计算机联锁的层次结构
光笔控制盘、大屏幕显示器
运转值班室
计算机联锁运算与测控
信号机械室
输入、输出适配电路 继电器电路
室外现场
集中式控制结构
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
①控制台 ②联锁处理机 ③输入输出接口 ④电源设备 ⑤现场信号设备
控制台 表示信息 联锁处理机 状态信息 控制命令 操作信息
计算机联锁
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。
软硬件实现联锁的逻辑关系
动作速度快，信息量大，可控性强
微 机 联 锁
采用积木式的软硬件 大量减少人为工作
通用性强，适应改扩建，修改容易
模块A 输入 模块B 与门
输出
监控机的双机冗余系统结构
人工切换控制较简单，当操作人员发现故障时，人工切换 开关，将备用机投入使用，采用自动切换控制时，必须对 工作机进行不间断的故障检测，一旦发现故障，立即切 换，把备用机替上去。
监视控制机主机 输入 监视控制机备机 切换开关
联锁机双机冗余系统结构
信号机
线段入口处的防护设备
闭塞
进路
信号机
开放
车站联锁系统
联锁
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。
进路 信号机
道岔 道岔
信号机
联锁系统
车站信号机
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； 进路中的道岔位置符合进路开通要求，而且锁 在规定状态； 没有办理与本进路相冲突的进路（敌对进 路），而且将敌对进路锁闭，不再办理； 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。
CASCO安全型计算机联锁（VPI）系统
安全型计算机联锁（VPI）系统
一种“故障-安全”的、以多处理器为基础的车站联锁信 号控制系统 该系统是中美合资卡斯柯信号有限公司从阿尔斯通信 号（美国）公司（ALSTOM Signaling Inc.-即原美国 GRS公司）引进，结合中国铁路运营技术条件，经过 二次开发的一种安全型车站联锁设备。VPI型计算机联 锁系统具有综合的控制和管理功能，能确保行车安 全，提高运输效率，改善劳动条件，并为实现管理和 信息现代化创造条件。在工程实施中，可以以计算机 联锁系统（VPI）为核心，构成包括计算机联锁和调度 集中/调度监督、信号微机监测等子系统的综合信号系 统。
计算机联锁的优越性
技术上：
①进一步完善了联锁控制功能； ②可靠性、安全性高； ③灵活性大； ④便于系统维护
经济上：
①可以降低设备投资成本； ②重量轻、体积小，可节省基本建设费用
计算机联锁的技术实现特点
人机对话设备已经由传统的控制台、控制盘，改为数字化 仪、鼠标、大屏幕显示器等，使系统操作更简单，显示清 晰、直观，显示内容更为丰富。 系统软硬件设计全部都采用模块化结构，可根据需要灵活 应变。 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，两套程序采用分层结构，程 序和数据运用冗余编码技术使得危险侧故障降到最低。 信息传输方面，采用同步或异步通信方式，确保信道安全 可靠。 为了提高系统运行稳定性，采取了必要抗干扰措施。 系统功能齐全，除联锁外，还要有显示、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。
轨道电路
目的
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
继电器联锁
信号继电器
轨道继电器
岔道定位继电器
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。
车站联锁控制系统历史发展概述
1825年9月7日第一条铁路在英国诞生，主要问 题是安全和效率 1830年出现铁路信号 1856年第一套简单的机械式车站联锁控制设备 诞生 1927年基于布线逻辑的继电器联锁控制系统问 世，其联锁逻辑由继电器实现。我国的典型代表 为6502电气集中联锁控制系统。 1978年，由瑞典ABB公司研制的世界上第一套 计算机联锁控制系统在瑞典哥德堡站成功应用
输入输出接口 室内 室外
分散式控制结构
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。 由于功能模块的划分并非唯一，所以具体结 构形式是多种多样的
控制台
监视控制机
与其他系 统联系
联锁机
目标控制器
分散式控制结构
①监视控制机（上位机）－信息管理计算机，人机会话功能，还 用于实时记录信息及其再现，另外还有诊断功能； ②联锁机（下位机）－实现信号设备的联锁逻辑处理功能，完成 进来确选、锁闭、发出开放信号和动作道岔的控制命令，与执行 层有两种方式：专线方式和总线方式 ③目标控制器－控制命令和状态信息的转送站，一方面接收和效 核来自联锁机的控制代码，经译码后形成控制命令，以驱动相应 的设备控制电路；另一方面由接收监控对象的状态信息，经编码 传送到联锁机。
进路建立
进路控制
进路解锁
进路建立
进路选择
1、操作规范 2、空闲状态 3、征用标志 4、状态记录
道岔控制
1、为下一步开放信号 创造条件 2、万一信号不能开放， 则可用其他方式指挥仍安全 发生异常情况应及时关闭
进路锁闭
信号控制
进路解锁
解锁的条件与时机
取 消 进 路
人 工 延 时 解 锁
正 常 解 锁
信号信息安全的要求
信号显示应能反映所防护的线段是否在空 闲状态。 信号显示应能反映防护线段内是否存在危 机行车安全的因素。 信号显示应能指示安全运行速度。
故障－安全
系统的安全性：
功能安全，即系统在无故障地正常工作中用保 证行车安全的功能。 技术安全，即系统发生故障后其后果仍能导致 行车安全。
无故障 铁路信号系统 故障 安全
联锁机 总线 输入输出接口 室内 室外 监控对象 监控对象 专线方式 监控对象 总线方式 监控对象 控制器 控制器 控制器 联锁机 室内 室外
系统的冗余结构
可靠性冗余－减少出现故障时系统停止工作的概率，采用 逻辑上为“或”关系的二重结构，如下图：
模块A 输入 模块B 或门 输出
安全性冗余－出现故障时，为了减少产生危险侧输出的概 率，采用相互较核的逻辑上为“与”的二重结构，如下图：
计算机联锁的功能
联锁控制功能：进路控制；信号开放、关闭； 道岔单独操作、锁闭、解锁 显示功能：①站场基本图形显示；②现场信号 设备状态显示；③值班员按压按钮动作的确认 显示；④联锁系统工作状态、故障报警显示； ⑤时钟显示、汉字提示等 记录存储和故障检测与诊断功能：①系统可按 时间顺序自动记录和存储值班员按钮操作情 况、现场设备动作情况和行车作业情况；②提 供图像再现功能；③实现进路存储和自动办 理；④具有集中检测和报警功能 结合功能：利用标准化通信接口板，网络接口 板，可以直接与现代化信息处理系统相联结进 行数据交换
计算机联锁 COMPUTER INTERLOCKING
计算机联锁 第一章 计算机联锁系统概述
本章主要内容
铁路运输及其信号系统 铁路信号系统的安全性与可靠性 车站信号机的布置与进路 联锁与进路控制 继电器联锁、电气联锁与计算机联锁 计算机联锁系统控制方式与冗余结构 计算机联锁的发展 小结与思考
铁路运输及其信号系统
车站联锁控制系统各国发展概述
【德国】于1979年决定研制计算机联锁。
1985年西门子公司以SIMIS系统为核心构成 车站联锁控制系统在慕尼黑－米腾瓦尔特区段 的穆尔脑（Mulmau）站交付使用。早期的 SIMIS-B型（8080 CPU）、SIMIS-C型 （8085 CPU）、SIMIS3116、 SIMIS3216、SIMIS－E型（80386）、 SIMIS-W型，前几种为双机硬件比较，后两种 为三中取二表决型。
车站联锁控制系统各国发展概述
【瑞典】计算机联锁发展三个阶段：
采用的典型产品为EBILOCK750系列，特点是信号机 和道岔的控制器件仍由继电器来完成，保留轨道继电 器； 采用无接点方式的电子器件控制信号机和道岔，仍保 留轨道继电器； 实现全电子化控制，典型产品有EBILOCK850系统和 EBILOCK950系统，控制电路、轨道继电器均采用无 接点方式的功能块。
节约成本，提高安全性和可靠性
计算机联锁系统的基本结构
层次结构
集中式控制结构 分散式控制结构
冗余结构
可靠性冗余结构 安全性冗余结构
车站联锁的层次结构
人机会话设备
人机会话层
联锁机构
联锁层
监控层
室外设备
车站联锁的层次结构
人机会话层－操作人员通过操作向联锁机构输入 操作信息并接受联锁机构输出的反映设备工作状 态和行车作业的表示信息。 联锁机构－系统核心，实现联锁功能，必须具有 故障－安全性能。其根据联锁条件，对输入的操 作信息和状态信息，以及联锁机构的当前内部信 息进行处理，改变内部信息，产生相应的输出信 息，即控制命令，并交付监控层控制电路予执 行。 监控层－接受上层信号控制命令和道岔控制命 令，并向联锁层传输信号、道岔、轨道电路的状 态信息，其控制电路必须时故障－安全的。
车站联锁控制系统各国发展概述
【日本】于1985年开始使用计算机联 锁，已经安装使用了200多个车站。主要 产品为SMILE I、II、III型和K、N型五 种类型。 【美国】其产品主要有通用信号公司 （GPS）的VPI安全型系统和联合道岔与 信号公司（US＆S）的Microlock系统两 种。其大部分用在单机运行状态，系统的 安全性由主机系统中的“安全逻辑”保证。