微機聯鎖

微機聯鎖，是用微型計算機（或微處理器）取代部分繼電器電路的聯鎖系統。

基本介紹

• 中文名：微機聯鎖
• 手段：用微型計算機取代部分繼電器
• 出現：1978年
• 研製單位：西安西門子信號有限公司等

簡介

車站微機聯鎖系統是用微型計算機(或微處理器)取代部分繼電器電路的聯鎖系統。首先使用微機聯鎖系統的國家是瑞典(1978年)，我國由鐵道部通信信號總公司開發設計的微機聯鎖系統在1984年投入使用。近一個階段我國使用的微機聯鎖系統車站的數量逐年增多，其制式不盡相同,具體的研製單位除了國外的一些廠家和前面提到的通號公司外，還有上海卡斯柯信號有限公司、北京鋼鐵設計總院、上海通信工廠、上海亨鈞科技發展公司、西安西門子信號有限公司、蘭州鐵道學院、北方交通大學、成都無縫鋼管廠等單位。

特點

(1)技術含量高

微機聯鎖系統要用到計算機通訊、差錯控制等高新技術。
(2)安全可靠性與具體軟硬體系統有關

設計人員的細微差錯可能導致系統不可靠，但可通過一段時間的拷機來發現這種不可靠性。
(3)操作界面較好

一般都有CRT界面和語音提示。
(4)占地面積小

因為其邏輯關係的計算主要由微機來處理，對於較大的站場，這種優勢更為突出。
(5)造價較高

但隨著微電子的發展和微電子電路的國產化，微機聯鎖系統的造價會越來越低(當前國內的微機聯鎖系統造價略高於繼電電氣集中聯鎖系統)。
(6)便於站場改擴建

站場若有修改，一般只須在軟體上稍加修改即可。
(7)維修量小

由於大部分功能用軟體實現，而軟體是一種無磨損產品，它一經調試成功無需維修。
(8)可以實現管理現代化

可以與旅客服務系統、微機檢測系統、調度監督系統、貨運管理系統等其它系統交換數據,可以存儲操作記錄。
(9)可以先期進行系統功能校驗

微機聯鎖程式可以提供具有仿真技術的軟體包，為施工前的系統功能校驗提供了可能。
(10)便於特殊聯鎖關係的設計

可以比較方便地進行一些非常規聯鎖的邏輯運算。

結構

微機聯鎖系統的硬體結構可以有很多種,其大體上可分為以下3種:
(1)單微機系統，整個系統只採用一個中央處理器,見圖2(a)。

單微機系統結構圖

(2)雙微機系統，聯鎖微機只進行聯鎖程式的運算等工作,人機對話微機把控制信號傳給聯鎖微機，並把狀態信息顯示出來,見圖2(b)。

雙微機系統結構圖

(3)多微機系統，即含有多個計算機的微機聯鎖系統。多微機系統類似於雙微機系統,其各個微機分工更細,主要適於大站和比較分散的站，熱備微機聯鎖系統也與此種結構相似。
微機聯鎖系統的軟體結構可以歸為圖3所示的模型,系統軟體完成聯鎖運算與控制的功能，保障軟體自身的可靠性，當硬體出現故障時系統倒向安全側。

微機聯鎖控制系統的軟體結構圖

套用分析

微機聯鎖系統有各種各樣的制式，就其格局來說有國外國內兩大塊。國外的系統性能比較好，但價格昂貴(約相當於國內系統價格的10倍)，我國只有少數車站使用國外的微機聯鎖系統。國內的微機聯鎖系統中，鐵道部通號公司、蘭州鐵道學院、上海亨鈞公司的系統具有一定的代表性,其它制式的系統結構均可歸為這3種制式之內。下面以武鋼原料站微機聯鎖裝置、LYWL——Ⅱ型高可靠微機聯鎖系統、“鐵路信號之星”—RSS計算機綜合控制系統為例來進行分析。
1、武鋼原料站微機聯鎖裝置
該微機聯鎖系統於1995年8月開通使用，硬體結構可分為6大塊,包括主機櫃、顯示器、操縱台、接口櫃、電源屏、室外設備。該系統的核心是主機櫃裡的聯鎖計算機，採用SBC系列工業控制機，由主機板(CPU為8085晶片、記憶體16K)、光電隔離板、按鈕板、圖形顯示控制板安裝於80機箱裝配而成,聯鎖機完成聯鎖運算並給顯示器輸出顯示信息。該系統的人機界面是操縱台(由按鈕組成)和顯示器。其軟體採用彙編語言編程,具有很大的編程工作量。這種單微機結構的聯鎖控制系統的研製和套用對鐵路信號微機聯鎖系統的發展起了重要的歷史作用,但它只是一個雛形,還沒有很好地利用計算機的“處理數據快、邏輯判斷靈活、便於功能擴展”的特點。
2、新型實用的微機聯鎖系統
LYWL—Ⅱ型高可靠微機聯鎖系統和“鐵路信號之星”——RSS計算機綜合控制系統的結構、性能大致相同,又各有特色。兩個系統的硬體結構均可以用圖4來描述,從結構上可分為上下位機兩層。室外設備回執信息(軌道電壓、道岔表示、信號條件)經室內具有故障—安全特性的採集電路送下位機(西門子可程式控制器PLC)，經過下位機預處理後送往上位機,同時接受上位機的控制命令,通過聯鎖運算後向具有故障—安全特性的動態接口電路輸出控制命令(信號點燈、道岔定反操);上位機一方面送顯示信息，一方面處理控制信息和進行聯鎖運算，向下位機輸出控制命令。

系統的硬體結構圖

系統的軟體可分為兩部分：一部分是上位機程式，一部分是下位機程式，上位機採用高級語言編程，下位機採用PLC專用計算機語言編程。兩個系統與以往的微機聯鎖裝置相比較具有明顯的優越性:
(1)由於採用了滑鼠操作,站場改擴建變得比較容易,只需更改程式中的數據和增加相應的比較獨立的繼電器組，不用製作新的操作盤，5組道岔以內的改擴建駁接時間可以控制在4h內。
(2)操作界面更加友好，用鍵盤和滑鼠操作,減輕了操作員的勞動強度，對於熟練的操作員排進路的速度比以前按按鈕更快，效率更高。
(3)可以同時排列多條平行進路。
(4)操作及故障記錄更詳盡、記錄時間更長，便於分析故障、事故原因。
(5)具有故障及錯誤操作的音響報警及漢字提示。
(6)操作員級別採用多級密碼管理，關鍵的操作採用密碼授權操作方式。
(7)系統上、下位機軟體採用了許多安全技術，如上、下位機進行雙程式校驗，使用冗餘編碼等差錯控制技術。
(8)系統能方便地與各級網路互聯，可以共享數據。
(9)具有微機監測子系統，能適時顯示站場平面信息、適時檢測各路電壓、查詢和列印操作及故障記錄。
(10)軟體、硬體都採用了模組化結構。
(11)具有仿真調試培訓功能，可以仿真現場的各種信息條件，進行單機調試，對軟體的正確性、安全性進行校驗,可用單機對現場信號操作人員進行培訓。
兩種系統比較，又有各自的優點:
(1)LYWL—Ⅱ型系統(由蘭州鐵道學院設計)的上位機軟體採用C語言編程，由於其是面向機器的語言，具有初始化塊、程式運行的盲點較少的特點，即機器做的操作均在編程者的思路及程式中,從一定程度上來說可靠性很高；操作記錄採用了循環覆蓋的方式(保留最近的3萬條記錄)，檔案不會太大，對硬碟的要求不高。
(2)“鐵路信號之星”系統的上位機採用VisualBasic語言編程，由於它是建立在Windows平台上的程式，人機界面友好，易於設計；它有站場變化信息記錄並同操作記錄一起以按月取檔案名稱的方式存儲於硬碟上，具有永久保存性;它提供了組態功能，能滿足使用單位完成站場改擴建的需要，圖形方式的二次開發工具使設計和改擴建變得更容易。

注意問題

微機聯鎖設備的設計、安裝已成為必然,對於新設備的使用與維護必然會遇到新的問題。從生產的角度來看,主要是考慮新舊設備使用的過渡問題，車站信號員應在投產之前作一周以上的模擬操作訓練，達到較自如地使用滑鼠和鍵盤的程度即可；在投產之初由資深調度員進行調度指揮，均衡選排進路的節奏，以免忙中出錯，影響生產效率。從維護的角度來看，電務人員必須參與到系統的設計、調試及施工過程中去，在此過程中電務人員應能對整個系統有較全面的了解，並能在遇到緊急情況時進行妥善處理。
以上所述的情況是保證車站控制系統更新時順利過渡的基本條件之一，對於電務技術人員則應該更深層次地學習所使用的微機聯鎖系統的軟、硬體結構以期在今後能獨立完成站場的改擴建和系統的一級維修工作。