分散控制计算机联锁系统网络通信研究

摘要

铁路车站联锁是铁路信号设备的重要组成部分。在铁路车站上，为了保证机车车辆和列车在进路上的安全，并有效利用站内线路，高效率地指挥行车和调车，改善行车人员的劳动条件，利用机械、电气自动控制和远程控制、计算机等技术和设备，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，这种关系称为联锁。为完成联锁关系而安装的技术设备称为联锁设备。
　　随着微电子技术、计算机科学和现代控制理论的发展，联锁设备从以机械、机电、继电器技术走向了以微电子、计算机和现代控制技术为主要组成技术。目前应用的计算机联锁系统主要有继电器以及全电子模块联锁，它们共同的特点是采用联锁机进行联锁逻辑运算，采用集中控制继电器电路或者全电子模块对室外信号设备进行驱动和采集操作。由于个别单元对系统功能的高度集中，当联锁机、继电器电路或者全电子模块发生故障或进行系统改造时，整个联锁系统将无法正常运转。此外，联锁机、继电器电路以及全电子模块采用冗余结构构成，往往造价很高。而且不同厂商的联锁设备往往兼容性差，这就提高了系统扩展或者升级的成本。
　　针对于这种情况，本文引入了分散控制计算机联锁系统这一概念。与由联锁机和继电器电路或全电子模块组成的联锁系统不同，分散控制计算机联锁系统通过多个电子模块相互协作的方式进行联锁逻辑运算，通过电子模块一对一的对室外信号设备进行驱动和采集操作，从而改进了以往联锁系统中联锁机以及集中控制的弊端。本文介绍了分散控制计算机联锁系统的构成模型以及各层次功能，进而引入分散控制计算机联锁系统网络通信设计的关键问题。对以太网进行了简单介绍，分析了以太网用于分散控制计算机连锁系统的缺陷，进而介绍了目前以太网用于工业的实时化改造标准。深入研究一种实时以太网，找出该以太网实时化方案的关键问题所在。并运用专业网络仿真软件OPN盯对关键协议进行建模设计和仿真，并对仿真实验结果进行比对分析，从而得出该以太网实时化改造方法的优越性。为分散控制计算机联锁系统设计中对于网络通信的设计要求提供了一种可行性设计方案。