計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)研究

李雅美

摘要：在介紹計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)監(jiān)控機、聯(lián)鎖機和模擬機的實現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計。

關(guān)鍵詞：計算機聯(lián)鎖；仿真；軟件

鐵路車站計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是在繼電聯(lián)鎖系統(tǒng)基礎(chǔ)上的巨大飛躍。隨著鐵路技術(shù)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)在技術(shù)、功能、結(jié)構(gòu)、操作各方面都在不斷改進(jìn)和完善，集計算機控制技術(shù)、通信技術(shù)、自動監(jiān)測技術(shù)、電子電力開關(guān)技術(shù)于一體，完成軟硬件技術(shù)的統(tǒng)一，實現(xiàn)了信息化、智能化。

1、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)

計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)由人機會話層、聯(lián)鎖層、監(jiān)控層和室外設(shè)備層組成，本設(shè)計中分別由監(jiān)控機、聯(lián)鎖機、模擬機（模擬實現(xiàn)監(jiān)控層和室外設(shè)備層）實現(xiàn)。

監(jiān)控機發(fā)送操作控制命令給聯(lián)鎖機，并接收來自聯(lián)鎖機的命令執(zhí)行結(jié)果及站場中各信號設(shè)備的狀態(tài)表示信息，將其顯示到屏幕上，并對故障信息進(jìn)行報警提示。聯(lián)鎖機負(fù)責(zé)接收監(jiān)控機的操作控制命令，根據(jù)來自模擬機的現(xiàn)場設(shè)備實時狀態(tài)進(jìn)行聯(lián)鎖邏輯運算，并將運算的結(jié)果發(fā)送到監(jiān)控機和模擬機。模擬機接收來自聯(lián)鎖機的控制命令，改變信號設(shè)備狀態(tài)，實時顯示現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)，并且模擬現(xiàn)場信號設(shè)備的故障狀態(tài)及列車運行。

2 仿真系統(tǒng)

仿真系統(tǒng)的運行流程為：監(jiān)控機將操作命令發(fā)給聯(lián)鎖機，聯(lián)鎖機經(jīng)過聯(lián)鎖運算后將設(shè)備操作命令給模擬機，模擬機將設(shè)備按操作命令進(jìn)行操作，并將現(xiàn)場信息返給聯(lián)鎖機，聯(lián)鎖機將現(xiàn)場信息及進(jìn)路狀態(tài)傳給監(jiān)控機，監(jiān)控機將現(xiàn)場信息實時顯示。系統(tǒng)分監(jiān)控機、聯(lián)鎖機、模擬機三個部分來實現(xiàn)。

2.1 監(jiān)控機的實現(xiàn)

人機對話層的任務(wù)是接收操作輸入信息，對輸入按鈕操作信息進(jìn)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(xié)議發(fā)送給聯(lián)鎖機。另外接收聯(lián)鎖機的命令執(zhí)行結(jié)果及信號設(shè)備狀態(tài)信息，并將它們實時顯示在屏幕上。根據(jù)這些功能將監(jiān)控機軟件進(jìn)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(tài)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(jìn)行合法性判斷，若此命令合法則將此發(fā)送到聯(lián)鎖機，每一個按鈕的信息包括按鈕號、按鈕性質(zhì)、按鈕狀態(tài)。

（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(biāo)操作進(jìn)行命令的下發(fā)，并且通過通信模塊定時刷新現(xiàn)場信息，若現(xiàn)場設(shè)備有故障則報警。

（3）通信模塊

通信采用TCP/IP協(xié)議和C/S模式，使用Socket來實現(xiàn)。監(jiān)控機作為服務(wù)器端，在開機啟動時就開始對聯(lián)鎖機（客戶端）進(jìn)行監(jiān)聽，詳細(xì)實現(xiàn)在后續(xù)的接口設(shè)計部分會詳細(xì)講解。

（4）通信狀態(tài)檢查模塊

檢查和聯(lián)鎖機的通信狀態(tài)，因為聯(lián)鎖機是定時發(fā)送狀態(tài)信息的，可以作為心

跳信息，監(jiān)控機只需檢查是否定時收到信息，若在一定的時間內(nèi)收不到信息，則認(rèn)為通信中斷，給出提示信息。

2.2 聯(lián)鎖機的實現(xiàn)

聯(lián)鎖機包括聯(lián)鎖數(shù)據(jù)和聯(lián)鎖程序兩大部分。聯(lián)鎖數(shù)據(jù)是按一定的結(jié)構(gòu)將站場信息組織起來，聯(lián)鎖處理程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行運算，最終輸出結(jié)果。

聯(lián)鎖機作為系統(tǒng)的核心，對一條從監(jiān)控機接收的操作命令的處理流程如下：首先對操作命令進(jìn)行判斷，根據(jù)不同的命令進(jìn)入不同的模塊進(jìn)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(qū)段的事故解鎖應(yīng)用的情況是當(dāng)區(qū)段發(fā)生故障而使得道岔不能解鎖；全咽喉的鎖閉是當(dāng)需要辦理引導(dǎo)總鎖閉首先要對全咽喉的道岔進(jìn)行無條件鎖閉，之后又無條件解鎖；若為進(jìn)路操作命令則需要進(jìn)一步的判斷。取消進(jìn)路，在接近區(qū)段無車時可以直接解鎖；人工解鎖，接近區(qū)段有車需延時解鎖；重復(fù)開放信號，在檢查聯(lián)鎖條件滿足的條件下可以開放信號；引導(dǎo)接車，檢查引導(dǎo)條件滿足后開放信號；若為進(jìn)路選排命令則進(jìn)行進(jìn)路搜索形成進(jìn)路表，并將進(jìn)程標(biāo)識置為選排，之后根據(jù)進(jìn)程標(biāo)識進(jìn)行進(jìn)路處理，在選排一致性檢查和信號開放結(jié)束之后將道岔操縱命令和信號開放命令下發(fā)給模擬機。

聯(lián)鎖機是整個仿真系統(tǒng)的核心，而進(jìn)路處理是聯(lián)鎖機設(shè)計的核心，進(jìn)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(tǒng)的可靠運行。

2.3 模擬機的實現(xiàn)

模擬機的任務(wù)是根據(jù)聯(lián)鎖機下發(fā)的道岔、信號機顯示控制命令，將道岔操縱到相應(yīng)的位置，讓信號機按要求顯示；將現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)信息發(fā)給聯(lián)鎖；模擬設(shè)備的故障狀態(tài)以及列車運行。根據(jù)這些功能將模擬機軟件進(jìn)行模塊劃分，分為模擬設(shè)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(tài)檢查，如圖3所示。

（1）模擬設(shè)備故障及列車運行模塊

設(shè)備故障狀態(tài)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(qū)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(tài)，直接選擇即可。軌道區(qū)段故障直接雙擊，就認(rèn)為是軌道電路停電或占用。模擬列車運行時雙擊該區(qū)段就認(rèn)為是占用，再次雙擊就認(rèn)為出清，只需按進(jìn)路軌道區(qū)段順序占用出清即可。

（2）界面信息顯示模塊

和監(jiān)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(biāo)操作進(jìn)行設(shè)備故障及列車運行模擬，并且根據(jù)聯(lián)鎖機發(fā)送的設(shè)備控制命令刷新現(xiàn)場信息。

（3）通信模塊

和監(jiān)控機相同。

（4）通信狀態(tài)檢查模塊

通信狀態(tài)檢查原理和監(jiān)控機相同，不過通信狀態(tài)由聯(lián)鎖機來檢查，由于聯(lián)鎖機和模擬機之間為互斥鏈路，聯(lián)鎖機定時發(fā)的備控制命令，同時也會定時收到現(xiàn)場設(shè)備信息，當(dāng)在一定時間內(nèi)收不到是認(rèn)為通信故障，并且將此信息發(fā)給監(jiān)控機，監(jiān)控機給出報警提示信息。

3、結(jié)論

本文完成了對計算機聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)的整體設(shè)計，實現(xiàn)了所要求的功能。監(jiān)控機實現(xiàn)人機操作，站場及進(jìn)路狀態(tài)實時顯示，報警指示功能；聯(lián)鎖機實現(xiàn)對監(jiān)控下發(fā)的操作命令進(jìn)行實時的聯(lián)鎖運算；模擬機模擬現(xiàn)場狀態(tài)，對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行操作，并模擬列車運行及設(shè)備的故障狀態(tài)；通信模塊傳輸系統(tǒng)內(nèi)部的交互信息，并達(dá)到系統(tǒng)通信周期的要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙志熙.計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)技術(shù).北京：中國鐵道出版社，2008.

[2]何文卿.6502電氣集中電路.北京：中國鐵道出版社，2007.

[3]計算機聯(lián)鎖技術(shù)條件，TB/T3027-2002.

[4]呂永昌，林瑜筠.計算機聯(lián)鎖.北京：中國鐵道出版社，2007.