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微机联锁

微机联锁,是用微型计算机(或微处理器)取代部分继电器电路的联锁系统。

车站微机联锁系统是用微型计算机(或微处理器)取代部分继电器电路的联锁系统。首先使用微机联锁系统的国家是瑞典(1978年),我国由铁道部通信信号总公司开发设计的微机联锁系统在1984年投入使用。近一个阶段我国使用的微机联锁系统车站的数量逐年增多,其制式不尽相同,具体的研制单位除了国外的一些厂家和前面提到的通号公司外,还有上海卡斯柯信号有限公司、北京钢铁设计总院、上海通信工厂、上海亨钧科技发展公司、西安西门子信号有限公司、兰州铁道学院、北方交通大学、成都无缝钢管厂等单位。

(1)技术含量高

微机联锁系统要用到计算机通讯、差错控制等高新技术。
  (2)安全可靠性与具体软硬件系统有关

设计人员的细微差错可能导致系统不可靠,但可通过一段时间的拷机来发现这种不可靠性。
  (3)操作界面较好

一般都有CRT界面和语音提示。
  (4)占地面积小

因为其逻辑关系的计算主要由微机来处理,对于较大的站场,这种优势更为突出。
  (5)造价较高

但随着微电子的发展和微电子电路的国产化,微机联锁系统的造价会越来越低(当前国内的微机联锁系统造价略高于继电电气集中联锁系统)。
  (6)便于站场改扩建

站场若有修改,一般只须在软件上稍加修改即可。
  (7)维修量小

由于大部分功能用软件实现,而软件是一种无磨损产品,它一经调试成功无需维修。
  (8)可以实现管理现代化

可以与旅客服务系统、微机检测系统、调度监督系统、货运管理系统等其它系统交换数据,可以存储操作记录。
  (9)可以先期进行系统功能校验

微机联锁程序可以提供具有仿真技术的软件包,为施工前的系统功能校验提供了可能。
  (10)便于特殊联锁关系的设计

可以比较方便地进行一些非常规联锁的逻辑运算。

微机联锁系统的硬件结构可以有很多种,其大体上可分为以下3种:
  (1)单微机系统,整个系统只采用一个中央处理器,见图2(a)。

单微机系统结构图

(2)双微机系统,联锁微机只进行联锁程序的运算等工作,人机对话微机把控制信号传给联锁微机,并把状态信息显示出来,见图2(b)。

双微机系统结构图

(3)多微机系统,即含有多个计算机的微机联锁系统。多微机系统类似于双微机系统,其各个微机分工更细,主要适于大站和比较分散的站,热备微机联锁系统也与此种结构相似。
  微机联锁系统的软件结构可以归为图3所示的模型,系统软件完成联锁运算与控制的功能,保障软件自身的可靠性,当硬件出现故障时系统倒向安全侧。

微机联锁控制系统的软件结构图

微机联锁系统有各种各样的制式,就其格局来说有国外国内两大块。国外的系统性能比较好,但价格昂贵(约相当于国内系统价格的10倍),我国只有少数车站使用国外的微机联锁系统。国内的微机联锁系统中,铁道部通号公司、兰州铁道学院、上海亨钧公司的系统具有一定的代表性,其它制式的系统结构均可归为这3种制式之内。下面以武钢原料站微机联锁装置、LYWLⅡ型高可靠微机联锁系统、“铁路信号之星”RSS计算机综合控制系统为例来进行分析。
  1、武钢原料站微机联锁装置
  该微机联锁系统于1995年8月开通使用,硬件结构可分为6大块,包括主机柜、显示器、操纵台、接口柜、电源屏、室外设备。该系统的核心是主机柜里的联锁计算机,采用SBC系列工业控制机,由主机板(CPU为8085芯片、内存16K)、光电隔离板、按钮板、图形显示控制板安装于80机箱装配而成,联锁机完成联锁运算并给显示器输出显示信息。该系统的人机界面是操纵台(由按钮组成)和显示器。其软件采用汇编语言编程,具有很大的编程工作量。这种单微机结构的联锁控制系统的研制和应用对铁路信号微机联锁系统的发展起了重要的历史作用,但它只是一个雏形,还没有很好地利用计算机的“处理数据快、逻辑判断灵活、便于功能扩展”的特点。
  2、新型实用的微机联锁系统
  LYWLⅡ型高可靠微机联锁系统和“铁路信号之星”RSS计算机综合控制系统的结构、性能大致相同,又各有特色。两个系统的硬件结构均可以用图4来描述,从结构上可分为上下位机两层。室外设备回执信息(轨道电压、道岔表示、信号条件)经室内具有故障安全特性的采集电路送下位机(西门子可编程控制器PLC),经过下位机预处理后送往上位机,同时接受上位机的控制命令,通过联锁运算后向具有故障安全特性的动态接口电路输出控制命令(信号点灯、道岔定反操);上位机一方面送显示信息,一方面处理控制信息和进行联锁运算,向下位机输出控制命令。

系统的硬件结构图

系统的软件可分为两部分:一部分是上位机程序,一部分是下位机程序,上位机采用高级语言编程,下位机采用PLC专用计算机语言编程。两个系统与以往的微机联锁装置相比较具有明显的优越性:
  (1)由于采用了鼠标操作,站场改扩建变得比较容易,只需更改程序中的数据和增加相应的比较独立的继电器组,不用制作新的操作盘,5组道岔以内的改扩建驳接时间可以控制在4h内。
  (2)操作界面更加友好,用键盘和鼠标操作,减轻了操作员的劳动强度,对于熟练的操作员排进路的速度比以前按按钮更快,效率更高。
  (3)可以同时排列多条平行进路。
  (4)操作及故障记录更详尽、记录时间更长,便于分析故障、事故原因。
  (5)具有故障及错误操作的音响报警及汉字提示。
  (6)操作员级别采用多级密码管理,关键的操作采用密码授权操作方式。
  (7)系统上、下位机软件采用了许多安全技术,如上、下位机进行双程序校验,使用冗余编码等差错控制技术。
  (8)系统能方便地与各级网络互联,可以共享数据。
  (9)具有微机监测子系统,能适时显示站场平面信息、适时检测各路电压、查询和打印操作及故障记录。
  (10)软件、硬件都采用了模块化结构。
  (11)具有仿真调试培训功能,可以仿真现场的各种信息条件,进行单机调试,对软件的正确性、安全性进行校验,可用单机对现场信号操作人员进行培训。
  两种系统比较,又有各自的优点:
  (1)LYWLⅡ型系统(由兰州铁道学院设计)的上位机软件采用C语言编程,由于其是面向机器的语言,具有初始化块、程序运行的盲点较少的特点,即机器做的操作均在编程者的思路及程序中,从一定程度上来说可靠性很高;操作记录采用了循环覆盖的方式(保留最近的3万条记录),文件不会太大,对硬盘的要求不高。
  (2)“铁路信号之星”系统的上位机采用VisualBasic语言编程,由于它是建立在Windows平台上的程序,人机界面友好,易于设计;它有站场变化信息记录并同操作记录一起以按月取文件名的方式存储于硬盘上,具有永久保存性;它提供了组态功能,能满足使用单位完成站场改扩建的需要,图形方式的二次开发工具使设计和改扩建变得更容易。

微机联锁设备的设计、安装已成为必然,对于新设备的使用与维护必然会遇到新的问题。从生产的角度来看,主要是考虑新旧设备使用的过渡问题,车站信号员应在投产之前作一周以上的模拟操作训练,达到较自如地使用鼠标和键盘的程度即可;在投产之初由资深调度员进行调度指挥,均衡选排进路的节奏,以免忙中出错,影响生产效率。从维护的角度来看,电务人员必须参与到系统的设计、调试及施工过程中去,在此过程中电务人员应能对整个系统有较全面的了解,并能在遇到紧急情况时进行妥善处理。
  以上所述的情况是保证车站控制系统更新时顺利过渡的基本条件之一,对于电务技术人员则应该更深层次地学习所使用的微机联锁系统的软、硬件结构以期在今后能独立完成站场的改扩建和系统的一级维修工作。


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