一种计算机联锁系统的制作方法

1.本发明涉及信号系统技术领域，具体为一种计算机联锁系统。


背景技术：

2.计算机联锁是铁路车站用以保证行车安全的控制设备，在保障行车安全、提高运输效率、改善劳动条件等方面都起着非常重要的作用，传统的计算机联锁系统的总体结构基本上分为人机接口层、联锁核心层、io电路层、室内分线层、继电器接口层、室外分线层，没有发生总体结构根本变化，目前发展其着眼点都是在提高计算机环节的软硬件安全性(即联锁核心层及io电路层)的变化，但这一层面的计算机联锁系统作用只是用计算机软件简单地替代原有6502的联锁逻辑功能，而继电器接口层依然保留了近30％继电器作为接口电路，由于传统的计算机联锁系统整体设计思想上依然保留6502的结构，造成计算机联锁系统从设计到后续施工复杂，周期较长，故障范围广，维护的工作量及难度均较大等一系列的问题，从某种程度上严重影响了日益繁忙的铁路运输工作。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种计算机联锁系统，该系统符合铁道部颁布的计算机联锁技术条件，在保证系统安全、可靠、稳定的前提下，软、硬件采用模块化的思想设计开发，运用最新的计算机技术、总线技术、网络技术，实现了一套性能可靠、具有故障安全性、功能完善、操作简单、维护方便的车站联锁系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种计算机联锁系统，包括：若干个机柜、组合、全电子执行单元以及控制组件；
5.其中，所述机柜包括主机柜、扩展机柜、控制台以及防雷分线柜；
6.其中，所述主机柜的正面自上而下依次为：两套冗余ups电源，所述主机柜的背面自上而下依次为：两套冗余24v的电源模块、两个冗余交换机、联锁主机笼、系统电源引入端子及防雷以及两套冗余ups电源；
7.其中，所述扩展机柜用来放置信号、道岔、轨道、零散这四种组合，且所述扩展机柜用于放置5个组合，自上而下依次为组合一(z1)、组合二(z2)、组合三(z3)、组合四(z4)以及组合五(z5)；
8.其中，所述控制台包括：控制桌、显示器、鼠标、音响；
9.其中，所述防雷分线柜用于连接室内设备和室外设备；既满足分线柜的分线功能，又解决防雷问题，用于铁路车站信号机械室对信号电缆线的分配、转接及雷电防护。代替传统的六柱、十八柱接线端子。
10.根据控制不同的对象，所述组合分为：sw组合、sig组合、tc组合以及sio组合，且每个组合前面均设置有断路器和模块，背后为分线端子板；
11.其中，所述sw组合包括sw组合框、道岔机笼、断路器、表示变压器、表示电阻以及万可端子，且每一个所述sw组合可以插3块sw模块，用于控制6组道岔。
12.其中，所述sig组合包括sig组合框、信号机笼、断路器、万可端子，且每一个所述sig组合可以控制3个sig模块、12架调车信号机、2架进站信号机或者6架出站信号机，并能够根据需要进行内部配线调整；
13.其中，所述tc组合由3个tc模块、tc组合框以及万可端子构成，且所述tc组合可以控制48个轨道受电端；
14.其中，所述sio组合由3个sio模块、万可端子端子构成，且所述sio可以驱动12个送电和24个来电采集；
15.其中，所述sw模块、sig模块、tc模块、siof模块统称io模块、且每种所述io模块的硬件和软件上均由两套相互独立电路组成，并采用二取二的安全原则进行控制；
16.其中，一个所述sw模块可控制二组道岔，模块面板右侧的指示灯为计算机部分的状态指示灯，左侧为其相应的io状态指示灯，io状态指示灯有a、b二套、分别反应a、b二套电路的状态；
17.其中，一个所述sig模块可控制四架调车信号。模块面板右侧的指示灯为计算机部分的状态指示灯，左侧为其相应的io状态指示灯，io状态指示灯有a、b二套、分别反应a、b二套电路的状态；
18.其中，一个所述tc模块采集16个轨道受电端，分路电压小于5v，采集电压10.5v～16v；
19.其中，所述全电子执行单元通过所述(sw、sig、tc、sio)模块完成对室外设备驱动和采集的功能；
20.其中，所述控制组件包括cpu主机系统软件、oc系统软件以及mc系统软件；
21.其中，所述cpu主机系统软件即联锁运算程序，是联锁系统的核心程序，由cbicad生成的联锁源程序与既有底层联锁模块编译连接生成；
22.其中，所述oc系统是值班员人机交互界面，与cpu系统通信，发送值班员的操作命令，并实时图形显示反映站场设备状态，用于实现语音报警功能，并实时显示道岔动作电流曲线，且支持一机多屏；
23.其中，所述mc系统主要供维护人员或管理人员使用，为维护提供故障诊断和故障分析依据。
24.其中，所述机柜尺寸采用工业级别要求，即800mm*800mm*2200mm，所述机柜采用双开门式，所述机柜的前面采用钢化玻璃防护，所述机柜的柜底开孔，所述机柜的上面设置有散热风扇。
25.其中，所述防雷分线柜具有上走线和下走线两种方式配线。
26.优选的，还包括模块化计算机联锁系统组合，所述模块化计算机联锁系统组合用于完成模块、断路器、分线端子间的配线以及控制室外设备，且模块化计算机联锁系统组合由组合框、模块机笼、南非断路器、万可分线端子等组成。
27.优选的，还包括模块化计算机联锁系统，所述模块化计算机联锁系统全部取消6502的重力式继电器，采用欧标微型继电器与电子电路集成，并且通过单片机控制继电器的闭合和断开，所述模块化计算机联锁系统室外设备的控制电压则通过这些微型继电器接点将电送出，以达到室内控制室外的目的，且每一个执行模块内部电路的输出均采用双套电路2取2设计原则，用于保证信号系统的安全性、可靠性。
28.优选的，每架所述信号机的点灯电源与每组道岔的动作电源均采用欧标安全型继电器双接点一对一独立输出，执行单元通过欧标安全型继电器接点实现强、弱电电气隔离。
29.优选的，所述还包括与所述全电子执行单元光端连接的光通讯系统，所述光通讯系统通过光纤介质通信，所述主机柜的fcm模块通过opc模块连接有扩展柜，用于实现扩展柜执行单元和联锁系统间的光通信，该计算机联锁系统和全电子模块之间采用冗余的光转485通信。
30.优选的，所述所述显示器采用crt显示器或液晶显示器，用于显示站场状态、操作提示及报警信息，所述鼠标用于供操作人员办理进路，实现人机对话，所述音响用于系统报警或语音提示。
31.优选的，所述底层联锁模块程序适合各种站场，且满足站场变化底层联锁模块程序无需修改。
32.优选的，所述防雷分线柜内设浪涌保护器，所述浪涌保护器内置由氧化锌压敏电阻(mov)与放电管(gdt)串联方式的组成电路结构。
33.与现有技术相比，本计算机联锁系统的有益效果是：
34.1、联锁系统最大限度地简化系统结构，采用当今计算机工业控制的最新发展技术，从铁路信号设计、施工、维护、测试、站场改造及信息化要求等角度统筹考虑采用模块化、单元化的设计理念，以模块化为单元直接控制室外各种信号设备。
35.2、全电子执行单元具有外线短路保护功能，全部取消了易老化的熔断器改用南非开关，解决了占信号故障比例最高的难题，由于大部分功能软件实现，而软件是无磨损产品，一经调试成功，无需维修，另外，由于全电子执行单元控制和采集直接经电缆连接至室外设备(并接防雷柜)，而机柜之间几乎无连接线，大大降低了室内设备的故障率。
36.3、模块具备完善的自检功能，故障化计算机联锁系统设备可靠、更换方便、所有设备的运行状态采用监测计算机实时监测，全部指示明确；模块支持热拔插，更换便捷，故障处理快速，将原来“先分析故障、判断故障、处理故障，最后才能恢复运输”的故障处理过程改为：直接替换故障模块恢复运输生产，而分析故障、判断故障、维修故障模块的事情交给我们来完成，这一故障处理的变化，大大缩短了系统故障处理及影响铁路正常运输的时间。
附图说明
37.图1为本发明的计算机联锁系统的结构原理图；
38.图2为本发明的计算机联锁系统的层次结构示意图；
39.图3为本发明的计算机联锁系统中sw组合的结构示意图；
40.图4为本发明的计算机联锁系统中sig组合的结构示意图；
41.图5为本发明的计算机联锁系统中tc组合的结构示意图；
42.图6为本发明的计算机联锁系统中sio组合的结构示意图；
43.图7为本发明的计算机联锁系统中光通讯系统的结构示意图。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
45.请参阅图1-图7，本发明提供一种技术方案：
46.如图1-图7所示，一种计算机联锁系统，包括：
47.若干个机柜、组合、全电子执行单元以及控制组件；
48.其中，机柜包括主机柜、扩展机柜、控制台以及防雷分线柜；
49.其中，机柜尺寸采用工业级别要求，即800mm*800mm*2200mm，机柜采用双开门式，机柜的前面采用钢化玻璃防护，机柜的柜底开孔，机柜的上面设置有散热风扇；
50.其中，主机柜的正面自上而下依次为：两套冗余ups电源，主机柜的背面自上而下依次为：两套冗余24v的电源模块、两个冗余交换机、联锁主机笼、系统电源引入端子及防雷以及两套冗余ups电源；
51.其中，扩展机柜用来放置信号、道岔、轨道、零散这四种组合，且扩展机柜用于放置5个组合，自上而下依次为组合一(z1)、组合二(z2)、组合三(z3)、组合四(z4)以及组合五(z5)；
52.其中，控制台包括：控制桌、显示器、鼠标、音响；
53.其中，防雷分线柜用于连接室内设备和室外设备，且防雷分线柜具有上走线和下走线两种方式配线；
54.根据控制不同的对象，组合分为：sw组合、sig组合、tc组合以及sio组合，且每个组合前面均设置有断路器和模块，背后为分线端子板；
55.其中，sw组合包括sw组合框、道岔机笼、断路器、表示变压器、表示电阻以及万可端子，且每一个sw组合可以插3块sw模块，用于控制6组道岔。
56.其中，sig组合包括sig组合框、信号机笼、断路器、万可端子，且每一个sig组合可以控制3个sig模块、12架调车信号机、2架进站信号机或者6架出站信号机，并能够根据需要进行内部配线调整；
57.其中，tc组合由3个tc模块、tc组合框以及万可端子构成，且tc组合可以控制48个轨道受电端；
58.其中，sio组合由3个sio模块、万可端子端子构成，且sio可以驱动12个送电和24个来电采集；
59.其中，sw模块、sig模块、tc模块、siof模块统称io模块、且每种io模块的硬件和软件上均由两套相互独立电路组成，并采用二取二的安全原则进行控制；
60.其中，一个sw模块可控制二组道岔，模块面板右侧的指示灯为计算机部分的状态指示灯，左侧为其相应的io状态指示灯，io状态指示灯有a、b二套、分别反应a、b二套电路的状态；
61.其中，一个sig模块可控制四架调车信号。模块面板右侧的指示灯为计算机部分的状态指示灯，左侧为其相应的io状态指示灯，io状态指示灯有a、b二套、分别反应a、b二套电路的状态；
62.其中，一个tc模块采集16个轨道受电端，分路电压小于5v，采集电压10.5v～16v；
63.其中，sio模块用于场联、站联、半自动闭塞、自动闭塞等联系电路，其驱动可适用于24－220v的各种电压，采集电压为直流10－30v，每个模块包括四个驱动和八个采集点，
可以根据不同配线实现不同功能；
64.其中，全电子执行单元通过(sw、sig、tc、sio)模块完成对室外设备驱动和采集的功能；
65.其中，全电子执行单元具有外线短路保护功能，全部取消了易老化的熔断器改用南非开关，解决了占信号故障比例最高的难题，且由于大部分功能软件实现，而软件是无磨损产品，一经调试成功，无需维修，另外，由于全电子执行单元控制和采集直接经电缆连接至室外设备(并接防雷柜)，而机柜之间几乎无连接线，大大降低了室内设备的故障率；
66.其中，控制组件包括cpu主机系统软件、oc系统软件以及mc系统软件；
67.其中，cpu主机系统软件即联锁运算程序，是联锁系统的核心程序，由cbicad生成的联锁源程序与既有底层联锁模块编译连接生成；
68.其中，oc系统是值班员人机交互界面，与cpu系统通信，发送值班员的操作命令，并实时图形显示反映站场设备状态，用于实现语音报警功能，并实时显示道岔动作电流曲线，且支持一机多屏，使用菜单命令，使得显示接口简洁、美观；
69.其中，mc系统主要供维护人员或管理人员使用，为维护提供故障诊断和故障分析依据。
70.通过采用上述技术方案，该系统符合铁道部颁布的计算机联锁技术条件，在保证系统安全、可靠、稳定的前提下，软、硬件采用模块化的思想设计开发，运用最新的计算机技术、总线技术、网络技术，实现了一套性能可靠、具有故障安全性、功能完善、操作简单、维护方便的车站联锁系统。
71.如图1-图7所示，计算机联锁系统还包括模块化计算机联锁系统组合，模块化计算机联锁系统组合用于完成模块、断路器、分线端子间的配线以及控制室外设备，且模块化计算机联锁系统组合由组合框、模块机笼、南非断路器、万可分线端子等组成。
72.如图1-图7所示，该计算机联锁系统还包括模块化计算机联锁系统，模块化计算机联锁系统全部取消6502的重力式继电器，采用欧标微型继电器与电子电路集成，并且通过单片机控制继电器的闭合和断开，模块化计算机联锁系统室外设备的控制电压则通过这些微型继电器接点将电送出，以达到室内控制室外的目的，且每一个执行模块内部电路的输出均采用双套电路2取2设计原则，用于保证信号系统的安全性、可靠性。
73.如图1-图7所示，每架信号机的点灯电源与每组道岔的动作电源均采用欧标安全型继电器双接点一对一独立输出，执行单元通过欧标安全型继电器接点实现强、弱电电气隔离。
74.如图1-图7所示，计算机联锁系统还包括与全电子执行单元光端连接的光通讯系统，光通讯系统通过光纤介质通信，传输能力、抗干扰能力更强，性价比高且施工方便，主机柜的fcm模块通过光纤介质与扩展柜内的opc模块连接，再通过opc模块的485通信与扩展柜执行单元连接。该计算机联锁系统和全电子模块之间采用冗余的光转485通信，比传统的以太网通信更优，光纤传输无衰耗，抗干扰性强，通信速度更快。
75.如图1-图7所示，显示器采用crt显示器或液晶显示器，用于显示站场状态、操作提示及报警信息，鼠标用于供操作人员办理进路，实现人机对话，音响用于系统报警或语音提示。
76.如图1-图7所示，底层联锁模块程序适合各种站场，且满足站场变化底层联锁模块
程序无需修改。
77.如图1-图7所示，防雷分线柜采用了专用的万可端子替代了传统的六柱、十八柱接线端子，方便了现场施工和维护，专用的防雷单元直接插在万可端子上，巧妙的把万可端子和防雷单元集成于一体，既扩充了分线盘的功能，又简化了结构，并可有效保证其使用安全、可靠。
78.防雷分线柜既满足分线柜的分线功能，又解决防雷问题，用于铁路车站信号机械室对信号电缆线的分配、转接及雷电防护。代替传统的六柱、十八柱接线端子。接线端子和浪涌保护器底座合为一体，是一种带防雷功能的分线端子。接线方式采用弹簧端子(wago接线端子)。雷电防护采用浪涌保护器，由氧化锌压敏电阻(mov)与放电管(gdt)串联方式的组成电路结构。
79.根据上述技术方案对本方案工作步骤进行总结梳理：
80.组合全部采用工厂化生产、测试、老化，生产过程完全满足iso9000质量管理体系，设备到达现场后的安装工作量主要是：
81.1、系统各设备的生产组装搭建；
82.2、主机柜与扩展柜、及扩展柜内部组合模块之间的通信和电源线的连接；
83.3、防雷分线柜生产、安装、配线等工作；
84.4、室内柜间配线，电源屏与机柜之间的电源环线；
85.5、施工方、使用方、设计方共同对软件进行模拟联锁试验；
86.6、下装软件并带室外设备单点测试；
87.7、设备的调试、开通；
88.8、设备配线全部完成后，经现场工程师检查确认具备联调条件，与甲方共同商定时间及方案，联调时，加电操纵微机，由执行模块驱动室外电路,通过控制台盘面、执行机盘面、室外设备状态进行三对照试验，方法如下：控制台处1人(a)，执行机处1人(b)，室外设备处1人(c)，每个人分别观察各自的盘面显示或设备状态，当三人所观察到的某种设备显示结果相同时，表示室内外设备状态一致，三对照试验完成，否则即为有故障，现场实施人员立即处理。
89.值得说明的是：联锁系统具备与道口设备接口的功能。联锁系统可提供相应道口的报警条件也可以反映道口的相关报警信息。接口方式有两种，一是通过接口电路实现，通过联锁系统的零散模块与道口设备进行对接，且计算机联锁系统具备与调度集中系统接口、信息化系统接口、调监系统接口、车地系统接口与调监系统、微机监测、国铁tdcs系统等接口的功能，且系统预留后期相关信息化、智能化改造的接口、预留自动排列进路功能，且计算机联锁系统具备较强的可扩展性，可以提供不同标准的接口，包括：与既有相邻车站联锁系统的联系、与信号集中监测系统的接口、与调监大屏系统的接口、与集控道口系统的结合接口等。
90.综上：本计算机联锁系统，符合铁道部颁布的计算机联锁技术条件，在保证系统安全、可靠、稳定的前提下，软、硬件采用模块化的思想设计开发，运用最新的计算机技术、总线技术、网络技术，实现了一套性能可靠、具有故障安全性、功能完善、操作简单、维护方便的车站联锁系统。
91.本发明中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。尽管已经示
出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。