专利名称：车站信号分散式计算机联锁控制系统及其集成方法
技术领域：
本发明涉及一种轨道交通运行控制系统，特别是涉及车站信号分散式计算机 联锁控制系统及其集成方法。
背景技术：
车站信号联锁控制系统是指挥列车完成车站内的技术作业，并保证其安全运 行的指挥控制及安全防护系统。目前，国内外实现该功能的控制系统有两大类，
一类是60年代出现的以继电器为基本元件，基于布线逻辑的车站信号电气集中
联锁控制系统。存在如下问题基于布线的电气集中联锁，巨量的布线错综复 杂，使得系统设计、加工及排査施工错误的难度非常大，系统加工生产的效率 非常低，而且浪费大量电线电缆；各基本单元紧密耦合，巨量的布线错综复杂， 导致系统牵一发动全身，即使车站系统进行很小的局部改扩建，系统及其布线 的改动都很大，甚至要重新全盘设计、生产及施工。
另一类是出现于80年代，并于近十年迅速发展起来的基于特种计算机(安全 计算机)的车站信号计算机集中联锁控制系统。目前，计算机集中联锁控制系 统正逐步快速地取代电气集中联锁系统，但仍然存在以下问题
(1) 集中的联锁模式，要求建立集中描述完整车站信号设备及其相互关系的 大量的数据表，这些数据表包含大量属性各异、关系复杂、紧密耦合、冗余的 静态与动态数据。这些数据表牵一发动全身，难于排查错误，给联锁系统的可 靠性和安全性带来严重的不确定性影响。
(2) 集中的联锁模式，要求计算机联锁软件模块集中处理完整车站信号设备
及其相互关系的大量的关系复杂且紧密耦合数据表，导致实现集中联锁功能的 软件模块间的逻辑关系复杂，增加了软件测试及安全评估认证的难度，导致软 件可能隐含严重的错误和缺陷，严重影响联锁软件的安全性、可靠性及可用性。 (3)针对千差万别的铁路车站，必须由系统生产商或集成商建立集中描述完 整车站信号设备及其相互关系的大量的数据表，并完成系统的安装、调试以及 系统改扩建甚至系统维护工作，这导致系统加工生产，测试及安装调试的工期 长效率低，严重影响系统的大面积推广应用及更新换代的进度。
发明内容
为了克服现有技术中集中联锁模式带来的上述不足，本发明提供一种车站信 号分散式计算机联锁控制系统，针对现有系统存在的问题，本发明解决其技术 问题所采用的技术方案是
一种车站信号分散式计算机联锁控制系统，包括
人机交互层，实现操作表示计算机功能；
分散式联锁层，实现联锁运算功能；
室外设备测控驱动接口层，实现室外设备测控驱动功能； 轨旁信号机、道岔及轨道电路等构成的室外设备层。 所述分散式联锁层由多个基本联锁控制单元搭建而成；
所述基本联锁控制单元，以每一个特定的信号机、道岔和轨道电路等室外设 备为基本对象，分别实现与特定的基本对象相关的功能单一的联锁逻辑功能。 基本联锁控制单元间通过冗余的有线通信网络或总线交换数据。
所述人机交互层与分散式联锁层通过冗余的有线或无线通信网络相连；分散 式联锁层内部通过冗余的有线通信网络或总线相连；分散式联锁层与室外设备 测控驱动接口层通过开关量I/0接口相连；室外役备测控驱动接口层与室外设备
的连接方式与现有系统相同。
一种车站信号分散式计算机联锁控制系统的集成方法，有步骤如下
第一步根据目标铁路车站的拓扑结构，采用搭积木的方式利用各种基本联 锁控制单元构建分散式计算机联锁控制系统结构关系第二步在第一步的基础上，设计操作显示软件及相关数据，同时设计得出 所需基本联锁控制单元的种类、数量、每个特定基本联锁控制单元的配置数据 及相互连接关系第三步根据第二步的结果，选用相应的基本联锁控制单元并配置数据，然 后根据相互连接关系图搭建完整的车站信号分散式计算机联锁控制系统。
本发明的有益效果
与现有技术相比，本发明具有显著的技术进步，主要表现在以下几个方面
(1) 本发明把联锁逻辑运算功能分散到与现场设备对应的一组基本联锁控 制单元中去，极大地降低了联锁软件及其数据的规模及复杂度，显著提高了联 锁软件及数据的可测度，极大地提高了联锁系统的可靠性、安全性及可用性。
(2) 本发明采用分散联锁模式，极大地降低了工程设计和施工的难度，避 免了即使小规模站场改扩建也需要重新进行全盘设计与施工造成的浪费。
(3) 在系统建设或改扩建过程中，仅仅需要分别配置每个基本联锁控制单 元的数据，施工单位的信号工程师可以借助专用组态软件自行建设或改造分散 式计算机联锁系统，极大地提高了生产效率。
图1具有四层结构的分散式计算机联锁控制系统结构图； 图2具有三层结构的分散式计算机联锁控制系统结构图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对"车站信号分散式计算机联锁控制系统及其 集成方法"作进一步详细描述
实施例1:如图1所示，车站信号分散式计算机联锁控制系统由四层构成
人机交互层，实现操作表示功能，该设备放置在信号楼操作员室；联锁层，其
采用基本联锁控制单元搭建，实现联锁运算功能，该单元放置在信号楼机械室;
室外设备测控驱动接口层，其采用安全型继电器搭建，该层放置在信号楼机械
室；室外设备层，该层为室外信号机、道岔及轨道电路等设备。
人机交互层与联锁层通过冗余的有线或无线通信网络①相连；联锁层内部通 过冗余的有线通信网②相连；基本联锁单元与接口层的继电器通过开关量I/O接 口③相连；接口层与室外设备的连接④与现有系统相同。
实施例2:如图2所示，在本实施例中，室外设备测控驱动接口层采用全电 子化模块，并可以选择分别与对应的基本联锁控制单元合并；在本实施例中， 该车站信号分散式计算机联锁控制系统具有三层结构人机交互层，实现操作 表示功能，该设备放置在信号楼操作员室；联锁层，由基本联锁控制单元及其 全电子化的室外设备测控驱动接口层合并构成，实现联锁运算功能并具有室外 设备测控驱动功能，该联锁层，既可以安装在信号楼机械室内，也可以安装在 信号机、道岔及轨道电路等室外设备的旁边；室外设备层，该层为室外信号机、 道岔及轨道电路等设备。
人机交互层与联锁层通过冗余的有线或无线通信网络①相连；联锁层内部通 过冗余的有线通信网②相连；基本联锁单元及其全电子接口与室外设备的连接 ④与现有系统相同。
权利要求
1. 一种车站信号分散式计算机联锁控制系统，其特征是包括人机交互层，实现操作表示计算机功能；分散式联锁层，实现联锁运算功能；室外设备测控驱动接口层，实现轨旁设备测控驱动功能；轨旁信号机、道岔及轨道电路构成的室外设备层；所述人机交互层与分散式联锁层通过冗余的有线或无线通信网络相连；分散式联锁层内部通过冗余的有线通信网络或总线相连；分散式联锁层与室外设备测控驱动接口层通过开关量I/O接口相连。
2. 根据权利要求1所述的一种车站信号分散式计算机联锁控制系统，其特 征是所述分散式联锁层由多个基本联锁控制单元搭建而成，所述基本联锁控 制单元，以每一个特定的信号机、道岔和轨道电路等室外设备为基本对象，分 别实现与特定的基本对象相关的功能单一的联锁逻辑功能，基本联锁控制单元 间通过冗余的有线通信网络或总线交换数据。
3. —种车站信号分散式计算机联锁控制系统的集成方法其特征是， 第一步根据目标铁路车站的拓扑结构，采用搭积木的方式利用各种基本联锁控制单元构建分散式计算机联锁控制系统结构关系图；第二步在第一步的基础上，设计操作显示软件及相关数据，同时设计得出 所需基本联锁控制单元的种类、数量、每个特定基本联锁控制单元的配置数据 及相互连接关系图；第三步根据第二步的结果，选用相应的基本联锁控制单元并配置数据，然 后根据相互连接关系图搭建完整的车站信号分散式计算机联锁控制系统。
全文摘要
一种车站信号分散式计算机联锁控制系统，其由，实现操作表示功能的人机交互层、实现联锁运算功能的分散式联锁层、实现轨旁设备测控驱动功能的室外设备测控驱动接口层，以及室外设备(轨旁信号机、道岔及轨道电路等)构成。该系统的分散式联锁层不采用集中式联锁运算模式，而是把联锁逻辑运算分散到每个与特定现场设备(如信号机、道岔、轨道电路)相对应的基本联锁控制单元当中，由一组基本联锁控制单元共同完成车站信号的联锁控制过程。根据本发明实现的分散式计算机联锁控制极大地提高了车站信号计算机联锁控制系统的可靠性、安全性及可用性。
文档编号B61L19/00GK101391614SQ200810226209
公开日2009年3月25日 申请日期2008年11月7日 优先权日2008年11月7日
发明者刘湘黔, 徐洪泽, 伟 郑 申请人:北京交通大学