千书站计算机联锁工程设计.doc
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1、 毕业设计(论文)题 目 千书站计算机联锁工程设计学生姓名 谭雪 专业班级 铁道通信信号3092班 所在院系 吉林铁道职业技术学院铁道运输系 指导教师 张丽峥 职称 工程师 所在单位 吉林铁道职业技术学院 毕业设计(论文)成绩评议年级09层次专科专业铁道通信信号姓名谭雪题目千书站计算机联锁工程设计指导教师评阅意见成绩评定: 指导教师:年 月 日评阅教师意见 评阅教师:年 月 日答辩小组意见答辩小组负责人: 年 月 日毕业设计(论文)任务书任务及要求:1.设计(论文)内容和要求(包括设计或论文内容、主要指标与技术参数,并根据课题性质对学生提出具体要求)(宋体、小四)一、 设计站场要求:计算机联锁
2、类型采用JD-I型 1、区间半自动闭塞;2、区间运行速度不超120km/h;3、股道有效长度850m以上;4、正线通过超限列车;5、连接曲线半径R为400m;6、道岔辙岔号采用9、12号;7、规模34条列车到发线小站计算机联锁工程;8、转辙机采用ZD6-D 四线制单机牵引;9、不考虑站内电码化设计。10、线别:上行沈阳方面;下行吉林方面。二、 室外设备设计2.1 绘制站场平面图2.1.1 确定道岔和信号机坐标;2.1.2 确定警冲标位置;2.1.3 道岔编号、信号机编号;2.1.4 划分轨道区段、轨道区段命名;2.1.5 绘出道岔类型表2.1.6 绘出股道有效长度表并计算出股道有效长;2.2
3、按站场平面图编制联锁表2.2.1 确定进路方向;2.2.2 编写进路号码;2.2.3 填写进路名称;2.2.4 确定排列进路按压按钮;2.2.5 填写进路方向道岔名称及位置;2.2.6 确定开放信号机名称及显示;2.2.7 确定进路经由道岔、带动道岔、防护道岔编号及位置;2.2.8 确定敌对信号名称;2.2.9 确定检查空闲区段名称;2.2.10 确定迎面进路名称;三、 室内设备设计3.1组合排列表设计3.2进站信号机点灯驱动与采集继电接口电路设计3.3出站信号机点灯驱动与采集继电接口电路设计3.4调车信号机点灯驱动与采集继电接口电路设计3.5道岔驱动与采集继电接口电路设计3.6轨道区段采集继
4、电接口电路设计3.7半自动闭塞驱动与采集继电接口电路设计3.8接口架配线图设计2.原始依据(包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等)(宋体、小四)铁路信号施工与设计第一章、第3节 车站平面布置图设计第4节 电缆经路图及双线轨道电路图设计第三章、第1节 计算机联锁工程设计综述第2节 室内设备布置第3节 电路图设计第4节 配线表设计铁路信号基础第二章、第五节 信号机的设置第三章、第一节 轨道电路概述第四章、第一节 转辙机概述第六章、第一节 联锁表的编制部分车站信号自动控制第二篇 计算机联锁漫画通信信号第八单元、铁路红绿灯的学问 第十单元、列车进站要听安排3.参考文献(宋体、小四)
5、铁路信号施工与设计 阮镇铎主编 2009年铁路信号基础 林瑜筠 主编 2009年车站信号自动控制 王永信 主编 2008年漫画通信信号 陆嘉森 主编 2009年铁道信号基础 郭进 主编 2011年车站信号控制系统 赵志熙 主编 2005年指导教师签字: 教研室主任签字: 2011年09月10日 开 题 报 告题 目:千书站计算机联锁工程设计报告人:谭雪 2011年09月15日一、文献综述计算机联锁系统是一种利用计算机技术取代继电技术构成的车站信号实时控制系统。计算机联锁采用通信技术、可靠性与容错性技术以及“故障安全”技术实现铁路车站联锁要求。随着计算机技术的飞速发展,正逐步取代继电联锁。本次设
6、计的重点在于整个站场采用计算机联锁技术,其系统的总体设计、站场设备布置与联锁表的编制、继电接口电路的设计、组合配线和图纸的绘制。本次设计即采用计算机联锁所具备的优势,设备功能完善,方便设计、施工和维护,降低工程造价。二、选题的目的和意义计算机联锁是用微型计算机和其他电子元件、继电器等器件组成的具有故障安全性能的实时控制系统,它利用计算机对车站值班员的操作命令和现场设备的表示信息进行逻辑运算,完成对信号机、轨道电路、道岔的联锁和控制。它工作速度快、信息容量大、操作方便,适用各种规模的车站,为提高办理列车进路的自动化程度创造了条件。在学校学了关于计算机联锁的知识,为了巩固知识,培养自己的动手能力和
7、思考能力,因此我选择为千书站进行JD-A型计算机联锁工程设计,也是加深了对计算机联锁的理解。三、研究方案:本毕业设计主要研究的内容是:计算机联锁的优势、计算机联锁室内外设备设计、计算机联锁系统结构、JD-IA行计算机联锁系统、计算机联锁的进路控制和冗余结构。主要通过学习理论知识,结合老师和网络资源的知识共享,演练场是实习,认识到计算机联锁在铁路领域的重要性,对其整体结构和原理要重点认知。四、进度计划:2011年10月 1日-15日分析论文选题,查阅资料,学习毕业论文的相关知识和注意事项,做好毕业设计的前期准备工作,并撰写开题报告。2011年10月16日-31日绘制信号站场平面布置图和站场信号设
8、备的基本情况了解。2011年11月1日-30日完成联锁表编制,计算机联锁组合排列的设计,进站、出站兼调车信号机驱动与采集电路的设计,调车信号机、道岔驱动与采集电路设计,轨道电路驱动与采集电路设计及相关说明2011年12月1日-10对论文资料的统一整理并修改论文,找老师初审并提出意见。五、指导教师意见: 题目紧扣专业所学知识,并在此基础上有所创新;计划书写内容全面,完整,能较详细的说明问题,进度计划切实可行。审查合格,同意开题。 指导教师:张丽峥 2011年 10月01 日中 期 报 告题目:千书站计算机联锁工程设计报告人:谭雪一、总体设计从毕业设计开始到现在,通过自己的努力和指导教师的指导,我
9、从自己动手到动脑的过程中获得了许多知识,毕业设计进展顺利,对整个计算机联锁工程设计有了更深的认识,自己进行站场设、内部驱动与采集电路设计等,而且对计算机联锁设备的维护有了进一步的掌握,以下是毕业设计进展情况:二、框架(框图)毕业论文主要内容包括:摘要、英文摘要、主要内容和参考文献等。其主要内容为:计算机联锁发展的概况、计算机联锁的优势、计算机联锁控制系统的技术基础及原理、计算机联锁控制系统故障安全保障技术、JD-IA型计算机连锁系统、计算机联锁设计的说明,其中简单计算机联锁工程设计框图如下:三、进展情况已经完成分析论文选题,学习了相关的毕业设计的知识,做好前期准备工作,并撰写了开题报告;已经完
10、成划分任务,进行论述,并和指导老师商讨设计方案并通过;已经完成中文摘要、英文摘要和绪论、计算机联锁的发展、计算机联锁的优势的论述。四、指导教师意见论文按照进度计划进行,经过一段时间的实习与学习,该生能够紧扣专业所学知识,确定的整体思路符合任务书的要求,框架结构合理,可以进行论文的撰写工作。结 题 验 收一、完成日期2011年12月10日二、完成质量论文基本上符合要求,结构完整,层次清楚。能运用所学专业理论知识结合铁路企业特点完成论文,具有一定的分析问题解决问题的能力。该生论文反映出的该生基础知识扎实;独立工作能力和动手能力强;毕业设计期间思想、行为、纪律等方面的表现良好;论文论述正确,条理清晰
11、;图纸规范,论文条理性好、语言准确、书写规范、图表符合论文及国家标准。三、存在问题联锁表的编制中敌对进路应该分清。四、结论 指导教师: 张丽峥 2011年12 月10日目录第一章 计算机联锁的概述18第一节计算机联锁系统的结构18第二节 计算机联锁的进路控制19第三节 有备无患的冗余结构20第二章 JDIA型计算机联锁系统24第一节JDIA型计算机系统的体系结构24第二节JDIA计算机联锁的主要特点26第三章 计算机联锁工程设计概况26第一节 站场平面布置图概述26第二节 信号机的设置及编号27一、进站信号机27二、出站信号机27三 、调车信号机28四、预告信号机28第三节道岔的设置及编号28
12、第四节 钢轨绝缘的确定和轨道区段的划分29一、钢轨绝缘的确定29二、 轨道区段划分29第四章 联锁表编制30第一节 信号平面布置图31第二节 联锁表31方向栏32进路号码栏32进路栏32排列进路按下按钮栏32确定运行方向道岔栏32信号机栏32道岔栏32敌对信号栏33轨道电路区段栏33迎面进路栏34其他联锁栏34第五章 计算机联锁组合排列表设计34第一节 组合的选用34一、组合排列34二、组合选用35第六章 采集电路设计36第一节 信号采集电路36一、进站信号机采集电路36二、出站兼调车信号机采集电路36三、调车信号机采集电路36第二节 道岔采集电路36第三节 50Hz轨道采集电路37第七章 驱
13、动电路设计37第一节 信号驱动电路37一、进站信号机驱动电路37二、出站兼调车信号机驱动电路37三、调车信号机驱动电路37第二节 道岔驱动电路及半自动闭塞驱动电路38第八章 配线表设计38第一节 组合架零层端子配线38第二节 接口架配线图设计39总结41参考文献42附录43中 文 摘 要 计算机联锁系统是一种利用计算机技术取代继电技术构成的车站信号实时控制系统。1978年,瑞典首先在哥德堡车站将计算机联锁投入使用。此后,日、美、英、法、德等国都相继研制了各自的计算机联锁系统。我国自20世纪80年代开始研制由微型计算机构成的计算机联锁系统,并且很快取得了成果。计算机联锁相比继电集中有显著的优势,
14、它功能完善,计算机工作速度快、信息容量大,所以计算机联锁很容易实现自动控制功能,还能安全地实现自动选录和存储进路等继电集中联锁无法完成的功能。运行图变更时,能自动选择最佳方案。计算机联锁不仅可以扩大控制范围,适用于任何规模的车站(尤其是是大型枢纽及远离咽喉区的信号设备等),而且还可以利用计算机进行站内行车业务管理,以提高工作效率。计算机联锁用彩色监视器的屏幕显示代替了继电集中联锁的表示盘,大大缩小了体积,丰富了显示内容,简化了结构,方便使用。它方便设计、施工和维护,计算机联锁是用计算机软件构成的联锁关系,它将车站联锁逻辑编成程序,无论站场如何变化,只要补充和改变软件中的程序,即可满足联锁的要求
15、,易于实现故障检测和分析,而且大大降低了工程造价。由于施工、改建和故障修复时间的缩短,减少了对运输的干扰,其经济效益是显著的。计算机联锁在实际应用中是有很大的意义的。进入20世纪后,我国的计算机联锁发展迅速,已有上千个站场采用计算机联锁。有的区段已发展了成段的计算机联锁。在铁路快速发展的过程中,要加快计算机联锁的发展.由于本人还未到现场实习,所以对信号设备的了解,范围有限,所以还需要各位老师指正。第一章 计算机联锁的概述计算机联锁是以计算机技术为核心,采用通信技术、可靠性与容错技术以及“故障安全”技术实现铁路车站联锁要求的实时控制系统。在我国20世纪80年代,铁道科学研究院、通信信号总公司研究
16、设计院、北方交通大学等单位相继展开了计算机联锁控制系统的研发工作。1984年通信信号总公司研究设计院研制生产出了国内第一个车站计算机联锁控制系统,并成功应用于地方铁路,填补了我国计算机连锁控制系统的空白。第一节 计算机联锁系统的结构 计算机联锁系统的硬件部分可分为人机会话层(也可称人机对话层)、联锁层和监控层,相应的由人机会话计算机、联锁计算机和控制器来承担各层的任务。人机会话计算机接收来自操作台的操作输入,判明能否构成有效的操作命令,并转成约定的格式,输送给联锁计算机。另外接收来自联锁计算机的表示信息,将它们转换成显示器或控制台能够接受的格式。联锁计算机接收来自人机会话计算机的操作命令以及室
17、外监控对象的状态信息,进行联锁逻辑运算,包括选择进路、检查进路空闲、锁闭敌对进路等,然后发出控制道岔转换和开放信号的命令。控制器用来实现控制对象与室内联锁计算机之间的联系。它接收来自联锁计算机的控制码,经过变换形成控制命令以驱动相应的控制电路;它又接收监控对象的状态信息,经过编码再传送到联锁计算机。与硬件系统对应,计算机联锁的软件分为人机会话处理、联锁逻辑处理、执行表示三个软件包。至于室外设备,计算机联锁保留了电气集中所采用的现场设备。第二节 计算机联锁的进路控制 计算机是执行程序来工作的。要让计算机控制车站的联锁,即对进路进行控制,必须制定一个完整程序,以便计算机按部就班的执行。计算机联锁程
18、序所处理的内容是多方面的,但其核心部分是进路控制。计算机联锁的控制程序严格规定了联锁的执行步骤和条件,保证了系统工作的有条不紊。当然所有的联锁条件检查,还要通过计算机进行各种逻辑运算,检查各种联锁条件是否具备。其实计算机联锁所要执行的联锁程序原则上同继电联锁是一样的,但比带有许多机械点的继电器电路要快的多,而且是无声无息地进行完毕。计算机联锁进路控制程序框图第三节 有备无患的冗余结构计算机联锁系统采用冗余结构的实质在于用增加相同性能的模块来换取系统的可靠性和安全性。冗余技术的发展,最早出现的计算机联锁曾采用单机机构,其可靠性和安全性远远不能满足车站联锁的严格要求。于是,改为双机热备结构,并由一
19、个CPU执行两套功能相同而编码各异以及诊断程序,来提高计算机联锁的可靠性和安全性。目前,我国大部分计算机联锁是双机热备系统。但是,双机热备系统存在着双机切换的问题,切换失败将产生危险后果。与此同时,开发了采用屏蔽比冗余技术三取二系统,3个CPU运算结果两两进行比较,产生危险输出的可能性很小。但是,存在着不能停机检修的问题。近几年,又推出了二乘二取二系统,有两个CPU构成一个子系统(干线的技术改造都优先考虑采用二乘二取二系统)。主机执行任务,另外两个CPU处于热备状态(备机),这就大大提高了计算机联锁的可靠性和安全性,而且方便维修。(1)系统的可靠性冗余结构计算机联锁系统的可靠性冗余结构,就是指
20、为了使系统的可靠性指标达到或者超过目标值而采取的冗余结构。系统的可靠性冗余结构往往采用双机热备二重系统。检测模块A模块B检测切 换单 元输入输出 图1.1 双机热备冗余结构1双机热备系统由两台计算机组成,其中一个(模块A)执行联锁,作为主机;另一个(模块B)虽然也带电工作,但只作为热备(即开机运行状态下备用),它也进行联锁运算,却无控制输出,备而不用。这种系统是靠单机自我测试和监督,不够安全,而且存在双机切换的问题,切换失败将产生危险后果,在国外不再发展,我国暂准在单线、支线、非提速区段使用。(2)系统的安全冗余结构计算机联锁系统的安全性冗余结构就是指为了使系统的安全性指标达到或超过目标值而采
21、取的冗余结构。系统的安全性冗余结构往往采用双机同时工作并彼此间进行频繁比较的二取二二重结构。其基本结构如图所示:检测模块A模块B检测比 较单 元输入输出 图1.2 双机热备冗余结构2(3)计算机冗余结构的应用 计算机联锁系统既要求有比较高的可靠性指标,有要求有比较高的安全性能指标。因此计算机联锁系统的可靠性与安全性的系统结构需要结合,即1)二乘二取二系统。系统A系统B比较电路比较电路系统A系统B切换电路 1.3二乘二取二系统图这种系统由4台计算机系统,两两一对,组成两个子系统I和II,每个子系统中有同样的两台计算机A和B,执行联锁任务。其中一个子系统作为主机,负责输出控制命令;另一个子系统处于
22、热备状态。子系统中两个计算机各执行一套编码相同的程序,然后对它们的运算结果进行比较,如果一致就输出;如果不一致就认为其中有一个计算机出了故障,立刻停止该子系统的输出,切换到另一个子系统输出。此系统中每一个子系统类似于双机热备制式中的一个单机,可称是双份的双机热备,虽说多用用了两台计算机,但保险系数也加大了,更加安全可靠。2)三取二系统这种系统用三台计算机组成联锁机构,各台计算机中执行同样的联锁软件,输出时运用多数表决器判断,少数服从多数,只要任何两台计算机运算结果一致(包括三台均一致),则认为联锁机构工作正常。如果有一台计算机发生故障,其运算结果在表决器中就被屏蔽掉了,不会将其错误结果输出。如
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