1、計算機聯鎖仿真系統軟件設計摘要：計算機聯鎖系統是應用在鐵路信號控制領域，用以保障行車安全和提高運 輸效率的車站信號控制系統。它是用微型計算機和繼電器件組成具有“故障一安 全”性能的實時控制系統，從而實現對道岔、進路、信號機聯鎖的控制。本文以虛擬車站-古浪車站信號平面布置圖為依據，應用VC+開發工具，對 其上行咽喉聯鎖系統進行設計。該系統完成了信號機的布置，具有進路辦理、解 鎖和道岔的單鎖、單解等計算機聯鎖系統的控制功能。關鍵詞：計算機聯鎖，VC+，控制.引言隨著鐵路運輸朝著高密、重載及高速的方向發展，既有的車站鐵路信號聯鎖 裝置已無法適應鐵路信號對可靠性與故障一安全性的更高要求。就技術方面而

2、言，鐵路信號系統已經歷了機械聯鎖、電氣聯鎖（繼電聯鎖）等兩個階段，目前在 我國干線鐵路或企業自備鐵路上所使用的聯鎖系統絕大多數仍為繼電聯鎖系統。 70年代末期新型微處理器的出現以及容錯理論與技術的逐步完善，激勵人們以 微型計算機為核心構成計算機聯鎖系統。計算機聯鎖系統是一種以計算機為主， 再加其他一些電子、繼電器件及計算機軟件組成的具有故障一安全性能的實現車 站聯鎖的系統。尤其是隨著可靠性和容錯技術的發展和研究，計算機聯鎖技術日 趨成熟，并大力推廣使用。計算機聯鎖系統的基本結構和功能1.1計算機聯鎖系統基本結構計算機聯鎖系統以色燈信號機、動力轉轍機和軌道電路作為室外三大基礎設 備，以電氣設備或

3、電子設備實現聯鎖功能以及采取集中控制方式對信號機和道岔 進行控制的系統，其基本層次結構如圖1.1所示。圖1.1聯鎖系統的一般層次結構圖相比電氣聯鎖系統，計算機聯鎖系統的人際會話層的接口設備既可以用專用 控制臺，也可以用計算機接口設備，如鼠標器、圖形輸入板、鍵盤以及顯示器等。 聯鎖機構是由計算機構成的，多采用工業控制用的微型計算機構成的聯鎖機構， 成為聯鎖機。1.1計算機聯鎖系統聯鎖與進路控制在鐵道部頒布的鐵路信號名詞術語中，聯鎖的定義是“通過技術方法， 使信號、道岔和進路必須按照一定程序并滿足一定條件，才能動作或建立起來的 相互關系”。一是說，為保證車站行車安全，必須制定一系列聯鎖規則以約束信

4、 號、道岔與進路的動作與建立；二是說，必須以技術手段實現這些規則。下面以 一條進路的控制作詳細說明。進路分為列車進路和調車進路，它們的控制過程基本是一樣的。一條進路的 控制過程可分為進路建立（辦理）和進路解鎖兩個階段。一.進路建立進路建立分解為進路選擇、道岔控制、進路鎖閉和信號控制4個進程。（1）進路選擇進路選擇的基本任務如下：（a）檢查操作人員的操作手續是否符合操作規 范；（b）檢查所選進路是否處于空閑，其敵對進路是否已實現建立；（c）對于所 選出的進路信號所涉及的信號、道岔和軌道電路（以后統稱它們為監控對象）分別 設置征用信號，以防止其他進路使用；（d）將選出的進路的狀態進行記錄。（2）道

5、岔控制檢查進路中各個道岔的實際位置與進路所需的位置是否相符，如果不相符，而且道岔未處于鎖閉狀態時，把道岔轉換到所需位置。進路鎖閉當與進路相關的道岔位置符合進路需求、進路在空閑狀態、以及沒有建立敵 對進路等條件滿足時，實現進路鎖閉，此時，進路中各個軌道電路區段就處于進 路鎖閉狀態了。于是對軌道區段內的道岔實行了進路鎖閉，使其不能被操縱；凡 經由處于進路鎖閉狀態的區段的其他進路也不能建立了，即實現了敵對進路的鎖 閉。信號控制在進路鎖閉后可立即使防護進路的信號開放，以指示列車或列車駛入進路。 但考慮在信號開放期間，可能有非法車輛撞入進路，道岔的位置也可能因違章作 業而改變，因此，在信號開放過程中，除

6、了檢查進路鎖閉外，還需不斷檢查進路 空閑和道岔位置正確，一旦發生異常現象，信號應立即關閉。當列車一旦駛入進 路后，信號應立即關閉，而對于調車信號機來說，考慮到調車機車推送車輛前進， 所以規定列車整體進入信號機內方后，信號才應關閉。二.進路解鎖進路解鎖就是解除已建立的進路、道岔和敵對進路的進路鎖閉。根據不同的 情況，進路有多種解鎖方式。根據進路解鎖的條件和時機的不同，有5種進路解 鎖方式，即取消進路、人工延時解鎖、正常解鎖、調車中途折返解鎖以及故障解 鎖。取消進路進路建立后，由于某種原因而需解除時，只要進路確實在預先鎖閉狀態而且 進路空閑時，則在操作人員的規范下課立即解鎖。人工延時解鎖(簡稱人工

7、解鎖)進路在接近鎖閉的狀態下，若由于某種原因而需要解鎖時，在操作人員的人 工解鎖規范操作后，首先使信號機關閉，從信號關閉時算起，延遲一定時間并且 進路在空閑狀態下才能解鎖。延遲的時間應大于或者等于制動時間。目前對接車 進路和正線發車進路規定的延遲時間為3min，對于側線發車進路和調車進路規 定延遲30s。正常解鎖正常解鎖是指列車或車列通過了進路中的道岔區段后使進路自動解鎖。進路正常解鎖分為一次解鎖和分段解鎖兩種方式。一次解鎖是指列車或車列越過了進 路中的全部道岔區段后，各個道岔和敵對進路同時一次解鎖；分段解鎖是按進路 中的軌道電路區段逐段解鎖，即列車每通過一段軌道電路區段，該區段就自動地 解鎖

8、。中途折返解鎖這是調車進路的一種解鎖方式。中途折返解鎖的關鍵在于提出充要條件以證 明車列確實已經折返而離開了牽出進路中的待解鎖區段。故障解鎖以上提出的4種進路解鎖方式均需要借助于軌道電路的預期的有序的動作 情況來判斷列車或車列所處位置，不致使區段錯誤解鎖而危及行車安全。如果由 于某種故障或其他原因而導致軌道電路出現了異常動作狀態時，就采用故障解 鎖。計算機聯鎖仿真系統軟件實現根據第1節原理敘述，應用VC+開發工具進行編程，實現上述功能，其系 統界面如圖2.1所示。10/1216/18O22/24O 2M 2026O 6/8陵嶂E J| 道岔名稱區段名稱道岔總定位|道岔總反位 道岔單鎖古浪車站上

9、行咽喉辦理進路取消進路x=63Ly=461圖2.1古浪車站計算機聯鎖仿真系統軟件界面本設計為古浪車站上行咽喉，有6個股道，為復線車站。界面中，中間為古 浪站上行咽喉信號平面布置圖，左上方為各道岔定反位顯示燈，定位時顯示綠燈， 反位時顯示黃燈，道岔處于鎖閉狀態時，白燈顯示轉換為紅燈顯示。下方白色按鈕為控制按鈕，分別為信號機名稱、道岔名稱、區段名稱、清除；道岔總定位、 道岔總反位、道岔單鎖、道岔單解；辦理進路、取消進路、手動解鎖。計算機聯鎖仿真系統軟件使用說明3.1系統應用環境Windows XP/Windows 7 操作系統。3.2系統安裝在Windows XP/Windows 7操作系統下，運

10、行exe可執行文件，即可打開計 算機聯鎖仿真系統軟件界面。3.3系統功能實現3.3.1界面顯示說明如圖2.1所示，界面中顯示了古浪車站上行咽喉信號平面布置，上行方面為 武威，下行方面為蘭州，有6條股道，第5股道為接觸網工業區，不允許接發車； 一條貨物線；一條安全線；1個進站信號機(S)，1個引導信號機(YS)，1個反方 向發車信號機(SF)，10個調車信號機(D2-D20)，5個出站信號機(XI、XII、X3、 X4、X6)。依次點擊信號機名稱、道岔名稱、區段名稱按鈕，則在界面上顯示各信號機 的名稱，道岔號的名稱和各區段的名稱，如圖3.1所示。點擊清除按鈕，這些名 稱將不顯示在界面上，如圖2.

11、1所示。文件(F)神E)查鄙o正常解鎖幫助(H)ia昭曲昌T句a古浪站上行咽喉計算機聯鎖系統軟件設計0WX6牽出線一b0ttX4ysF 0 ysg s I- OO HXIO fl X3信號機名稱道岔名稱清除道岔總定位道岔總反位道岔單鎖道岔單解武威方面辦理進路取消進路手動解鎖Oxn蘭州方面6G4GIIGIG3Gx=669,y=2693.3.2接車進路的辦理和解鎖根據辦理接車進路的原則，若所選進路空閑，且沒有敵對信號，以4G接車 為例辦理接車進路。點擊“辦理進路”按鈕，首先點擊進路始端按鈕S，然后點 擊進路終端按鈕X4。如圖3.2所示。文件（F）編輯（E）查看（V）名稱顯示 道游作 辦sass取畔

12、路 正常解鎖 幫助 回扃I S昭曲魯I維|0IX60X4s FM現為選擇進路命令oo8o古浪車站上行咽喉6/810/121416/1822/242026清除 贏單解手動解鎖辦理進路|取消進路區段名稱道岔單鎖信號機名稱|道岔名稱道岔總定位|道岔總反位蘭州方面6G4GIIGIG3G武威方面圖3.2正常辦理至4G的接車進路此時，2/4道岔、6/8道岔、20道岔顯示為綠色和紅色，鎖閉為定位；10/12 道岔顯示為黃色和紅色，鎖閉為反位；其他信號機未鎖閉；進站信號機S顯示黃 燈，光帶變為白色，表示該條進路已辦理。該接車進路解鎖時，點擊“取消進路”按鈕，然后點擊始端按鈕S，即可辦 理了該條進路的解鎖，此為

13、一次解鎖。也可點擊“手動解鎖”按鈕，進行分段解 鎖。若進站信號機故障或其他原因不能辦理接車進路時，需要進行辦理引導接車 進路，若此時點擊“辦理進路”按鈕，然后按照正常辦理的順序點擊YS按鈕和 X4按鈕時，就會出錯，如圖3.3所示。在辦理引導接車時，在檢查完進路空閑 并無敵對進路時，需要按壓“引導總鎖閉”按鈕，輸入密碼，然后把該進路中的 各個道岔依次單鎖到需要的位置，再按壓引導接車按鈕進行接車。碧吉浪站上行咽喉計算機聯鎖系統軟件設計部F) 鋸E)查看(V)名稱顯示 道岔操作 辦理進路 期肖進路 正常解袖 幫助(H)藥昭喧|魯尊|武威方面s -90清除 道岔單解信號機名稱|道岔名稱道岔總定位|道岔

14、總反位區段名稱道岔單鎖現為選擇進路命令選擇進路始、終端(左鍵單擊)ysF*O古浪車站上行咽喉0IX6辦理進路|取消進路手動解鎖蘭州方面6G4GIIGIG3G0X4x=949,y=337圖3.3非正常辦理接車進路時提示信息3.3.3發車進路的辦理和解鎖根據辦理發車進路的原則，若所選進路空閑，且沒有敵對信號，以由6G發 車為例，辦理發車進路。點擊“辦理進路”按鈕，首先點擊進路始端按鈕X6, 然后點擊進路終端按鈕SF。如圖3.4所示。文件(F)幡(E) (V)名稱顯示道城作辦取岬路正常解鎖藉助(H) 叵W IB| E昭殖|割幻888 888 o古浪車站上行咽喉26/810/12141 6/1 822

15、,242026/1J 接觸網 工業區/ TD16武威方面s FO現為選擇進路命令.信號機茗耕道混名稱區段名稱清除辦理進路取消進路手動解鎖道岔總反位道岔單鎖道岔單解道岔總定位22X6O-X4O-XIXI H O24O-:34G蘭州方面G -II一3Gx=463,y=489圖3.4正常辦理由6G的發車進路此時，2/4道岔、10/12道岔、20道岔顯示為黃色和紅色，鎖閉為反位；6/8 道岔顯示為綠色和紅色，鎖閉為定位；其他信號機未鎖閉；出站信號機X6顯示 綠燈，光帶變為白色，表示該條發車進路已辦理，可以進行發車。該發車進路解鎖時，點擊“取消進路”按鈕，然后點擊進路始端按鈕X6,即辦理了該條進路的解鎖

16、，此為一次解鎖。也可點擊“手動解鎖”按鈕，進行分 段解鎖。如圖3.5所示，圖中紅色光帶為20DG，表示此時該區段正在進行解鎖。半吧輻(E)查看(V)名稱顯示道建作辦畔路哩琶路正常解鎖蒂助他 !聲ib/T正臨|割幻ooo8o古浪車站上行咽喉2/46/810/121416/1822/242026/J 接觸 網工業區/ TD16武威方面現為手動解鎖命令請選擇區段(右鍵雙擊)牽出線_bYSh Os H O辦理進路取消進路|羊荔渝籟信號機名稱|道岔名稱 道岔總定位|道岔總反位區段名稱| 清除道岔單鎖|道岔單解x=952,y=277圖3.5發車進路的分段解鎖3.3.4調車進路的辦理和解鎖調車進路的辦理需要

17、注意以下幾點：單置信號機只能做同方向的終端；并 置信號機不能做同方向的終端。(1)辦理D4至D6的調車進路點擊“辦理進路”按鈕開始辦理進路，點擊始端按鈕D4,然后點擊終端按 鈕D6,此時，26號道岔表示等顯示紅色，已鎖閉，D4顯示白色，光帶變為白 色，表示此條調車進路已辦理，如圖3.6所示。武威方面信號機名稱道岔總定位區段名稱道岔單鎖必 吉浪站上行咽喉計算機聯鎖系統軟件設計口 I回111文件(B 朝但)查者名稱顯示道岔操作辦理5路取i蜩路正常解鎖幫助 叵兩目S昭電|昌| |道岔名稱 道岔總反位現為選擇進路命令選擇進路始、終端(左鍵單擊)蘭州方面圖3.6 D4至D6的調車進路辦理該條進路的解鎖時

18、，點擊“取消進路”按鈕，然后點擊始端按鈕D4即 可解鎖該條進路。(2)辦理D4至D12的調車進路點擊“辦理進路”按鈕進行辦理進路，首先點擊始端按鈕D4,接著如果點I擊按鈕D12，則界面顯示如圖3.7所示。翳古浪站上行咽喉計算機聯鎖蒸檄件沒計,文件(F)桐(E)查看(V)名稱顯示道游作辦理進路聊翹路正常解鎖幫助(H)E昭臨|昌|幻武威方面信號機名稱道岔名稱區段名稱辦理迸路取消進路手動籍鎖道岔總定位道岔總反位道岔單鎖道岔單解古浪車站上行咽喉接觸網工業區TD16現為選擇進路命令牽出線JD1O安全線2選擇進路始、終端(左鍵單擊)蘭州方面x=667,v=365圖3.7并置信號機不能作為同方向終端故此時，

19、只能把D10作為終端按鈕進行調車進路的辦理，如圖3.8所示。清除 贏單解文件(F)編輯(E)慧(V)名稱昴道海作辦理進路取i肖進路正常解鎖蒂射他 ! x局偵有史|昌T幻辦理生明I取消進路手動解鎖信號機名稱I道岔名稱區段名稱道岔總定位I道岔總反位一道岔單銷武威方面現為選擇進路命令s l-SO蘭州方面6G4GIIGIG3G圖3.8并置信號機反方向信號機作為調車終端(3)辦理D2至D8的調車進路若該條進路能辦理，點擊“辦理進路”按鈕，點擊始端按鈕D2，點擊終端按鈕D8時，界面顯示如圖3.9所示。武威方面s !-O清除 道岔單解文件(F)翊(E)查看(V)名稱顯示道岔操作辦理進路取j街睇里常解鎖幫助(

20、H) |PT扃| 其脂略|蚤| |信號機名稱|道岔名稱區段名稱道岔總定位|道岔總反位一道岔單鎖現為選擇進路命令選擇進路始、終端(左鍵單擊)古浪車站上行咽喉-d接觸網工業區TD1601X60WX4辦理迸路|取消進路手動解鎖蘭州方面6G4GIIGIG3Gx=49Zy=457圖3.9單置信號機只能作為同方向終端因此該條進路不能辦理，只能辦理由D2至D20的調車進路，D20可以作為 調車進路的終端按鈕。3.3.5道岔總定位和總反位的鎖閉若要使聯鎖系統的所有道岔處于定位或反位，則點擊道岔總定位或總反位按 鈕，按后依次左鍵雙擊道岔區段，完成道道岔定位和反位鎖閉，圖3.10所示。6/810/1216/1922/24020026古浪車站上行咽喉Mygulangll武威方面現為道岔總反位命令清除 福岔單解辦理進路取消進路手動解鎖信號機名稱道岔名稱道岔總定位道岔總反位區段名稱道岔單諛蘭州方面6G4GIIGIG3Gx=535,y=3213.3.6道岔的單鎖和單解在遇到引導接車、故障解鎖等狀況時，需要對某個道岔進行單鎖或單解，此時需要按壓道岔單鎖和道岔單解按鈕，對道岔進