一种分布式计算机联锁系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种分布式计算机联锁系统及其控制方法，该分布式计算机联锁系统包括人机交互子系统(HMI)、联锁运算子系统、轨旁执行子系统、冗余通信子系统和电源子系统，其中人机交互子系统、联锁运算子系统和冗余通信子系统位于室内，轨旁执行子系统位于室外，联锁运算子系统通过冗余通信子系统获取轨旁执行子系统采集到的室外转辙机、轨道电路、信号机的状态，上传至HMI，HMI可以实时显示站场画面信息，为调度人员提供准确的站场信息，联锁运算子系统根据HMI发送的命令执行操作命令，分布式计算机联锁系统及其控制方法具有降低室外通信信号设备造价、节省信号楼空间、减少电缆混线、断线故障的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式计算机联锁系统及其控制方法
本专利技术涉及轨道交通
，特别是一种分布式计算机联锁系统及其控制方法。
技术介绍
当前铁路车站信号系统主要使用计算机联锁系统进行控制，计算机联锁经过几十年的发展，已经成熟可靠、广泛应用。计算机联锁系统的使用方式多为集中控制方式，将设备集中放置于信号楼机械室，占据空间较大；控制室外的信号机、转辙机、轨道电路等信号设备需要大量、多种类的信号电缆，设备与施工造价都很高。随着集成电路发展以及通信设备的日趋成熟、先进，计算机联锁系统具备了向分布式控制方式方向发展的基础。分布式计算机联锁控制方法是将计算机联锁系统的执行部分的硬件设备放置于轨旁命名为B场，计算机联锁系统的联锁运算部分放置于机械室或调度中心机房命名为A场。A场为主站场，设信号楼，可放置计算机联锁设备，B场距离A场距离较远，例如2.1KM或者更远距离，如果使用信号电缆对B场进行控制，则需要耗费大量的信号电缆对B场室外设备信号机、转辙机、轨道电路进行链接。造价成本较高、并且具有信号电缆引发的断线、混线等故障的隐患。如果B场设一套独立的计算机联锁系统，则会增加预算、场间联系电路等，造成硬件资源浪费，也增加了后期设备维护的成本。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种分布式计算机联锁系统及其控制方法，该分布式计算机联锁系统包括人机交互子系统(HMI)、联锁运算子系统、轨旁执行子系统、冗余通信子系统和电源子系统，其中人机交互子系统、联锁运算子系统和冗余通信子系统位于室内，轨旁执行子系统位于室外，其中：人机交互子系统通过冗余以太网与联锁运算子系统通信，以实现车站画面显示、进路控制和按钮操作功能；联锁运算子系统根据HMI命令以及室外设备状态进行联锁逻辑运算，以保障信号系统安全运行；冗余通信子系统通过冗余光纤网络实现联锁运算子系统与轨旁执行子系统的联接，实时转发联锁运算子系统与轨旁执行子系统之间的数据，保障分布式计算机联锁系统稳定运行；轨旁执行子系统包括两套完全相同的全电子执行单元模块，全电子执行单元模块包括信号机模块、道岔模块和轨道模块，位于室外轨道附近，用于室外设备转辙机、轨道电路、信号机的控制与状态的采集，全电子执行单元具备监测功能，可实时将道岔动作电流、轨道电压、灯丝电流数据上传至维护终端，维护人员根据监测数据实时掌握设备动态信息；电源子系统用于室内设备与室外设备的供电。在一种实施方式中，该分布式计算机联锁系统还包括位于室内的执行子系统，该执行子系统与联锁运算子系统联接。在一种实施方式中，人机交互子系统包括两个HMI，即HMI1和HMI2。在一种实施方式中，联锁运算子系统包括安全计算机、安全运算平台和联锁运算软件。在一种实施方式中，联锁运算子系统采用的是二乘二取二制式的计算机联锁系统。在一种实施方式中，联锁运算子系统包括两台二乘二取二安全计算机，每台安全计算机主要功能模块包括CPU运算模块、网络通信模块、串口通信模块和光纤通信模块，CPU运算模块用于联锁运算，网络通信模块包括至少两块，分别用于与HMI通信和与冗余通信子系统通信，串口通信模块用于安全计算机切换，光纤通信模块用于两台安全计算机通信。在一种实施方式中，联锁运算子系统还包括CAN通信模块，用于采集和监测数据。一种分布式计算机联锁系统的控制方法，该方法用于上述的分布式计算机联锁系统，该方法包括联锁运算子系统通过冗余通信子系统获取轨旁执行子系统采集到的室外转辙机、轨道电路、信号机的状态，上传至HMI，HMI可以实时显示站场画面信息，为调度人员提供准确的站场信息，联锁运算子系统根据HMI发送的命令执行操作命令，执行操作命令包括进路命令进行进路的选排。在一种实施方式中，轨旁执行子系统包括两套完全相同的全电子执行单元模块，全电子执行单元模块采用热备冗余的工作方式，每一个控制对象都将使用两个完全相同的全电子控制单元模块进行控制，当主控制单元模块发生故障的时候，备用控制单元模块可立即投入工作以保障系统可以有效运行。在一种实施方式中，热备工作的两个全电子执行单元模块有三种工作方式，强制设定主控制单元模块处于工作状态、强制设定备用控制单元模块处于工作状态、两个模块处于自动状态，当处于自动状态时，处于工作状态的模块发生故障，另一模块切换为工作状态。分布式计算机联锁系统使用光纤网络实现联锁运算部分与轨旁执行部分的通信，可以节省大量的信号电缆；将执行部分放置于轨旁，节省信号楼空间，有助于取消单站信号楼，实现调度中心多站集中控制；减少信号电缆的使用，可以降低因使用信号电缆引发的断线、混线等故障。附图说明图1为一种分布式计算机联锁系统的结构示意图；图2为联锁运算子系统结构示意图；图3为轨旁执行子系统结构示意图；图4为全电子执行单元模块结构示意图；图5为冗余通信子系统结构示意图。具体实施方式如图1所示，以应用于YL车站分布式计算机联锁系统应用案例进行分析。YL车站分为两个场区，命名为A场、B场。A场为主站场，设信号楼，可放置计算机联锁设备，B场距离A场约2.1KM。如果使用信号电缆对B场进行控制，则需要耗费大量的信号电缆对B场室外设备信号机、转辙机、轨道电路进行链接。造价成本较高、并且具有信号电缆引发的断线、混线等故障的隐患。如果B场设一套独立的计算机联锁系统，则会增加预算、场间联系电路等，造成硬件资源浪费，也增加了后期设备维护的成本。为了解决YL车站B场室外信号设备距离A场控制中心距离较远的问题，对B场信号设备采用分布式控制方式。该控制方式可以有效的减少工程造价、设备故障点，提高设备可用性与可靠性。YL车站分布式计算机联锁控制方法的主要组成部分包括HMI(人机交互子系统)、联锁运算子系统、轨旁执行子系统、冗余通信子系统、设备电源子系统等。YL车站分布式计算机联锁系统结构图如图1所示。A场控制中心机械室内放置：HMI(人机交互子系统)实现车站画面显示、进路控制、按钮操作等功能，通过冗余工业以太网与联锁运算子系统通信；联锁运算子系统根据HMI命令以及室外设备状态进行联锁逻辑运算，保障信号系统安全运行；冗余通信子系统通过冗余光纤网络实现联锁运算子系统与轨旁执行子系统的安全、可靠通信；轨旁执行子系统实现室外设备转辙机、轨道电路、信号机的控制与状态的采集；电源子系统实现室内设备与室外设备的供电。分布式计算机联锁主要功能实现难点在于联锁运算子系统、冗余通信子系统、轨旁执行子系统的联系与通信。本专利技术重点描述这三类子系统的结构与通信。联锁运算子系统是计算机联锁系统的核心，联锁逻辑运算子系统包括安全计算机、安全运算平台、联锁运算软件。联锁运算的主流制式包括双机热备制式、三取二制式、二乘二取二制式，其中二乘二取二制式的计算机联锁系统安全可靠性最高，本系统联锁运算子系统采用二乘二取二制式。联锁运算子系统通过冗余通信子系统获取轨旁执行子系统采集到的室外转辙机、轨道电路、信号机的状态，上传至HMI，HMI可以实时显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式计算机联锁系统，其特征在于，该分布式计算机联锁系统包括人机交互子系统(HMI)、联锁运算子系统、轨旁执行子系统、冗余通信子系统和电源子系统，其中人机交互子系统、联锁运算子系统和冗余通信子系统位于室内，轨旁执行子系统位于室外，其中：/n人机交互子系统通过冗余以太网与联锁运算子系统通信，以实现车站画面显示、进路控制和按钮操作功能；/n联锁运算子系统根据HMI命令以及室外设备状态进行联锁逻辑运算，以保障信号系统安全运行；/n冗余通信子系统通过冗余光纤网络实现联锁运算子系统与轨旁执行子系统的联接，实时转发联锁运算子系统与轨旁执行子系统之间的数据，保障分布式计算机联锁系统稳定运行；/n轨旁执行子系统包括两套完全相同的全电子执行单元模块，全电子执行单元模块包括信号机模块、道岔模块和轨道模块，位于室外轨道附近，用于室外设备转辙机、轨道电路、信号机的控制与状态的采集，全电子执行单元具备监测功能，可实时将道岔动作电流、轨道电压、灯丝电流数据上传至维护终端，维护人员根据监测数据实时掌握设备动态信息；/n电源子系统用于室内设备与室外设备的供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种分布式计算机联锁系统，其特征在于，该分布式计算机联锁系统包括人机交互子系统(HMI)、联锁运算子系统、轨旁执行子系统、冗余通信子系统和电源子系统，其中人机交互子系统、联锁运算子系统和冗余通信子系统位于室内，轨旁执行子系统位于室外，其中：
人机交互子系统通过冗余以太网与联锁运算子系统通信，以实现车站画面显示、进路控制和按钮操作功能；
联锁运算子系统根据HMI命令以及室外设备状态进行联锁逻辑运算，以保障信号系统安全运行；
冗余通信子系统通过冗余光纤网络实现联锁运算子系统与轨旁执行子系统的联接，实时转发联锁运算子系统与轨旁执行子系统之间的数据，保障分布式计算机联锁系统稳定运行；
轨旁执行子系统包括两套完全相同的全电子执行单元模块，全电子执行单元模块包括信号机模块、道岔模块和轨道模块，位于室外轨道附近，用于室外设备转辙机、轨道电路、信号机的控制与状态的采集，全电子执行单元具备监测功能，可实时将道岔动作电流、轨道电压、灯丝电流数据上传至维护终端，维护人员根据监测数据实时掌握设备动态信息；
电源子系统用于室内设备与室外设备的供电。


2.根据权利要求1所述的分布式计算机联锁系统，其特征在于，该分布式计算机联锁系统还包括位于室内的执行子系统，该执行子系统与联锁运算子系统联接。


3.根据权利要求1所述的分布式计算机联锁系统，其特征在于，人机交互子系统包括两个HMI，即HMI1和HMI2。


4.根据权利要求3所述的分布式计算机联锁系统，其特征在于，联锁运算子系统包括安全计算机、安全运算平台和联锁运算软件。


5.根据权利要求4所述的分布式计算机联锁系统，其特征在于，联锁运算子系统采用的是二乘二取二制式的计算机联锁系统。
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘传振，赵丽宏，陈真，张博，席佩，刘传坤，何建宏，刘飞，
申请(专利权)人：上海亨钧科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31