[发明专利]一种应用于计算机联锁的全电子执行系统

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，具体涉及铁路联锁控制系统。

背景技术

铁路联锁控制系统是车站信号的基础设备，是铁路安全的核心保障设备，使车站范围内的信号机、进路和进路上的道岔相互具有制约关系，来保证车站行车安全和调车作业安全，目前业界普遍采用计算机联锁作为铁路联锁设备的核心技术，计算机联锁是由计算机联锁主单元加继电器执行系统来实施控制，它的主单元是一种由计算机及其他一些电子、电磁器件组成的具有故障导向安全性能的实时控制系统，而它的执行单元大部分还是由继电器逻辑实现，包括道岔启动电路、信号机点灯电路、轨道电路、各种联系电路等成熟的继电电路，这些电路经过几十年的改进和优化，其可靠性和抗外界冲击等性能已很成熟，为保证行车安全起到了很好的作用。

然而铁路行业的快速发展带动了联锁控制系统的发展，对其功能、性能和成本等各方面提出了越来越高的要求，联锁设备一直也在不断更新换代，它的发展经历了机械联锁控制设备、6502电气集中联锁设备，计算机联锁系统等几个阶段，实践已经证明，联锁设备集成化、小型化、功能丰富化、操作简单化是未来联锁控制系统发展的趋势。

针对业界计算机联锁普遍采用的基于继电器的执行系统，下面分析其存在的缺陷。

继电器执行系统功能的局限性。传统计算机联锁系统的联锁电路采用计算机控制，其核心安全逻辑和运算都在计算机平台上完整，但是执行单元部分依旧保留了6502电气集中的执行电路，通过I/O驱动外部继电器执行电路，虽然一般采用重力型安全继电器，本身具备很高的安全性，但是体积大成本高。另外继电器配线实现的执行电路对于不同的外设有一套固定的模式，各个电路结构经过许多年的固化很难再去改变，导致新增功能基本不可能。很难将道岔动作电流、信号机灯丝电流等外设的模拟量的采集功能也纳入计算机联锁本身的检测体系中，不利于实现对现场信号设备的监测，无法达到控制监测一体化。

继电器执行系统在安全性和可靠性的局限性。首先，在联锁电路与继电电路之间、继电电路内部之间还存在大量的人工配线，易引入线缆短路、开路、混线等故障，使用前需要详细的排查和测试。其次，继电器执行系统采用的大量继电器需要人工布置和安装，如果安装方法不当、不够细心，易引入继电器故障或者影响继电器使用性能和寿命。另外，由于继电电路报警和检测方式单一，日常需要对其进行定期的检查和保养，一旦继电电路发生故障或者熔断器发生断丝后，还需人工判断故障位置然后进行相应处理，这就对维护人员的素质有较高的要求。因此继电器执行系统的安全性和可靠性是依靠着大量高素质人员的投入来保证的。

继电器执行系统的扩展性差。首先继电电路有继电器需要人工安装，如果增加过多外设很可能还要重新安置继电器柜；其次I/O和继电器之间、继电器之间存在大量配线，因此当外部设备变更或者需要扩充外部设备时，需要改动大量的配线，继电器相关的线缆大多需要焊线完成；另外由于继电电路本身不是独立的模块化产品，在改动或新增的过程中很难完全避免接触或者影响其它设备的布置和配线。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种应用于计算机联锁的全电子执行系统，提高执行电路的可检测性、可维护性。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种应用于计算机联锁的全电子执行系统，包括监控维护主机、与监控维护主机通信连接的计算机联锁主机A和计算机联锁主机B、与计算机联锁主机A和计算机联锁主机B通信连接并控制两者实现主备切换的主备切换控制单元，以及同时与计算机联锁主机A和计算机联锁主机B通信连接的至少两个全电子执行主机，所述全电子执行主机包括两个主处理模块和同时与两个主处理模块通信连接的若干执行单元模块，所述主处理模块通过控制和通信接口实现上层指令下发和设备数据上传，在上层指令下发和设备数据上传进行之前两个主处理模块需要进行数据交互并表决，所述执行单元模块通过外部设备接口实现与外部设备的连接，每个执行单元模块都有不同的ID，执行单元模块收到来自两个主处理模块通道的指令时，需要分别进行指令ID的校验，提取指令目标ID与自身ID比对，如果是给自己的指令，则接收该指令，不然就认为是无效指令，接收的指令在下发到外部设备执行，执行单元模块在线期间持续检测外部设备状态，并判断外部设备是否工作在正常状态，如果正常，则上传该数据到主处理模块，否则将向上层的计算机联锁主机上报故障信息，并将自身导向安全侧的计算机联锁主机。