計算機聯鎖仿真系統研究

李雅美

摘要：在介紹計算機聯鎖系統結構的基礎上，對計算機聯鎖仿真系統監控機、聯鎖機和模擬機的實現進行詳細的設計。

關鍵詞：計算機聯鎖；仿真；軟件

鐵路車站計算機聯鎖系統是在繼電聯鎖系統基礎上的巨大飛躍。隨著鐵路技術和科學技術的進步，計算機聯鎖系統在技術、功能、結構、操作各方面都在不斷改進和完善，集計算機控制技術、通信技術、自動監測技術、電子電力開關技術于一體，完成軟硬件技術的統一，實現了信息化、智能化。

1、計算機聯鎖系統

計算機聯鎖系統結構如圖1所示，該系統由人機會話層、聯鎖層、監控層和室外設備層組成，本設計中分別由監控機、聯鎖機、模擬機（模擬實現監控層和室外設備層）實現。

監控機發送操作控制命令給聯鎖機，并接收來自聯鎖機的命令執行結果及站場中各信號設備的狀態表示信息，將其顯示到屏幕上，并對故障信息進行報警提示。聯鎖機負責接收監控機的操作控制命令，根據來自模擬機的現場設備實時狀態進行聯鎖邏輯運算，并將運算的結果發送到監控機和模擬機。模擬機接收來自聯鎖機的控制命令，改變信號設備狀態，實時顯示現場設備狀態，并且模擬現場信號設備的故障狀態及列車運行。

2 仿真系統

仿真系統的運行流程為：監控機將操作命令發給聯鎖機，聯鎖機經過聯鎖運算后將設備操作命令給模擬機，模擬機將設備按操作命令進行操作，并將現場信息返給聯鎖機，聯鎖機將現場信息及進路狀態傳給監控機，監控機將現場信息實時顯示。系統分監控機、聯鎖機、模擬機三個部分來實現。

2.1 監控機的實現

人機對話層的任務是接收操作輸入信息，對輸入按鈕操作信息進行合法性判斷，將操作人員的錯誤操作屏蔽掉，并將形成的操作命令按協議發送給聯鎖機。另外接收聯鎖機的命令執行結果及信號設備狀態信息，并將它們實時顯示在屏幕上。根據這些功能將監控機軟件進行模塊劃分，分為操作命令處理模塊、界面信息顯示模塊、通信模塊、通信狀態檢查模塊，如圖2所示。

（1）操作命令處理模塊

對按鈕操作命令進行合法性判斷，若此命令合法則將此發送到聯鎖機，每一個按鈕的信息包括按鈕號、按鈕性質、按鈕狀態。

（2）界面信息顯示模塊

作為人機交互界面，操作員可以在此通過鼠標操作進行命令的下發，并且通過通信模塊定時刷新現場信息，若現場設備有故障則報警。

（3）通信模塊

通信采用TCP/IP協議和C/S模式，使用Socket來實現。監控機作為服務器端，在開機啟動時就開始對聯鎖機（客戶端）進行監聽，詳細實現在后續的接口設計部分會詳細講解。

（4）通信狀態檢查模塊

檢查和聯鎖機的通信狀態，因為聯鎖機是定時發送狀態信息的，可以作為心

跳信息，監控機只需檢查是否定時收到信息，若在一定的時間內收不到信息，則認為通信中斷，給出提示信息。

2.2 聯鎖機的實現

聯鎖機包括聯鎖數據和聯鎖程序兩大部分。聯鎖數據是按一定的結構將站場信息組織起來，聯鎖處理程序將數據進行運算，最終輸出結果。

聯鎖機作為系統的核心，對一條從監控機接收的操作命令的處理流程如下：首先對操作命令進行判斷，根據不同的命令進入不同的模塊進行處理。道岔單獨操作命令包括單獨操縱道定/反位、單鎖/解、單封/解；區段的事故解鎖應用的情況是當區段發生故障而使得道岔不能解鎖；全咽喉的鎖閉是當需要辦理引導總鎖閉首先要對全咽喉的道岔進行無條件鎖閉，之后又無條件解鎖；若為進路操作命令則需要進一步的判斷。取消進路，在接近區段無車時可以直接解鎖；人工解鎖，接近區段有車需延時解鎖；重復開放信號，在檢查聯鎖條件滿足的條件下可以開放信號；引導接車，檢查引導條件滿足后開放信號；若為進路選排命令則進行進路搜索形成進路表，并將進程標識置為選排，之后根據進程標識進行進路處理，在選排一致性檢查和信號開放結束之后將道岔操縱命令和信號開放命令下發給模擬機。

聯鎖機是整個仿真系統的核心，而進路處理是聯鎖機設計的核心，進路處理部分的合理性，可靠性及安全性，直接影響到整個系統的可靠運行。

2.3 模擬機的實現

模擬機的任務是根據聯鎖機下發的道岔、信號機顯示控制命令，將道岔操縱到相應的位置，讓信號機按要求顯示；將現場設備狀態信息發給聯鎖；模擬設備的故障狀態以及列車運行。根據這些功能將模擬機軟件進行模塊劃分，分為模擬設備故障及列車運行模塊、界面信息顯示模塊、通信模塊、通信狀態檢查，如圖3所示。

（1）模擬設備故障及列車運行模塊

設備故障狀態有：

道岔：擠岔、失表示。

信號機：紅燈燈絲斷絲、雙顯示時二燈絲斷絲、允許信號不顯示。

區段：軌道電路停電。

道岔和信號機單擊右鍵就會列出所有故障狀態，直接選擇即可。軌道區段故障直接雙擊，就認為是軌道電路停電或占用。模擬列車運行時雙擊該區段就認為是占用，再次雙擊就認為出清，只需按進路軌道區段順序占用出清即可。

（2）界面信息顯示模塊

和監控機界面不同的是，沒有功能按鈕以及報警提示信息，但操作員可以在此通過鼠標操作進行設備故障及列車運行模擬，并且根據聯鎖機發送的設備控制命令刷新現場信息。

（3）通信模塊

和監控機相同。

（4）通信狀態檢查模塊

通信狀態檢查原理和監控機相同，不過通信狀態由聯鎖機來檢查，由于聯鎖機和模擬機之間為互斥鏈路，聯鎖機定時發的備控制命令，同時也會定時收到現場設備信息，當在一定時間內收不到是認為通信故障，并且將此信息發給監控機，監控機給出報警提示信息。

3、結論

本文完成了對計算機聯鎖仿真系統的整體設計，實現了所要求的功能。監控機實現人機操作，站場及進路狀態實時顯示，報警指示功能；聯鎖機實現對監控下發的操作命令進行實時的聯鎖運算；模擬機模擬現場狀態，對現場設備進行操作，并模擬列車運行及設備的故障狀態；通信模塊傳輸系統內部的交互信息，并達到系統通信周期的要求。

參考文獻：

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