特种计算机在地铁微机联锁中的实现

 

　　一、联锁系统概述

　　微机联锁是近年来在国内外迅速发展起来的一种新型联锁方式微机联锁系统受到人们的关注，其重要原因在于它的性能价格比要优于继电联锁系统微机联锁系统是以微型计算机为主要技术手段实现车站联锁的实时控制系统该系统的基本任务是对车站值班员的操作命令及现场各种表示信息通过计算机进行逻辑运算，并辅以各种“冗余”及“故障安全”措施，从而有效地对信号机和道岔等实现安全控制。微机联锁系统是一种特殊的逻辑控制系统，它与一般工业控制系统相比既有很多相似之处，又有许多特殊点微机联锁系统必须具备一定的实时性、较强的并行性、故障——安全性、很高的可靠性，同时，还要便于维护和修改所以，必须采用一些特殊技术和方法对上述的实时性、并行性、故障——安全性及可靠性等问题妥善加以解决，使该软件系统既能满足基本功能的要求，又能满足它的特殊要求。

　　下图为联锁设备原理图：

　　微机联锁远程故障诊断系统的研究 

　　列车自动防护和电气集中联锁系统是防止列车碰撞和脱轨，保证列车运行的安全重要运营设备。该系统包括以下主要功能：

　　1、控制列车进路设置和联锁；列车占用检测；按照闭塞法控制原则，实现列车安全间隔控制，避免出现列车追尾、迎面或侧面冲撞等恶性事故发生；

　　2、向列车发送行车指令，实现超速防护

　　二、微机联锁的分级

　　系统级为控制监视级，也称为人机对话级（在车站值班员室），实现对系统的控制过程的信息显示和系统控制命令的输入；第二级为联锁逻辑处理级，实现信号联锁关系运算处理；第三级为执行表示级，实现现场设备运行状态采集和实时控制。值班员使用的控制台由计算机实现按钮命令的采集，具有语音提示和报警功能。第三级是计算机采用串行数据通讯联接，协调控制，实现对铁路车站信号、道岔、进路等方面实时控制。系统运行时每个分机均独立工作，一旦发生故障即运行分机自动退出系统，或立即在线进行维修，系统仍能照常运行。
 

 

　　（1）人机对话层

　　将来自键盘、鼠标等操作输入，经串口送达联锁计算机，同时在图形显示器上显示站场表示信息。在站场规模较大致使联锁计算机负担较重或需要多终端操作的情况下，可设置操作命令采集机进行操作命令输入的有效性判别并转换成约定格式传送给联锁计算机。

　　（2）联锁运算层

　　联锁微机是系统的部分，承担着操作输入的判别、联锁信号的调理及分析、逻辑运算、控制命令生成、故障诊断等任务，其可靠性、安全性对系统的总体故障—安全性能有较大影响，系统中设置了两台联锁微机，其中一台为冷备机，可进行人工切换。

　　（3）复核驱动层

　　复核驱动层承担着采集表示信息并将联锁微机下达的操作命令转化为故障—安全的控制信号的任务，对联锁微机形成的操作命令进行复核检查的屏障作用。

　　（4）结合电路层

　　结合电路的任务之一是实现现场监控设备表示信息与PLC输出的驱动信号的安全逻辑转换，使PLC的输入、输出信息均具有故障—安全性能。任务之二是用专用电路规范监控设备 的测控过程， 即包括表示信息采集机制与设备驱动流程。

　　（5）监控对象层

　　监控设备是指联锁系统的现场设备，即道岔、信号机与轨道电路。

　　三、联锁主机的选择

　　联锁主机采用的是冗余双备份的模式，通讯的方式采用RS-485方式，要求软硬件高可靠性，故障—安全的设计，是保障行车安全、提高运输效率和运营管理水平的重要设施。选用研祥新型加固型主机IPC-810B满足整体设计的需要， 无风扇结的FSC-1623CVDNA主板，板载低功耗CPU减少故障点，同时内部安装采集信号板卡PCL-733（32路带隔离数字输入卡）及控制模拟输出板卡PCL-726，分别对道岔位置、道岔电压、轨道电压、电流、机车位置等。

　　联锁主机（备机）硬件配置：

　　机箱：IPC-810B/6113LP4/7271AT

　　主板：FSC-1623CVDNA（无风扇、低功耗、VIA全长CPU主板）

　　采集卡：PCL-733（32路隔离数字输入卡）

　　PCL-726（6通道电压/电流输出卡）

　　四、系统的评价

　　微机联锁系统取代了旧式的继电电气集中联锁系统，可靠性与安全性得到保证，提高车站行车作业的安全和效率，研祥在国内工控及嵌入式智能平台领域的领导性地位，硬件的可靠性解决了联锁中的技术问题。