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微机联锁联论文铁路微机联锁系统经过近十几年定额发展已日见成熟，它以设备紧凑，设计施工相对简单，功能强等优点迅速进入铁路信号控制领域。因此，微机联锁系统的安全性，可靠性的高低，对铁路运输的影响越来越大。目前，绝大部分的联锁软件的设计都是基于Dos操作系统，经过长期的生产实践证明，Dos操作系统性能稳定，运行效果很好，但是，它与本文论述的嵌入式实时Linux操作系统相比，嵌入式实时Linux具有明显的优势。1 Linux的嵌入式和实时性扩充Linux作为一种可裁剪、可伸缩的软件平台，是发展未来嵌入式设备产品的一种很好的资源。我国有多年Linux的历史，相当多的大学师生和科技人员已经掌握Linux，信息产业部也为Linux在我国的一股脑用和普及推波助澜，863重点支持项目中就有Linux作为嵌入式系统开发的方向。嵌入式实时Linux是Linux针对嵌入式环境的扩展版本，是为具体应用环境裁衣设计而成的小型操作系统，同时具有标准Linux版本的优点，从而能够从根本上解决工业控制不断增长的需求。1.1 嵌入式Linux嵌入式Linux是一种由内核和根据需要定制的系统模块组成的小型操作系统。相对于商业嵌入式操作系统和控制流程，嵌入式实时Linux操作系统具有如下的优点：a 微内核，最多几百kb。b 支持x86，mips，arm，motorola等30多种8bits64bits的MPU和MCU，支持ROM等多种存储器。支持传统外设和USB等新型接口。c 具有多任务，多进程的特征。d 通信网络支持完整。支持TCP/IP等几乎所有的常见协议，且易于自行开发协议栈。e 优秀的网络、数据库和多媒体支持功能，能够实现数据的网络通信和实时处理。f 免费开放源代码，成本低廉，且具可裁剪性,能根据需求特定设计。g 具有一系列开发工具（C/C+，Java，汇编等编译器，gdb可调试源码）和功能强大IDE。h 软件开放性好。支持POSIX接口，在Linux主机上开发的程序稍做修改即可移植到嵌入式Linux系统上。嵌入式操作系统的特殊要求为Linux在嵌入式系统中的发展提供了广阔的空间。目前，嵌入式Linux在国内尚未引起广泛关注，但在国外已经处于研究和应用的初级阶段。1.2 Linux实时性扩充。实时性是嵌入式操作系统的基本要求。由于Linux还不是一个真正的实时操作系统，内核不支持事件优先级和抢占实时特性，所以在开发Linux的过程中，首要问题是扩展Linux的实时性能。对Linux实时性的扩展可以从两个方面进行：向外扩展和向上扩展。向外即从范围上扩展，让实时系统支持的范围更广，支持的设备更多。目前的开发所面向的设备仅限于较简单的有实时要求的串/并口数据采集、浮点数据计算等，而象实时网络这样实时系统的高级应用还需进一步发展。向上扩展是扩充Linux内核，从功能上扩充Linux的实时处理和控制系统。如RT-Linux，它的基本原理是将Linux本身的任务及Linux内核本身作为一个优先级最低的任务，而实时任务作为优先级最高的任务，即在实时任务存在的情况下运行实时任务，否则就运行Linux本身的任务。实时任务不同于Linux普通进程。它是以Linux的可装载的内核模块的形式存在的，需要运行实时任务的时候，将这个实时任务的内核模块插入到内核中去，实时任务和Linux一般进程之间的通信通过共享内存FIFO通道来实现。这样，进程切换开销很小，实际上是强实时系统。1.3 嵌入式实时Linux在联锁软件中的应用对于微机联锁控制系统，要适当地确定巡检周期和妥善地利用中断，以保证现场设备状态信息不漏检和人的操作信息能够得到及时响应。因此，强实时性是微机联锁的一个重要特征。为了满足联锁控制系统实时性的要求，将联锁软件作为普通进程，将现场状态信息和上位机的命令信息作为实时进程。在软件开发时，由于嵌入式系统通常为一个资源受限的系统，直接在嵌入式系统的硬件平台上编写软件比较困难，有时甚至是不可能的。一般采用的办法是，先在通用计算机上编写程序，然后，通过交叉编译，生成目标平台上可运行的二进制代码格式，最后下载到目标平台上的特定位置上运行。编译环境使用GNU的gcc编译器，调试源代码使用gdb。2 铁路车站微机联锁联锁软件的设计 联锁程序是微机联锁控制系统的核心部分，它的主要功能是实现进路、信号和道岔的制约关系，并按照一定的程序使道岔和信号机动作和建立进路，它根据外部信息输入状态以及计算机内部状态信息与联锁矩阵表提出的要求进行逻辑运算后决定输出信号与否。在铁路车站微机联锁自动化控制技术中，大量问题是属于信息处理，而计算机在逻辑运算和信息处理方面有很强的功能。其优点是： 计算机联锁能实现信息的串行传递，节省干线电缆，其与6502继电器式信号设备相比，节省了投资50%。 实现了动作记录和故障诊断，便于维修和故障处理。 信号计算机联锁摆脱了继电器的网络结构，它是从系统的整体上构成联锁功能，使铁路运输信号联锁的性能有了一个根本性变革，其技术上的优越性支持实现了微机联锁没有到发线出岔，没有非进路调车等结合电路的概念，也没有方向电路、电源等电路层次结构。21 按钮命令分析程序微机联锁系统是在6502电气集中的基础上发展起来的，在设计方面，很大程度沿用了继电器联锁设备的设计标准。它的按钮输入命令也是采用双按钮操纵。即a.进路始、终端按钮为选择进路；b.总人工取消或总人工解锁加上始端按钮为取消或人工解锁进路；c.总定位、总反位操纵按钮加某道岔按钮为单独操纵道岔；d.重复开放信号；e.人为错办；f.事故按钮加上区段号区段人工解锁；g.引导锁闭、引导解锁按钮加上始端信号机按钮为引导锁闭和引导解锁；h.引导总锁闭或引导总解锁按钮加上始端信号机按钮为引导总锁闭和引导总解锁。如图1。取按钮命令已存在此条进路？始端按钮？重复开放信号 记录此按钮终端按钮？能形成一条进路？取始端按钮进路处理子程序道岔单操按钮？道岔单操子程序总取消按钮？总取消子程序 图122正常进路选排及控制命令生成程序当确认是进路按钮命令后进入本程序，见图2。根据始终端按钮命令确定进路号 进路空闲？照查条件满足转出转动道岔到指定位置道岔正确？转入锁闭子程序 图223 单独操纵道岔程序 通过程序的运算，即可完成车站站场机车作业运的道岔转换，见图3。 在联锁软件的设计中，一条进路从调度下命令运行开始，到进路三项基本条件的测试、进路开放、道岔开通、信号开放，从技术上满足了生产运输需求，提高了机车运行作业效率，改善劳动条件，且安全可靠，行车方便，不易导致行车事故。根据按钮命令确定道岔号 该道岔区段满足转换条件吗转出道岔已在要求的位置? 转换道岔10s后道岔转完?挤岔报警返回 图33微机联锁系统的道岔自动转换及其现场模拟，方便了作业人员，且安全可靠。道岔的自动转换以及现场各组道岔自动转换开通后的实际表示位置、信号机点灯状态和轨道区段线路上有无机车车辆占用、停留等信息，均经过连锁机进行运算处理，并在CRT屏幕上准确无误地显示出来，确保行车调度、信号操作人员的监视。因此该系统通过屏幕的现场模拟显示行车调度、信号员对区段联锁范围内线路占用情况、现场道岔位置状态等一目了然，有效地防止行车事故，确保行车安全，提高了调度人员对运行机车的调度能力，节省了人力、物力。4结束语本文简要介绍了基于嵌入式实时Linux的铁路车站微机联锁联锁软件的设计。嵌