浅谈计算机联锁系统的论文
计算机联锁是用微型计算机对车站值班人员的操作命令与现场实际状态的表示信息进行逻辑运算，从而实现对信号机、道岔及进路进行集中控制和联锁的车站联锁设备。下面是小编给大家推荐的浅谈计算机联锁系统的论文，希望大家喜欢!
浅谈计算机联锁系统的论文篇一
《浅谈VPI型计算机联锁系统》
【摘要】随着铁路运输发展的需要和科学技术的进步，铁路联锁系统的功能、体系结构、技术应用和操作方式等各方面都在不断演变和完善。传统的6502电气集中联锁基本已经淘汰，逐步发展为以计算机为控制核心的联锁系统。计算机联锁又分有好多不同的类型，本文主要对VPI型计算机联锁系统的实现方法、系统结构、安全性和可靠性等方面进行探讨。
【关键词】VPI联锁系统安全系统切换
计算机联锁是用微型计算机对车站值班人员的操作命令与现场实际状态的表示信息进行逻辑运算，从而实现对信号机、道岔及进路进行集中控制和联锁的车站联锁设备。微机联锁通常采用通用的工业控制微机，由一套专用的软件来实现车站信号、进路、道岔之间的联锁关系。它实质是一个满足“故障―安全”原则要求的逻辑处理器，自动的采集、处理信号设备的信息，把车站值班人员的控制命令和现场的各种信息输入计算机，再根据存储在计算机内的有关条件，进行联锁关系的逻辑运算和判断，然后输出信息到执行机构，实现对车站信号设备的控制和监控。
一、VPI型联锁系统
VPI型计算机联锁系统也就是安全型计算机联锁系统，是一种“故障―安全”的、以微机处理器为基础的车站联锁信号控制系统。它的逻辑电路是由安全型逻辑组成的。能把传统的由继电器实现的联锁逻辑和控制逻辑“写”成一系列逻辑表达式即布尔表达式，这些逻辑表达式的正确实施是通过一个设计过程和原则来得到保证的。这个设计过程和原则被称为“数字集成安全保证逻辑”，这个“数字集成安全保证逻辑”确保联锁逻辑按要求实现，并使系统有故障―安全的特性。由此可见，安全型计算机联锁是从“有接点”到“无接点”的跨越。系统功能合理分配到基于“安全通信和非安全通信”网络的人机接口、联锁处理、系统维护等节点上，有每个功能节点来完成一种或多种功能，而每个节点就是一个完整的计算机系统，彼此通过网络交换信息并协调运行。
VPI系统被设计成满足用户要求的、保证基础安全的、并使用安全型各端口独立校核的输入数据的布尔方程式，从而产生于该方程式解直接相关的一组输出。安全型输出量的状态不断地被检测以确保：如果和相应方程式的解不符合，该输出就不在允许的状态中。输入数据的读入和输出状态的检测都通过安全型硬件来实行。表达式求解和输出检测都依靠一个安全型继电器，它必须在精确的时间间隔内收到有效的校核字，然后才能将电源经由安全型继电器的前接点送到所需的输出端。系统的各个子系统设有安全防护功能，能阻止非法登陆，其中包括合法人员的以外登陆、错误登陆和不合法人员的登陆。VPI系统实现了软件标准话，硬件模块话，采用开放的系统结构，能方便可靠的和调度集中系统、数字轨道电路、微机检测系统、自动站间记轴系统、闭塞系统、列控系统等信号系统接口并交换数据。系统的显示采用LCD液晶显示器作为计算机联锁系统人机界面的显示屏，操作员通过鼠标办理各种作业。液晶显示器显示站场图形，给出信号机、道岔、轨道电路等信号设备的状态。在操作中，系统还会给出明确的语音提示，方便车站值班人员了解有关作业情况和操作命令的执行状态，减少误操作发生的概率。采用N+1热备人机界面子系统、双系热冗余的联锁处理子系统、双网通信，采用逻辑上环网连接。同时，采用模块隔离技术，各子系统内部切换不影响其他子系统正常工作，即任何一个人机界面子系统、联锁处理子系统、网络设备不能正常工作，不会导致其他子系统无故切换。VPI系统的自诊断功能十分完善，故障定位到板级，输入/输出板故障定位到具体位。
二、VPI系统体系结构
VPI系统是在一般双系热备结构的基础上，增加独立的“故障―安全”校验模块、采用NISAL专利技术，实现双系统并行的热冗余计算机联锁系统。双系热冗余的“组合故障安全”结构，再加上“反应故障安全”技术，构成高安全性能的综合安全系统。系统由六个子系统组成，分别是联系处理子系统、人机界面子系统、值班员台子系统、诊断维护子系统、冗余网络子系统、电源子系统。现对主要的子系统进行介绍。
联锁处理子系统由一个或多个机柜组成的双系热备冗余系统，A系和B系无论是否同时启动，双系开机并通过安全校验后既能很快进行自动同步。A系和B系采集共享，并行输出，当一个系某一路采集或输出发生错误时，只要另一个系统对应的码位不发生错误，既不会影响系统的运行。
人机界面子系统是VPI系统与操作人员的交互接口，通常情况下，VPI系统采用彩色显示器作为计算机联锁系统的人机交互界面，用来供操作人员通过鼠标办理各种作业，显示站场信号设备，并给予明确的语音提示。对于特殊要求的车站，还可以采用数字化仪、控制台等作为人机交互界面。在大型站场设有值班员子系统，供值班人员监视站场内列车运行情况以及站场状态。它的界面与人机界面子系统完全一致。
三、系统的切换
VPI系统是完整的双机系统，它的最大特点是单系统故障或维修时不会影响整个系统的正常使用，极大的提高了系统的可用性，双系统热备功能的应用可有效的使整个系统正常工作的持续能力得到明显的改善，因为其在备用系统转换为工作系统的切换过程中，系统的工作不会受到影响。所以可以看出，双机系统尤其是双机热备系统的切换是至关重要的，并且对计算机联锁而言，切换的安全性更为重要，系统切换的缺陷可能会导致危险事故的发生。一个完整的双机热备系统，其各个部分显然都应该是双重的。但对于通常的控制系统而言，至少在两个界面上必须具有唯一性和一致性，一个是显示控制界面，一个是最终执行命令界面。唯一性是指只能一方有效，一致性是指同时在这两个界面的有效必须是同一个系统。否则很可能造成系统混乱，特别是两个系统由于故障或其他原因而状态不一致时。完整的双机备用系统至少在这两个界面上会有切换控制，可能会有不同的形式比如硬件控制或软件控制。VPI是分布式多微机系统，其切换控制基本上是依据系统的结构划分的，采用以子系统为单元可各自独立切换的方式。将切换单元适当化小，可使整个系统具有更高的可靠性，因为只要不是在互为备用的、相同的两个子系统内同时发生故障，就可以重新构成一个可以正常工作的完整系统。切换只是在同步的状态下进行的，以故障自检和诊断为基础的切换控制程序是其核心，切换条件的确定原则如下：(1)主备间的同步通信中段。双机间的通信是由备机主站向主机子站进行呼叫，当无接收应答时可能有两种情况，一是主机死机;二是通信故障，无法继续同步运行。此时认为主机故障，进行切换。(2)主机通过自检测程序，发现严重故障，向备机申请切换倒机。(3)当备机间的同步信息出现持续性的差异时，同步处理程序确认主机出现某种影响系统控制的故障时进行切换。
四、结语
本文通过对VPI型计算机联锁系统的基本实现方法、能达到怎么的实际效果、系统的体系结构、双机热备的切换及切换的必要条件、系统的安全性可靠性等都做了简要的阐述。希望对于铁路运输的安全健康的发展能够有所贡献。
参考文献
[1]吕永昌，林瑜筠.《计算机联锁》.北京：中国铁道出版社. 2007
[2]刘荣华.《信号工》.德宏民族出版社. 2011