在轨道交通线路中，一般均采用上下行双线、列车间隔运行的模式，信号设备和轨道结构比大铁路简单得多。但由于有一些站可能要折返，还由于一些区间线路要考虑列车进出车辆段，这就要在线路上加入道岔，使线路可以分岔。信号要指示司机列车是走直股轨道还是走弯股轨道。

图11-6　道岔区的臂板信号机

有道岔区段的线路，轨道交通信号系统就要根据运行图，检查道岔区段的空闲状况，将道岔搬动到所需通过的位置，并锁定道岔、给出允许列车行驶的信号显示。同时，指示出列车是走直股还是弯股，这就是联锁的概念。初期的转辙机是机械的，联锁信号是由安装在机械转辙机上的臂板信号机来显示的，如图11-6所示。美国20世纪30年代率先使用了色灯信号和电气转辙机，并使用继电器组成电气集中联锁电路，80年代又开始使用计算机联锁装置。

“联锁”是指为保证行车安全，而将车站的所有信号机、轨道电路及道岔等相对独立的信号设备构成一种相互制约、联合控制的连环扣关系，即联锁关系。在介绍联锁关系前需要介绍一下道岔、信号和进路之间的制约关系。

进路是列车或调车车列在站内运行时所经由的路径，所有进路都有起点和终点。终点通常是下一个信号机、终点站、调车场或车厂。

（一）车站联锁系统中的主要技术

1.进路空闲的检测技术

检查进路空闲是保证行车安全的重要条件之一，目前主要是利用轨道电路实现这一任务的。

2.道岔控制技术

道岔是进路上的可动部分，如果对它控制不当，有可能造成列车或车列脱轨，或者造成列车或车列驶入停有车辆的线路而发生撞车事故。因此，如何控制道岔是极其重要的。

3.信号控制技术

信号机是联锁系统中极其重要的基础设备之一。只有在安全条件确认满足时才允许信号机点亮允许行驶灯光，否则信号机亮禁行灯光。控制信号机的灯光显示直接关系到行车的安全。

4.联锁技术

联锁技术是防止失误，且在失误的情况下仍能保证行车安全的技术。联锁技术是车站信号自动控制系统的主要内容。

5.故障-安全技术

对铁路信号系统来说，必须考虑在发生故障时，其后果不应危及行车安全。在如今信息技术快速发展的时代，新技术不能及时应用到铁路信号系统中，主要是受这一原则的制约。

（二）车站联锁系统中的设备

1.电锁器联锁

如图11-7所示，电锁器联锁就是道岔靠人力通过机械转换，信号机由有关人员通过电气或机械操纵，用电锁器完成联锁关系。电锁器联锁的原理是：分别在道岔和信号机握柄上装设电锁器，通过道岔或信号电锁器接点的闭合和断开，控制相关信号或道岔电锁器电磁锁的电路，以实现信号机和道岔间以及信号机与信号机之间的联锁。

电锁器联锁设备因采用信号机类型不同分为臂板电锁器联锁和色灯电锁器联锁。臂板电锁器联锁设备使用直流电源，其进出站信号机为机械臂板信号机，信号握柄按上、下行分别集中在扳道房附近的信号握柄台上，由扳道员操纵。进、出站信号机开放与关闭的控制机由车站值班员用控制台上的手柄进行控制。色灯电锁器联锁设备用于半自动闭塞区段，有可靠交流电源，但尚未具备电气集中条件的车站上。其进、出站信号机采用色灯信号机，道岔转换采用带电锁器的道岔握柄及转换锁闭器。信号机由车站值班员以控制台上的信号按钮或手柄集中控制，道岔由扳道员现场就地转换。

图11-7　电锁器构造及动作原理示意图

2.继电联锁

用电气方法通过信号楼内的控制台操纵车站内的色灯信号机和电动转辙机，使信号机、进路和道岔实现联锁并能监督列车运行和线路占用情况，这就是继电联锁。在继电联锁中实现联锁的主要元件是继电器。20世纪50年代以后，继电联锁都采用电磁继电器，以逻辑电路实现联锁，全站的信号机和道岔可由一个信号楼集中控制。(www.daowen.com)

继电联锁的作用原理是：信号操纵人员的控制台将控制信号机开放或关闭的指令和控制电动转辙机动作的指令，通过连接机械室内的电缆传送到机械室内的组合架上，组合架上的继电器接收到指令后，使继电器的衔铁被吸动或复原，继电器动作的信号再由电缆传送到相应信号机和控制相应道岔动作的电动转辙机，使信号机处于开放或关闭状态，使道岔处于定位或反位状态，从而使进路上的信号机、道岔与相应的进路实现联锁。

继电联锁设备由室内设备和室外设备两部分组成。室内设备主要有控制台、继电器及组合架、分线盘和电源屏等；室外设备主要有色灯信号机、电动转撤机、轨道电路及电缆线等。

3.计算机联锁

计算机联锁系统是以微型计算机取代了传统的电气集中电路而构成的车站信号自动控制系统。在计算机联锁系统中，计算机对车站值班员的操作命令和现场状态信息按规定的联锁逻辑进行分析与处理，实现对铁路车站信号设备的控制。理论和实践证明，计算机联锁系统无论在安全性、可靠性，还是在经济效率上，都具有更大的优越性。随着科技的进一步发展，计算机联锁系统也在不断的发展和完善。

车站计算机联锁系统与继电电气集中联锁系统相比，具有很大的优越性，主要体现在以下几个方面：

（1）计算机联锁系统的功能将更加完善。继电器集中联锁系统由于继电器电路的局限性和费用昂贵等原因，在功能上仍然存在不足之处，而且在扩展功能方面也受到了限制。在计算机联锁系统中，继电器联锁的上述缺点可以用少量的硬件投资和开发软件来加以克服。

（2）计算机联锁系统便于实现系统自身的现代化管理。

（3）计算机联锁系统也更适合于与其他行车管理系统协调工作。

（4）随着计算机技术和超大规模集成电路的发展，计算机联锁系统的投资将会越来越低，使其在节省费用方面比继电器联锁系统占据更大的优势。

（5）采用计算机联锁系统的车站在站场改造时其便利程度大大优于采用继电联锁系统的车站。

（6）计算机联锁系统的硬件结构有较大的选择范围，一般来说受到下列因素影响：

1）车站所在线路的等级和运输繁忙程度；

2）车站联锁区的范围和联锁区站场的分布形状；

3）使用方对设备和功能所提出的要求。车站计算机联锁装置是按照一定的联锁规则控制站场内信号机、转辙机和各种室外设备，安全可靠地控制列车或调车运行的一种控制设备，是铁路信号设备中可靠性要求最高的中枢控制系统。

计算机联锁系统从计算机结构上可分为上位机和下位机两层结构，上位机主要完成人机接口功能，包括控制台操作显示以及通信接口、系统故障信息查看等功能。下位机主要完成联锁运算、采集现场信号设备状态以及输出对现场信号设备的控制命令。

计算机联锁系统由于其控制规模的大小不同，功能的完善程度不同，技术实现方法、经济因素以及研制的技术背景和历史背景的不同，国内外存在着多种体系结构，但大体上可以从层次结构和冗余结构两个侧面来论述，并都体现故障安全的准则。目前的城市轨道交通的大都是从冗余结构来考虑，所以下面介绍冗余结构的微机联锁。

图11-8　静态屏蔽结构（3取2结构）

（1）静态屏蔽型计算机联锁结构。图11-8中，3个微机的性能相同并分别执行功能相同的联锁程序。3个微机的输出交给表决器进行表决，只要3个微机中的任意两个的输出是相同的，则表决器就有正确的输出，所以又称为3取2结构或三重结构。这种结构是把一个已发生故障的微机屏蔽起来，使其不影响联锁机的正常工作，所以称为静态屏蔽结构。然而理论分析表明，这种结构在开始使用后的较短时期内其可靠性高于单微机结构，但长期使用后，当两个微机中任何一个又发生故障时，将使联锁机停止了工作，这反而使这种结构还不及单微机结构，因此这种结构必须经常检测故障并及时维修。

从故障安全的角度来看，这种结构的表决器具有对3个微机的输出进行两两比较的功能，只有当任何两个微机同时发生同样的故障、产生同样的输出时，错误的码字才会被漏检，发生这种错误码字的概率是很小的。如果这种错误的码字又恰巧是危险侧码字，则其概率就更小了。因此这种结构的联锁机，由于微机内部发生故障可能给出危险侧故障输出的概率极小，因而它是安全的。但必须指出，各微机的输入电路、表决器以及输出电路必须只有故障安全性能。

（2）动态切换型联锁机结构。动态切换型结构的基本持点是：在联锁机中除了工作机之外还设有备用机。当工作机发生故障时，由切换开关自动地将故障计算机切除而把备用机投入使用，所以称为动态切换型结构。动态切换型联锁机的典型结构之一，如图11-9所示，它是一个双机结构，其计算机A和计算机B同时执行功能相同的联锁程序。当切换开关处于图中所示的位置时，计算机A为工作机，它的输出就是联锁机的输出，计算机B也在工作状态，但它的输出不作为联锁机的输出，所以又称它为热备机。当计算机A发生故障时，被故障检测机构所发现，并强制切换开关换位，使计算机B成为工作机，此时计算机B的输出成为联锁机的输出，从而使联锁机能继续正常工作，即提高了可靠性。对于已发生故障的计算机A应尽快修复，以便计算机B发生故障时计算机A能投入使用，保持联锁机持续工作。

图11-9　双机热备结构

由双机组成的联锁机，它的输出是由单个微机提供的，因此必须使单机工作时具有故障安全性能。主要措施是在单机内装配两套功能完全相同的联锁软件，并将这两套软件分别存放在不同的存储区域（空间冗余）或用两个CPU控制 （软件冗余），两套程序按时间顺序（时间冗余）执行并对两者的运算的中间结果和最终结果进行比较，一旦发现结果不一致，则说明计算机发生了故障，这就是二乘二取二冗余。使用这种结构，一方面使计算机不产生危险侧故障输出，另一方面使检测机构动作，切换至备用机，因此这种方式故障漏检的概率很低。