高铁技术概论计算机联锁课件

,武汉高速铁路,职业技能训练段,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,武汉高速铁路,职业技能训练段,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,武汉高速铁路,职业技能训练段,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,高铁技术概论,-,计算机联锁,武汉高铁训练段,陈晓伟,Tel,：,QQ,：,153294765,E-mail,：,cxw1591-0201,九月 24,目录,铁路运输及其信号系统,1,车站联锁系统的发展,2,计算机联锁系统的功能、特点及结构,3,高铁计算机联锁系统接口,5,1.,铁路运输及其信号系统,铁路运输,定义：以机车车辆等移动设备和铁道线路、桥梁隧道、站场等固定设备为基本设备，以车站为运输生产基地的实现旅客和货物运输的系统。,1.,铁路运输及其信号系统,铁路信号,定义：,铁路信号是用特定的物体（包括灯）的颜色、形状、位置，或用仪表和音响设备等向,铁路行车,人员传达有关机车车辆运行条件、行车设备状态以及行车的指示和命令等信息，是保证铁路行车安全的技术装备。,1.,铁路运输及其信号系统,铁路信号,作用：,保证安全,提高效率,减轻劳动强度,1.1,铁路技术设备的构成,车站,车站,铁路线路,机车,铁路信号,1.2,铁路运输与铁路信号,进路,定义：在车站内列车或调车车列由一个地点到另一个地点所运行的经路叫进路,分类：进路分为列车进路和调车进路两种,1.2,行车安全与铁路信号,信号机,定义：线段入口处的防护设备,保证安全的措施在进路始端设置信号机,信号机开放的基本条件为：,防护进路在空闲状态；,道岔位置符合进路开通要求，而且锁在规定状态；,无敌对进路及敌对信号,信号必须在值班人员操纵下才能开放，而且每开放一次仅对一次列车或车列有效。,1.3,车站联锁系统,联锁,定义：保证行车安全，信号、道路与进路之间以技术手段保持的一定制约关系和操作顺序。,信号机,信号机,道岔,道岔,联锁系统,进路,1.4,轨道电路,作用：,反映进路是否有车占用，同时当道岔区段有车占用时，区段内的道岔不能转换,绝缘,轨道继电器,1.5,继电器联锁,轨道继电器,岔道定位继电器,信号继电器,1.6,进路控制,进路建立阶段,从车站值班人员开始办理进路到防护该进路的信号开放的整个过程。,进路解锁阶段,从列车或车列驶入进路到越过进路中所有道岔区段的整个过程。,进路建立,进路解锁,进路控制,1.6,进路控制,九月 24,2,、车站信号控制系统的发展概况,计算机,联锁系统,电气集中,机械联锁,人工信号,九月 24,人工信号,九月 24,铁路路票,九月 24,电锁器,九月 24,6502电气集中控制台,九月 24,调度中心控制台,九月 24,机械室,九月 24,计算机联锁系统的发展概况,首先是国外的一些发达国家相继开展了计算机联锁系统的研究。,1978,年瑞典,ABB,公司研制的世界上第一套计算机联锁系统,EBILOCK,首先在歌德堡站成功投入使用，掀开了车站联锁控制系统研究与应用的新篇章。后来德国、美国、日本、英国、法国、奥地利等一些发达国家也陆续地使用了计算机联锁系统。到了,90,年代，不少国家已开始大面积推广计算机联锁控制系统。,九月 24,我国的计算机联锁系统的研制工作是从,80,年代在一些研究部门和高等院校相继开始的。,1984,年，通信信号总公司研究设计院研制生产出了国内第一个车站计算机联锁系统，并成功的应用于地方铁路，填补了我国计算机联锁控制系统的空白。,九月 24,引进核心硬件进行系统集成,TYJL-TR9,、,DS6-20,、,DS6-K5B,、,EI32-JD,、,TYJL-ECC,、,TYJL-ADX,自主研发,DS6-30,、,TYJL-I,、,TYJL-II,、,DS6-11,、,JD-1A,、,TYJL-2000,、,CIS-1,、,TYJL-III,全套引进,SSI,、,VPI,、,K5,、,ACC,、,SIMENS-W,、,EBILOCK850,现阶段,我国的发展经历,第一阶段,第二阶段,第三阶段,九月 24,计算机联锁的发展要进一步提高软、硬件标准和安全、可靠性水平，逐步统一为二乘二取二或三取二的体系，统一操作方法，统一操作界面，统一外特性端子使用。,九月 24,国内计算机联锁系统的研制单位,铁道科学研究院通信信号所,铁道部通信信号研究设计院,北京交通大学微联公司,卡斯柯信号有限公司,九月 24,各研发单位的主要产品,铁道科学研究院通信信号所：,TYJL-I,、,TYJL-II,、,TYJL-III,、,TYJL-TR9,、,TYJL-ECC,、,TYJL-ADX,铁道部通信信号研究设计院：,DS6-30,、,DS6-11,、,DS6-20,、,DS6-K5B,北京交通大学微联公司：,JD-1A,、,EI32-JD,卡斯柯信号有限公司：,VPI,、,CIS-1,、,i_lOCK,3.1,计算机联锁的功能,联锁控制功能,显示功能,记录存储和故障检测与诊断功能,结合功能,3.2,计算机联锁的优越性,技术上：,进一步完善了联锁控制功能；,可靠性、安全性高；,灵活性大；,便于系统维护,经济上：,可以降低设备投资成本；,重量轻、体积小，可节省基本建设费用,3.3,计算机联锁的技术实现特点,系统操作更简单，显示清晰、直观，显示内容更为丰富,采用高可靠、故障安全硬件结构,联锁软件设计为双程序设计,采取了必要抗干扰措施,有显示、检错、诊断、存储记录等功能,预留有与其他自动化设备相连的接口,3.4,计算机联锁的定义,计算机联锁用微型计算机对车站值班人员的操作命令与现场实际状态的表示信息进行逻辑运算，从而实现对信号机、道岔及进路进行集中控制和联锁的车站联锁设备。,微机联锁,软硬件实现联锁的逻辑关系,采用积木式的软硬件,大量减少人为工作,动作速度快，信息量大，可控性强,通用性强，适应改扩建，修改容易,节约成本，提高安全性和可靠性,3.5,车站联锁的层次结构,人机会话设备,联锁机构,人机会话层,室外设备,执行层,联锁层,3.6,计算机联锁的层次结构,光笔控制盘、大屏幕显示器,计算机联锁运算与测控,继电器电路,运转值班室,室外现场,信号机械室,输入、输出适配电路,3.7,计算机联锁的控制结构,集中式控制与分散式控制结构,集中式控制系统由室内、室外两部分构成，特点是联锁系统的各层功能均由一台计算机完成,控制台,联锁处理机,输入输出接口,电源设备,现场信号设备,控制台,联锁处理机,输入输出接口,室内,室外,操作信息,表示信息,状态信息,控制命令,3.8,计算机联锁的控制结构,分散式控制结构的特点是将联锁系统的功能按结构层次划分成若干相对独立又有一定联系的功能模块，均由相应的计算机来处理。,控制台,监视控制机,联锁机,目标控制器,与其他系统联系,4.,计算机联锁系统的安全性和可靠性结构,对于计算机联锁系统而言，既要求具有比较高的可靠性，又要求具有比较高的安全性。这是因为计算机联锁系统不仅需要昼夜不停地连续运转，而且一旦出现故障，就有可能导致重大损失或灾难。,九月 24,2、避错技术和容错技术,质量控制技术,避错技术,环境防护技术,采用高可靠性的部件和微机系统,采用各种抗干扰措施，提高系统运行的稳定性和环境适应性,九月 24,容错技术,冗余资源,硬件冗余,信息冗余,时间冗余,软件冗余,九月 24,归纳：,其中，更多采用的是硬件冗余和软件冗余。因此，容错控制技术无论在硬件结构方面还是在软件结构方面均存在着一些明显的特点。,九月 24,容错技术,屏蔽冗余,动态冗余,双机比较,双机协同,九月 24,三模静态冗余结构,九月 24,双机比较系统,九月 24,双机协同冗余系统,九月 24,九月 24,总结,1,、车站信号控制系统的发展概况,一、发展概况,人工信号,机械联锁,电气集中,计算机联锁,2,、我国的计算机联锁发展经历,第一阶段,第二阶段,第三阶段,九月 24,二、计算机联锁的特点,1、主要区别：,(1),操作方式,(2),传输方式,(3),用计算机代替控制台,(4),模块化的硬件和软件,2,、优点,:,(1),提高安全性、可靠性,(2),增加和完善了功能,(3),方便设计,(4),省工省料，降低造价,九月 24,三、计算机联锁系统的基本结构,1、分类,多模块结构,单模块结构,2、层次结构,执行层,人机对话层,联锁层,3,、,室内外联系方式,总线方式,专线方式,九月 24,四、计算机联锁系统的可靠性与安全性,1,、,要求,:,、平均故障间隔时间,MTBF,值达到,106h,;,、故障,安全系统的安全完善度等级必须达到,SIL4,级。,九月 24,容错技术,屏蔽冗余,动态冗余,双机比较,双机协同,避错技术,环境防护技术,质量控制技术,九月 24,3、计算机联锁系统的冗余结构,冗,余,结,构,故障切换,故障屏蔽,3取2,22取2,安全性和可靠性结构,按故障安全原则,避错技术,容错技术,质量控制技术,环境防护技术,硬件冗余,软件冗余,时间冗余,信息冗余,按故障处理的方式,故障切换结构 （双机热备、二乘二取二）,故障屏蔽结构 （三取二系统 ）,在目前高铁,CTCS-2,或,CTCS-3,级列控系统中，计算机联锁设备分别与车站列控中心、,RBC,、,CTC,、集中监测,CSM,等设备接口。,5.,高铁计算机联锁系统接口,5.,高铁计算机联锁系统接口,5.1,计算机联锁与车站列控中心的接口,5.2,计算机联锁与,RBC,的接口,5.3,计算机联锁与,CTC,的接口,5.4,计算机联锁与,CSM,的接口,无线闭塞中心,RBC,GSM-R,室内设备,C3,级列控与,C2,级列控的比较,地面设备增加无线闭塞中心,RBC,、,GSM-R,无线通信网络；,车载设备增加,GSM-R,无线通信单元及天线；,车载设备根据,RBC,的行车许可，生成连续速度控制模式曲线，实时监控列车安全运行。,调度中心,CTC,车站联锁,轨道电路,列控中心,应答器,道岔,信号机,RBC,为,CTCS-3,提供行车许可,速度曲线,GSM,-,R,无线,通信模块及天线,车载设备,谢谢大家！,