驗(yàn)后既能很快進(jìn)行自動(dòng)同步。A系和B系采集共享，并行輸出，當(dāng)一個(gè)系某一路采集或輸出發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，只要另一個(gè)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的碼位不發(fā)生錯(cuò)誤，既不會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行。

　　人機(jī)界面子系統(tǒng)是VPI系統(tǒng)與操作人員的交互接口，通常情況下，VPI系統(tǒng)采用彩色顯示器作為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的人機(jī)交互界面，用來(lái)供操作人員通過(guò)鼠標(biāo)辦理各種作業(yè)，顯示站場(chǎng)信號(hào)設(shè)備，并給予明確的語(yǔ)音提示。對(duì)于特殊要求的車站，還可以采用數(shù)字化儀、控制臺(tái)等作為人機(jī)交互界面。在大型站場(chǎng)設(shè)有值班員子系統(tǒng)，供值班人員監(jiān)視站場(chǎng)內(nèi)列車運(yùn)行情況以及站場(chǎng)狀態(tài)。它的界面與人機(jī)界面子系統(tǒng)完全一致。

　　三、系統(tǒng)的切換

　　VPI系統(tǒng)是完整的雙機(jī)系統(tǒng)，它的最大特點(diǎn)是單系統(tǒng)故障或維修時(shí)不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常使用，極大的提高了系統(tǒng)的可用性，雙系統(tǒng)熱備功能的應(yīng)用可有效的使整個(gè)系統(tǒng)正常工作的持續(xù)能力得到明顯的改善，因?yàn)槠湓趥溆孟到y(tǒng)轉(zhuǎn)換為工作系統(tǒng)的切換過(guò)程中，系統(tǒng)的工作不會(huì)受到影響。所以可以看出，雙機(jī)系統(tǒng)尤其是雙機(jī)熱備系統(tǒng)的切換是至關(guān)重要的，并且對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖而言，切換的安全性更為重要，系統(tǒng)切換的缺陷可能會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)事故的發(fā)生。一個(gè)完整的雙機(jī)熱備系統(tǒng)，其各個(gè)部分顯然都應(yīng)該是雙重的。但對(duì)于通常的控制系統(tǒng)而言，至少在兩個(gè)界面上必須具有唯一性和一致性，一個(gè)是顯示控制界面，一個(gè)是最終執(zhí)行命令界面。唯一性是指只能一方有效，一致性是指同時(shí)在這兩個(gè)界面的有效必須是同一個(gè)系統(tǒng)。否則很可能造成系統(tǒng)混亂，特別是兩個(gè)系統(tǒng)由于故障或其他原因而狀態(tài)不一致時(shí)。完整的雙機(jī)備用系統(tǒng)至少在這兩個(gè)界面上會(huì)有切換控制，可能會(huì)有不同的形式比如硬件控制或軟件控制。VPI是分布式多微機(jī)系統(tǒng)，其切換控制基本上是依據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)劃分的，采用以子系統(tǒng)為單元可各自獨(dú)立切換的方式。將切換單元適當(dāng)化小，可使整個(gè)系統(tǒng)具有更高的可靠性，因?yàn)橹灰皇窃诨閭溆玫?、相同的兩個(gè)子系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)發(fā)生故障，就可以重新構(gòu)成一個(gè)可以正常工作的完整系統(tǒng)。切換只是在同步的狀態(tài)下進(jìn)行的，以故障自檢和診斷為基礎(chǔ)的切換控制程序是其核心，切換條件的確定原則如下：(1)主備間的同步通信中段。雙機(jī)間的通信是由備機(jī)主站向主機(jī)子站進(jìn)行呼叫，當(dāng)無(wú)接收應(yīng)答時(shí)可能有兩種情況，一是主機(jī)死機(jī);二是通信故障，無(wú)法繼續(xù)同步運(yùn)行。此時(shí)認(rèn)為主機(jī)故障，進(jìn)行切換。(2)主機(jī)通過(guò)自檢測(cè)程序，發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重故障，向備機(jī)申請(qǐng)切換倒機(jī)。(3)當(dāng)備機(jī)間的同步信息出現(xiàn)持續(xù)性的差異時(shí)，同步處理程序確認(rèn)主機(jī)出現(xiàn)某種影響系統(tǒng)控制的故障時(shí)進(jìn)行切換。

　　四、結(jié)語(yǔ)

　　本文通過(guò)對(duì)VPI型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本實(shí)現(xiàn)方法、能達(dá)到怎么的實(shí)際效果、系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、雙機(jī)熱備的切換及切換的必要條件、系統(tǒng)的安全性可靠性等都做了簡(jiǎn)要的闡述。希望對(duì)于鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩】档陌l(fā)展能夠有所貢獻(xiàn)。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]呂永昌，林瑜筠.《計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖》.北京：中國(guó)鐵道出版社. 2007

　　[2]劉榮華.《信號(hào)工》.德宏民族出版社. 2011