TYJL-II型计算机联锁

2020/1/231TYJL-II型计算机联锁•铁道科学研究院通号所研制•双机热备系统•北京1号线四惠车辆段广州地铁2号线车辆段•深圳地铁车辆段南京地铁1号线车辆段、•大连轻轨车辆段重庆单轨交通•北京13号正线车站计算机联锁以及车辆段计算机联锁2020/1/232系统结构CRTCRT控制台监控机维修终端联锁机执表机执表机接口继电器接口继电器运转室计算机房机械室现场设备与CTC/TDCS接口光端机光端机联锁总线2020/1/233TYJL-II型计算机联锁系统框图2020/1/234系统特点•系统具有高安全性•系统具有高可靠性•系统具有很好的可用性•具有可扩展性和远程控制能力•具有良好的可维修性2020/1/235系统组成•监控系统•联锁机•执表机•接口系统•电务维修机•电源•应急台2020/1/2361.监控系统人机接口。系统的人机界面软件安装在监控机中，完成控制台屏幕显示、操作处理、进路预选、站场变化及设备工作状态记录、错误提示等功能。监控系统主要由监控机和控制台组成。2020/1/2372020/1/238监控机---监控系统的核心工业控制计算机。•接收车站值班员的有效操作命令，提供站场图像显示和语音、文字提示与时钟信息，以及整个系统的工作状态信息，报警信息和简要的故障信息。•根据控制台发送的控制命令初选进路。•与联锁机进行通信，交换信息，向联锁机传送初选的进路控制命令及其他操作命令信息，接收联锁机发送的道岔、信号机、轨道电路等表示信息。2020/1/239•自动存储信息，在每天的零点和12点将该点之前的车站值班员所有操作、道岔、信号、轨道表示信息及联锁系统的工作状态等信息，自动存盘，形成以日期为文件名的信息记录文件。•和电务维修机交换信息，向电务维修机提供信息记录和未存盘的各种信息，接收维修机修改的时钟信息。•同CTC、TDCS通信，为控制中心提供站场信息。2020/1/2310控制台系统使用的直接人机界面部分，由监控机管辖。•功能显示站场状态，接受操作命令；将站场表示、进路状态、操作结果用彩色监视器或单元表示盘的光带显示给操作人员；将操作人员的操作命令传输给监控机。2020/1/2311控制台控制台有数字化仪、鼠标、数字化仪加鼠标和单元控制台四种可选方式。2020/1/23122.联锁机联锁机的主要功能：•实现与监控机和执表机的通信。联锁备机（在联机状态）定时呼叫主机，进行信息交换和信息比较。•实现信号设备的联锁逻辑处理功能，完成进路确选、锁闭，发出开放信号和控制道岔的控制命令。•采集现场信号设备状态，如轨道电路状态、道岔表示状态、信号机状态等。2020/1/2313联锁机的主要功能：•输出动态控制命令，通过动态驱动板驱动偏极继电器，控制动作现场设备。•在热备方式工作时，主备机之间进行信息交换。当同步工作时，系统出现故障，能进行热切换。2020/1/2314联锁机柜：为了适应不同规模车站的控制对象容量，机柜分为I、II和III型。I型为普通型，II型适合于小站，在一个柜内同时安装A、B两套联锁系统；Ⅲ型为增强型，其采集增加到两层，最多可容纳28块采集板，驱动层为一层，最多可容纳14块驱动板。普通型的联锁机柜结构如图所示。2020/1/23152020/1/2316联锁机主要由计算机层、电源层、采集板、驱动板、零层等组成。•计算机层计算机层由CPU板，通信板，I/O板构成。各板有各自固定的安装位置，机柜上已标明，槽位不能互换。联锁程序固化在CPU板上的U16、U17两个FLASH芯片上，是系统的中枢神经，负责联锁关系检查及联锁运算。2020/1/2317•电源层机柜电源层由计算机用电源、采集电源、驱动电源组成。系统对计算机电源的要求很高，其电压不能低于4.9V，否则可能会出现死机，或无故脱机。采集和驱动电源要求其直流电压的输出值大于10V，一般在11~12V之间。2020/1/2318•采集层用来安装采集板，最多14块。采集板包含有电源测试板及32芯采集端子。每块采集板可以采集32位信息，并以红色采集指示灯指示，红灯点亮表示有采集信息送到采集板。联锁机柜第一块采集板面板左侧的指示灯的含义。2020/1/2319•驱动层用来安装驱动板，最多14块。采集板包含有电源测试板及32芯采集端子。每块驱动有32位驱动信息，对应每一个驱动信息，驱动板上有一个绿色的指示灯，有驱动信息时指示灯应以3~6Hz的频率闪烁。每一机柜的第一块驱动板的第一和第四控制输出驱动事故继电器。2020/1/2320•零层零层的结构，不同机柜的生产厂家的机柜可能有所不同。2020/1/23213.执表机执行表示机简称执表机。执表机只负责表示信息的采集和控制命令的执行，不参与联锁运算，类似于简单的逻辑系统。不是所有的车站都有执表机，只有当联锁机柜的容量不能满足车站监控对象数量的需要时，才设执表机。执表机的容量为640个二进制对象，控制容量为256个二进制对象。号机状态等。2020/1/2322执表机的功能：•接收联锁机发出的执行命令和向联锁机发送采集信息；•采集现场信号设备状态；•输出动态控制命令，通过动态驱动板驱动偏极继电器，控制现场设备。执表机柜与联锁机柜的区别，只是没有联锁软件，其他完全相同。2020/1/23234.接口系统TYJL-II型计算机联锁系统基本上完全保留了6502继电集中联锁对室外设备的控制和表示电路（如道岔控制电路，信号点灯电路等），以这些电路中的相关继电器（定/位操纵继电器、定/位表示继电器、轨道继电器、信号继电器和灯丝继电器等）为界面进行控制和信息采集。2020/1/2324通常在机械室内靠近计算机房的地方设置接口架，由联锁机、执表机的零层端子，采集层和驱动层引出的采集回线和驱动回线以及大量的采集和驱动电缆均以32芯插头插接至本接口架的里侧。接口架是主控系统与接口系统的一个十分清晰的分界面。2020/1/2325接口系统可分为两大部分：一是基本未做更改的6502继电电路以及其他电路或系统；二是计算机联锁所特有的，分为采集电路、驱动电路和专用防护电路。接口电路必须符合故障—安全原则。2020/1/2326信息采集电路2020/1/2327输出驱动电路2020/1/2328防护电路TYJL-II型计算机联锁主控系统中经过改进的采集板和驱动板已经达到部颁防雷标准，在接口系统中增设的防护电路是为重雷区内增强雷电防护能力而设的，对电气化区段牵引电流的侵入也有相当的防护能力。2020/1/23295.电务维修机电务维修机通过与主备监控机连接，接收监控机送来的系统运行状态的各种信息，储存记录系统的全部运行信息，向监控机传送修改后的时钟信息。电务维修机是计算机联锁系统的重要辅助设备，为维修人员提供人机界面，与其他系统的连接一般也是通过维修机实现的。2020/1/2330电务维修机的功能•屏幕显示功能•记录功能操作记录，车站值班员的操作过程记录；铅封按钮记录，车站值班员对铅封按钮的操作记录；变化信息，所采集的变化信息记录；提示信息，控制台错误提示记录；报警记录，各种报警提示信息记录；2020/1/2331电务维修机的功能•图像再现功能•时钟功能监控系统的时钟统一由维修机进行调校，以使整个系统的时钟保持一致。•与远程诊断设备的通信功能•与微机监测及TDCS、CTC的接口功能•帮助功能2020/1/23326.电源电源系统主要由系统电源及配电柜、主控机柜电源、动态驱动电源、切换电源组成。2020/1/23332020/1/23347.应急盘在计算机联锁系统失效时，用以控制道岔和引导信号。应急盘有直观、清晰的站场图形表示，并有道岔位置及引导信号开放的表示。双机热备型计算机联锁的两套设备正常时，无须使用应急盘，只有两套设备都不能使用时，为了不影响行车，才启用应急盘扳动道岔，替代人摇道岔，但应急盘没有联锁条件，它的安全要由人来保证。2020/1/2335五、系统软件1.系统软件构成人机接口模块通信模块信息提示模块调度模块或实时操作系统基本联锁模块自诊断模块特殊联锁模块与其他系统联锁模块现场设备状态输入模块现场设备控制命令输出模块现场设备人机对话层联锁运算层执行层2020/1/2336系统软件2.系统软件概述人机对话层联锁逻辑运算层执行层安全输入程序和安全输出程序。监控机软件流程如右图所示。初始化控制台按钮处理选岔处理图像显示记录、存储与联锁机交换信息与维修机交换信息2020/1/2337六、传输通道1.联锁通信总线联锁机之间和联锁机与执表机之间交换的表示、驱动信息能否安全可靠地传输，直接关系到系统的安全性、可靠性。联锁机与监控机、联锁机之间、联锁机与执表机通信采用ARCNET通信接口。联锁机之间通过集成于CPU板上的ARCNET网卡进行通信，联锁机与监控机的通信为独立ARCNET网卡。2020/1/23382.维修机通信维修机通过以太网与主备监控机连接，构成维修局域网。3.与CTC/TDCS的通信监控机可同CTC/TDCS通信，采用TCP/IP协议。2020/1/2339七、系统的切换1.双机切换技术•双机通信•双机同步•单机自检测•双机切换2020/1/2340•双机同步备机脱机备机联机联机同步脱机联机备机故障热备同步备机故障联机按钮主机故障备机转为工作机与主机进路状态一致2020/1/2341•单机自检测1）软件冗余采用两套联锁软件将输出结果进行比较，如输出命令不一致，表示出错，应禁止输出。2）采用闭环工作原理，对命令输出和回读信息进行比较，能及时发现故障点。3）采用信息冗余技术，用编码方法进行检测和纠错。本系统用一个字作为有关行车安全的信息码。4）对输入、输出信息进行动态处理，将1、0连续交替变换信息作为有效信息，若有故障，信息固定在1或0状态。2020/1/2342•双机切换1）主机定时向备机发送信息，主要内容为主机发车信号控制命令，备机将此信息与备机的控制命令进行比较，如一致，则双机保持在热备同步状态，如不一致且备机命令多于主机，表明主机由于某种故障而停止输出控制命令，这时备机发动切换，备机升为主机工作，继续向现场设备发送控制命令，原主机转入脱机状态；若主机命令多于备机命令，则备机自动脱机，等待查明原因。2020/1/23432）双机间的通信是由备机向主机进行呼叫和接收应答，若通信中断，备机接收不到主机的信息。此时备机认为主机出现故障，发动切换升为主机工作。3）主机通过自检测程序，发现严重故障，即通知备机进行切换倒机。2020/1/2344•切换系统的构成联锁机的切换执表机的切换监控机的切换2020/1/2345•联锁机的切换系统的状态工作、同步、联机、脱机切换条件主备机间通信中断；主机自检发现严重故障；主备机间的同步信息出现持续性的差异时，同步处理程序确认主机出现了某种影响系统控制的故障时；切换控制2020/1/2346•切换控制联锁机的切换电路由热备切换继电器、联锁机切换手柄、切换继电器和切换校核电路组成。热备切换继电器联锁机第一块驱动板的第二、三位为切换控制命令，平时输出高电平，AQHJ和BQHJ落下。在A机或B机发生切换时，第二、三位同时输出低电平，分别驱动AQHJ或BQHJ的两个线圈，使AQHJ或BQHJ↑。完成A、B机切换后落下。2020/1/23472020/1/2348联锁机切换手柄人工切换，自动切换联锁A机工作联锁B机工作自动（双机热备）工作2020/1/2349联锁机切换继电器电路2020/1/23502020/1/23512020/1/23522020/1/2353执表机切换控制电路执表机切换手柄ZQHSB为二位式手柄。通常情况下，联锁系统工作在联锁A机、执表A机和联锁B机、执表B机同时工作的状态，在需要切换时，联锁机和执表机同时倒机。采用执表机的切换手柄可将联锁机和执表机倒接成联锁A机、执表B机或联锁B机、执表A机同时工作的状态。2020/1/2354