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原文传递一种计算机联锁系统

专利名称：	一种计算机联锁系统
摘要：	本发明提供了一种计算机联锁系统，包括：人机交互层；总线，采用CAN总线、以太网或者以太网和CAN总线混合组网拓扑结构，总线通信协议采用动态调度算法，根据网络的实时情况对消息进行调度分配；分散联锁层，用于实现联锁运算功能，分散联锁层由与现场设备相对应的信号、道岔和区段基本联锁单元组成，人机交互层与分散联锁层及其内部通过冗余的有线通信网络或总线相连，分散联锁层与现场设备之间通过IO总线相连；监测系统，包括轨道模块、信号模块、道岔模块、半自动闭塞模块、场间联系模块以及零散电路模块；以及室外设备，包括信号机、道岔和轨道电路，还包括含有维修机和监测机的维修监测子系统。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	宝鸡文理学院
发明人：	周新淳
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910025427.X
公开号：	CN109849969A
代理机构：	北京华旭智信知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	李丽
分类号：	B61L7/08(2006.01);B;B61;B61L;B61L7
申请人地址：	721016 陕西省宝鸡市宝光路44号(老校区)
主权项：	1.一种计算机联锁系统，其特征在于包括：人机交互层，用于实现操作表示功能；总线，采用CAN总线通信网络拓扑结构、以太网通信网络拓扑结构或者以太网和CAN总线混合组网拓扑结构，所述总线通信协议采用动态调度算法，所述动态调度算法根据网络的实时情况对消息进行调度分配；分散联锁层，用于实现联锁运算功能，所述分散联锁层由与现场设备相对应的基本联锁单元组成，所述基本联锁单元包括信号、道岔和区段基本联锁单元，所述人机交互层与所述分散联锁层以及所述分散联锁层内部通过冗余的有线通信网络或所述总线相连，所述分散联锁层与所述现场设备之间通过IO总线相连；监测系统，是铁路行车安全监测设备，能够实时、动态、量化地对铁路设备进行监测，对设备状态进行采集、存储、回放以及报警，维修人员通过观察各数据走向，能够及时发现潜在故障、瞬间故障，及时调整设备的电气特性以及减少故障的发生，保证铁路能够高速安全正点运行，包括轨道模块、信号模块、道岔模块、半自动闭塞模块、场间联系模块以及零散电路模块；以及室外设备，包括信号机、道岔和轨道电路。 2.根据权利要求1所述的一种计算机联锁系统，其特征在于：所述动态调度法为改进的EDF动态调度法，通过指数分区的方式对消息的相对截止期进行划分，以此确定优先级。 3.根据权利要求2所述的一种计算机联锁系统，其特征在于：所述改进的EDF动态调度法为节点分布式实现调度方法，即在网络中不设专门的节点负责调度各个节点发送的消息，而是每个节点根据其内部情况实现消息的调度，在网络中每个节点的内部设置一个缓冲队列Q，用来存储待发送的消息数据和相关事件参数，节点间通过可靠的时钟同步机制来统一时间基准，以保障时钟同步，消息到达节点后，利用EDF算法判断出节点内部各消息优先级的高低，并按照优先级的高低顺序依次存储在缓冲队列当中，当调度开始执行时，节点选择出内部优先级最高的消息，将其时间属性传至EDF处理模块中，编码并获得动态标识符，并将结果返回以组成完整的数据帧等待发送，总线传输开始时，该帧被发往总线参与仲裁，其中所述改进的EDF动态调度法采用相对截止期Di的定义，即Di＝di-tstart，其中tstart表示仲裁开始的时间，采用{di,Di,tin,tstart}表示消息的相关值，其中di为绝对截止期，该值通过消息的截止期D和入队列开始时间决定，公式为di＝D+tin,其中截止期D代表消息入队列后能够保持有效的最大时间，其中Di为相对截止期，作为调度的比较依据，公式为Di＝di-tstart，若消息在相对截止期到达时仍未发送，则认为发送失败，则认为发送失败，进行丢弃或者重发。tin为入队列时间，该数值为消息进入节点缓冲队列的时间，为消息进入队列时的系统时间，tstart为仲裁开始时间，即总线开始仲裁的时间，改进的EDF动态调度法将相对截止期按照指数变化的规律进行分区，并将每一个分区再平均分成若干个子区间。第一个分区的范围为[0，Dmin]，第二个分区的范围是[Dmin，qDmin]，其中Dmin代表所有消息中最小的截止期，q为常数，可以根据不同系统的需求设定，而qDmin必须大于Dmin，故q必须大于1。以此类推，即可以用i来表示任意分区，而hi代表指数，表达式hi＝i-2(i>＝2)，得到其表示范围为： i＝1，[0，Dmin] i>＝2，[qhiDmin，qhi+1Dmin] 通过上式可知，第i个分区的大小为qhi+1Dmin-qhiDmin。将分区再平均分成m个子区间，则每个子区间长度为 Ui＝(qhi+1Dmin-qhiDmin)/m＝(q-1)qhiDmin/m 通过上式，通过计算某消息的分区和子区间号得出其优先级。 4.根据权利要求1所述的一种计算机联锁系统，其特征在于：所述轨道模块分为交流480型轨道电路模块和25Hz相敏轨道电路模块，所述轨道模块对轨道接收端电压以及相位角进行监测，所述轨道模块从主控CPU中获取模块地址，并将其与采集得到的轨道电压、相角、局部电压和频率数据打包发送给维修机。 5.根据权利要求1所述的一种计算机联锁系统，其特征在于：所述信号模块对列车信号机的工作交流电流进行检查，从主控CPU中获取模块地址，并将其与采集得到的信号机电流数据一起打包发送给维修机。 6.根据权利要求1所述的一种计算机联锁系统，其特征在于：所述道岔模块包括直流四线制、直流六线制、三相交流五线制以及三相交流液压制，对道岔转换过程中转辙机动作电流、故障电流、动作时间以及转换方向进行监测，所述道岔模块从主控CPU中获取模块地址、道岔启动停止、定位反位信息，并将其与采集得到的动作电流数据打包发送给维修机。 7.根据权利要求1所述的一种计算机联锁系统，其特征在于：所述监测系统集成在执行单元内部，通过DSP芯片、传感器以及相关调理电路进行工作，完成对主控CPU状态的监测功能，并对各模拟信息进行采集、运算，通过CAN总线将这些模拟量发送给维修机，由维修机分析并显示。 8.根据权利要求1所述的一种计算机联锁系统，其特征在于：所述基本联锁单元包括一台联锁主机、两台双机热备的监控主机和控制台，完成所辖区域内所有车站的联锁逻辑运算功能，所述联锁主机为具有标准网络总线结构的双机热备、三取二容错或二乘二取二类型。 9.根据权利要求1所述的一种计算机联锁系统，其特征在于：所述信号基本联锁单元用DC16V的LED色灯信号机作为被控对象，采用五显示进站信号机，信号机基本联锁单元采用“2取2”安全冗余结构，正常工作时，只有主从微处理器的控制命令一致，才能发出控制命令驱动信号机，所述信号基本联锁单元硬件结构包括以太网通信电路、MCU电路、指示电路、信号机驱动电路、采集电路、主从比较电路，其中，MCU电路和指示电路因其技术成熟，可采用标准电路，主从比较电路采用CPLD来实现；所述道岔基本联锁单元为在车站联锁区内的每组道岔处，都需要设置一台转辙机来转换道岔、锁闭道岔和反映道岔位置和状态，采用ZD6型电动转辙机，其控制电路分为启动电路和表示电路两部分，启动电路是指驱动电动转辙机动作的电路，而表示电路是把道岔位置反映给联锁机和操作表示机，所述道岔基本联锁单元硬件采用二取二的冗余结构，两片MCU独立地进行联锁逻辑运算，并将结果输出给CPLD，CPLD负责表决，当运算结果一致后给出对应的控制命令，驱动相应的电路完成道岔控制，所述道岔基本联锁单元硬件结构包括以太网通信电路、MCU电路、CPLD表决电路、定位驱动电路、反应驱动电路、定/反位检测电路和道岔电流采集电路；所述区段检测电路包括输入电路、输入调理电路、微控制器电路，为了保证安全，检查电路采用二取二机构，采用两片MCU和两套独立的输入调理电路，对轨道状态进行采集和判断，当两片MCU判断结构一致后才认为轨道状态可靠，再进行联锁逻辑运算和上传给操作表示机。 10.根据权利要求1所述的一种计算机联锁系统，其特征在于：还包括维修监测子系统，包括维修机和监测机，具有站场图形显示、车务操作记录、历史数据回放功能。
所属类别：	发明专利