1、信息技术XINXIJISHU2023年第9期轨道交通自动联锁模拟系统设计海玲，刘文，刘智勇，刘岩，王晓辉（新疆工程学院人工智能与智慧矿山工程技术中心，乌鲁木齐8 30 0 2 3）摘要：联锁系统主要实现站内道岔、信号机、轨道电路之间的联锁控制，是轨道交通安全高效行车不可缺少的保障装备。出于安全因素考虑，联锁系统的培训不能在现场环境中进行，为此，设计轨道交通自动联锁的模拟系统，可以仿真联锁系统的重要环节。系统基于PHP与MySQL平台设计，可以高效完成联锁功能模拟，还可以设置故障点完成检修分析，再现真实场景的具体应用。系统基于B/S模式开发，操作员基于客户端浏览器即可完成联锁系统模拟及培训。关键
2、词：联锁系统；轨道交通；模拟仿真培训；故障分析中图分类号：TP39D0I:10.13274/ki.hdzj.2023.09.007文献标识码：A文章编号：10 0 9-2 5 5 2(2 0 2 3)0 9-0 0 38-0 9Design of automatic interlocking simulation system for rail transitHAI Ling,LIU Wen,LIU Zhi-yong,LIU Yan,WANG Xiao-hui(Xinjiang Institute of Engineering,Artificial Intelligence and Intel
3、ligent Mine Engineering Technology Cen-ter,Urumqi 830023,China)Abstract:Interlocking system mainly realizes interlocking control among switches,signal machines andtrack circuits in the station,and is an indispensable guarantee equipment for safe and efficient running ofrail transit.For safety reason
4、s,the training of interlocking system can not be carried out in the field envi-ronment.Therefore,this paper designs and implements the simulation system of rail transit automatic inter-locking,which can simulate the important links of the interlocking system.Based on PHP and MySQL plat-form design,t
5、he system can efficiently complete the simulation of interlocking function,and can also set thefault point to complete maintenance and analysis,and reproduce the specific application of real scenes.Thesystem is developed based on B/S mode,and the operator can complete the simulation and training of
6、theinterlocking system based on the client browser.Key words:interlocking system;rail transit;simulation training;failure analysis0 引 言随着我国经济快速发展，公路交通已经难以满足日益增长的出行需求。目前我国铁路总里程已经位居世界第二 2，轨道交通运输以其安基金项目：新疆维吾尔自治区高校科研计划自然科学青年项目（X JED U 2 0 18 Y0 5 6）；新疆维吾尔自治区自然科学基金面上项目(2 0 19D01A30)作者简介：海玲（198 2），女，硕士，研究
7、方向为轨道交通信号与控制、信号处理与检测、人工智能。一3 8 一全、便宜、时效性高等优点 3-41，成为解决交通运输问题的首要方案。联锁系统是轨道交通信号的重要组成部分 5，经历了从机械联锁到继电联锁，再到电子联锁的历程，当前已经发展到了计算机联锁 6。英国、美国、印度等国家对于计算机联锁系统仿真培训采用了一些先进的技术手段，并且取得了良好的效果 7-8。我国对于计算机联锁系统的研究开始于2 0 世纪8 0 年代，随着计算机技术的快速发展，我国的计算机联锁技术也取轨道交通自动联锁模拟系统设计得了较好的研究成果 9-1计原则总结如下：联锁系统作为铁路中极其重要的安全保障系联锁系统必须符合故障导向
8、安全原则；统 12,可以保障列车行车及调度作业的安全。随当发生两个或多个故障相互冲突的时候，着轨道交通规模的不断扩大，对车站信号操作人系统以保障安全为原则；员的需求量不断增加，这就要求他们必须快速地敌对进路不允许同时选排；掌握联锁功能和操作方法，仿真模拟平台的出现信号机变更信号时需检查轨道电路，并且对于学习以及培训有很大帮助 13。国内已经有信号机在操作时应能随时发出警示；许多关于联锁的模拟平台，但这些平台价格昂贵，信号机在由红色切换成绿色时应当检测信多数平台均要求配备专用的配套系统，尤其是在号机的锁定状态、信号机的故障状态以及信号机线路增加或者变更后，都需要重新开发以及更换所保护的道岔或轨道
9、电路的占用状态；设备，且开发成本高，后期使用的维护成本高 14。保证值班人员有多种方式可以随时让信号针对上述问题,本文基于PHP与 MySQL平台,设机亮红灯；计开发一套基于计算机运行的铁路自动联锁模拟道岔可以进行锁定，当道岔需要更换状态仿真系统。时，检查道岔的锁定状态。1系统设计原则2铁路自动联锁模拟系统的设计系统设计需充分考虑信号机、道岔、进路以及2.1模拟车站平面图轨道电路相互约束的方式，进而完整再现联锁系模拟车站的页面设计如图1所示。统的全部功能，同时又要考虑易用性。本系统设选排进路X更新系统状态紧急灾害报警2.2模拟车站基本情况模拟车站为中间站，其联锁设备为计算机联锁；模拟车站有一条
10、正线为II，两条到发线I和3;模拟车站的进站信号机为：X、S。出站信号机为:X1、X 2、S1、S2;模拟车站共有1,2,3,4四条道岔；一一海玲等取消进路车站名称X2X1S1S2操作提示框全部还原总故障模拟系统信号丢失模拟查看操作记录图1模拟车站平面图模拟车站为培训用途，所以模拟车站为单台计算机构成的自动联锁模拟系统。2.3系统功能设计选排进路：点击选排进路按钮，弹出所有进路供选择，点击其中的一条进路，系统对选择的进路进行联锁的检验以及操作；取消进路：点击取消进路按钮，弹出所有进路供选择，点击其中的一条进路，弹出输入密码选一39一操作轨道电路系统运行状态所有故障恢复删除操作记录轨道交通自动联
11、锁模拟系统设计一一海玲等项,输入正确的密码之后，系统开始对选择的进路进行联锁的检验和操作；操作轨道电路：点击操作轨道电路按钮，弹出选项，包含所有的轨道电路，选择一条轨道电路，切换该条轨道电路的状态；更新系统状态：点击更新系统状态选项，系统更新一次；全部还原：点击全部还原按钮，模拟系统中所有设备均还原为默认状态；总故障模拟：点击总故障模拟,模拟的故障为系统总故障，如传输失败、系统死机等，信号机全部变为红色，信号机与道岔全部锁定；所有故障恢复：点击所有故障恢复按钮,所有的信号机与道岔均解除锁定状态，所有故障模拟的状态全部取消；紧急灾害警报：点击紧急灾害警报，系统自动将所有信号机亮红灯，所有信号机与
12、道岔均锁定；系统信号丢失模拟：点击系统信号丢失模拟，系统自动将所有信号机亮红灯,所有信号机与道岔均锁定；查看操作记录：点击查看操作记录，可以查看XS1到所有操作过的记录；删除操作记录：点击删除操作记录，将已经记录的操作记录清空。2.4系统运行与显示设计模拟系统中发出的指令，依次检查数据库中相应的内容,如果有效,则执行表格中的操作,改变相应数据库中储存的项目，系统将根据数据库中存放的内容显示相应的状态，同时显示模块改变状态；若操作无效，则系统应当停止继续检查并且由显示模块给出执行错误的提示。相应的操作记录也应当保存在数据库中，系统执行简单的查看以及删除数据库中的操作记录。信号操作：信号机可以随时
13、变为红色，当信号机需要切换为绿色时,进行相应的验证,验证成功之后可以执行操作。出于安全可靠性考虑，模拟硬件设备故障以及通讯故障时需设置有警示灯进行报警。在建立进路之前,轨道区段使用蓝色线段表示，背景颜色的RCB设置则为5 0,5 0,5 0,道岔均为正位，信号机默认均为红色。模拟系统的默认状态如图2所示。X2X1SS2图2 模拟系统的默认显示当建立进路之后，进路的轨道区段用白色表示,其他轨道区段使用蓝色线段表示，背景均为深XS1S2图3模拟系统的进路显示一40 一色，进路相应的道岔为进路相应的位置，信号机为相应的显示。模拟系统进路显示如图3所示。X2X1轨道交通自动联锁模拟系统设计一海玲等一3
14、系统数据库及程序设计3.1设备的状态根据联锁系统功能，充分考虑设备状态，在设计数据表的基础上，对设备状态、数据表进行数据库及程序设计，其中数据表的设计主要包括信号机、道岔、轨道区段及进路状态和信息。系统共有 X、X 1、X 2、S、S1、S2 六个信息机,具有name,show,lock,fault四种状态并存人MySQL数据库中。字段name表示名称；字段show表示显示状态；show默认为0 时表示红灯，当转换为1时，显示为绿灯；字段lock表示锁定状态，默认为0，表示未锁定状态，当转换为1时表示为锁定状态；字段fault用于故障模拟，当fault默认为0 时，设备状态为正常，当fault
15、转换为1时，则表示该设备为故障状态。信号机状态见表1所示。表1信号机状态表nameshowX0/1X10/1X20/1S0/1S10/1S20/1系统共有1、2、3、4四个道岔，每个道岔有四种状态并存储在MySQL数据库中。字段name为名称；字段show为显示状态；show默认为0 时表示为正位，当show转换为1时则表示为反位；字段lock为锁定状态，默认为0 时表示为未锁定状态，当转换为1时则表示为解锁状态；字段fault用于故障模拟，当fault为0 时表示设备为正常状态，当fault转换为1时表示设备为故障模拟状态。道岔状态见表2。表2 道岔状态表nameshow10/120/130
16、/140/1系统共有十一条轨道区段，每条轨道区段包含三个字段,name 表示名称；show为进路状态，默认为0 时表示为未建立进路时的状态，当转换为1时则表示为建立进路时的状态;lock为轨道电路的状态，默认为0 时表示为没有检测到列车或未被损坏，当转换为1时则表示检测到列车或者表示轨道电路被占用。轨道区段状态如表3所示。表3轨道区段状态表nameshowX-10/11-30/13-S10/1S1-X10/1X1-40/1.420/12-S0/11-X20/1lockfault0/10/10/10/10/10/10/10/10/10/10/10/1lockfault0/10/10/10/10/
17、10/10/10/1lock0/10/10/10/10/10/10/10/1X240/13-S20/1S2-20/1系统共有十条进路，每条包含两个字段，字段name为进路名称,用起始端信号机终端信号机来表示；字段show为状态，默认为0 时为未选排，当转换为1时则为选排成功状态。进路状态见表4。表4进路状态表nameshow接车进路X-X10/1接车进路X-X20/1接车进路S-S10/1接车进路S-S20/1发车进路S10/1发车进路S20/1发车进路X10/1发车进路X20/1通过进路X0/1通过进路S0/13.2选排进路与取消进路系统利用PHP程序实现操作,核心功能包括进路、信号机以及道
18、岔。PHP程序操作数据库内容及设备状态，然后显示在前端。本节内容给出一41一0/10/10/1进路开放轨道交通自动联锁模拟系统设计了程序设计的流程。选排进路时共有十条进路选项。当选择某一条进路时，系统将自动对该进路进行联锁验证以及做出相应操作。选排进路之前需要验证的状态有：信号机是否被锁定；敌对信号机是否被锁定；道岔是否被锁定；进路相关的轨道电路区段是否空闲；进路中道岔位置是否正确,若不正确,转换道岔,转换成功后则将进路转换为选排成功。检查项目的流程如图4所示。选排进路信号机是否被锁定？否敌对信号机是否被锁定？否道岔位置是否正确？是轨道电路区段是否被占用？是选排进路结束？道岔位置？图4选排进路
19、流程图进路开放的流程如图5 所示。一42 一海玲等是是否道盆是否锁闭？否是转换否输出相应错误将正向信号机全部转换为绿色？将敌对信号机全部转换为红色？是锁定所有信号机？是将道岔全部转换至相应位置？是锁定所有道岔？是是开放轨道区段？是选排进路结束图5 进路开放流程图在取消进路的选项上，需要进行如下操作：将进路中所有道岔解锁；关闭所有轨道区段；将进路转换为关闭状态。是否否否否否输出错误轨道交通自动联锁模拟系统设计取消进路流程如图6 所示。信号机操作取消进路海玲等是信号机是否锁定？是检查操作的进路是否存在？是相关轨道电路是否空闲？是将信号机关闭将所有信号机与道岔解锁关闭所有轨道区段取消进路结束图6取消
20、进路流程图3.3信号机与道岔的单独操作信号机的单独操作过程为：检查信号机是否锁定；检查信号机是否故障；检查该信号机所保护的对象是否故障。操作的流程如图7 所示。道岔进行单独操作时，弹出两个选项，改变道岔状态以及故障模拟。当改变道岔状态时，检测道岔是否锁定和道岔是否故障，均正常则改变道岔的状态,故障模拟时则直接改变故障的状态。道岔状态操作流程如图8 所示。否输出错误否信号机是否故障？否该信号机保护的线路是否正常？是该信号机保护的道岔是否正常？是信号机开放图7 信号机操作流程图道岔操作是道岔是否锁定？否道岔是否故障？否道岔状态改变图8道岔操作流程图否输出错误是输出错误一43一轨道交通自动联锁模拟系
21、统设计4系统运行展示本章选取进路选排以及总故障模拟与恢复展示系统运行效果。一个车站海玲等4.1选排进路点击选排进路，选择接车进路X-X1，系统进行联锁检查,确认无误之后更改数据库中状态，浏览器界面自动刷新后，显示效果如图9所示。口XC皮用选排进路X取消进路一个车站X2X1S1操作轨道电路系统正常运行执行系统更新操作更新系统状态紧急灾害报警再次点击选排进路，选择接车进路S-S2,系统进行联锁检查，确认无误之后更改数据库中状一个车站全部还原系统信号丢失模拟图9选排进路态，浏览器界面自动刷新后，显示效果如图10所示。总故障模拟查看操作记录所有故障恢复删除操作记录口XC用选排进路X取消进路一个车站X2
22、X1S1操作轨道电路系统正常运行执行系统更新操作更新系统状态紧急灾害报警一44一全部还原系统信号丢失模拟图10 选排第二条进路总故障模拟查看操作记录所有故障恢复删除操作记录轨道交通自动联锁模拟系统设计4.2总故障模拟与恢复点击总故障模拟，系统的运行状态如图11所示。海玲等点击所有故障恢复，系统的运行状态如图12所示。huqlsanetcn选排进路X执行系统更新操作更新系统状态紧急灾害报警一个常取消进路全部还原系统信号丢失模拟图11总故障模拟saxiaoneten一个车站X2X1S1S2操作轨道电路系统发生故障4总故障模拟查看操作记录所有故障恢复删除操作记录选排进路X执行系统更新操作更新系统状态
23、紧急灾害报警取消进路全部还原系统信号丢失模拟一个车站X2X1S1S2操作轨道电路系统运行正常总故障模拟所有故障恢复查看操作记录删除操作记录图12所有故障恢复5结束语的铁路员工和学员培训难度大的问题，设计了计本设计针对目前铁路运输系统规模庞大带来算机联锁模拟系统，使用了HTML,CSS,PHP,一45 一轨道交通自动联锁模拟系统设计一一海玲等MySQL进行开发,以此作为模拟系统的开发平台，研制出铁路自动联锁模拟系统。系统运行模式采用MySQL数据库进行各个设备状态的储存，显示使用CSS进行图片的坐标定位，使用HTML将整理好的面板显示在浏览器界面，操作则使用PHP语言进行,采用该语言对数据库进行
24、检查以及修改。设计的铁路自动联锁模拟系统执行简单，便于反复操作，为员工培训、学员进修提供了极大便利。参考文献：1黄民.关于新时代铁路发展改革的若干思考 J.铁道学报,2 0 19,41(6):1-8.2罗庆中,李娜,贾光智.中国铁路发展战略研究 J.科技导报,2 0 2 0,38(9):2 6-31.3王月太,吴文艾，高贤辉.基于动态故障树的车站计算机联锁系统穴余结构可靠性研究 J.自动化与仪器仪表,2 0 2 1(4):31-34.4张雪永,曲成举.三重内涵和三个向度：中国铁路史研究的可能拓展J.西南交通大学学报：社会科学版,2 0 2 1,2 2(1):7 7 -8 4.5范楷.城市轨道交
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