計算機聯(lián)鎖及軟件設計-12212065-蔣司琪

1、實驗名稱：計算機聯(lián)鎖及軟件設計實驗學 院：電子信息工程學院專 業(yè)：自動化（信號）1201小組成員：蔣司琪 黃濤孫昊天 孟琦任課教師： 張文靜 2015 年 6 月 10 日實驗二：典型小站的聯(lián)鎖系統(tǒng)總體設計實驗要求：根據(jù)所給站場設計一套計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，要求完成以下工作：1、 分析站場的基本作業(yè)需求2、 設計一套符合當前主流技術的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，要求采用雙機熱備模式，上下位機分離，采用繼電器接口，確定接口組合及其數(shù)量。3、 說明各組成部分所采用的主要技術和功能。實驗設計：一、 站場的基本作業(yè)需求：站場作業(yè)分為：列車作業(yè)、調(diào)車作業(yè)和轉場作業(yè)三種。1. 列車作業(yè)包括列車發(fā)車作業(yè)、列車接車作業(yè)和列車通

2、過作業(yè)。列車發(fā)車作業(yè)：辦理列車由股道向區(qū)間發(fā)車。列車接車作業(yè)：將列車由區(qū)間接入股道。分為正線接車和側線接車。因設備故障不能辦理正常的接車作業(yè)或由非接車線路接車時，應該辦理引導接車作業(yè)。列車經(jīng)由股道不停車通過車站。2. 調(diào)車作業(yè)：在車站站場內(nèi)進行的機車出入庫、轉線、車列解體、列車編組、摘掛以及取送車等作業(yè)。3. 轉場作業(yè)：包括列車轉場作業(yè)和機車車輛轉場作業(yè)。在所給站場中：接車作業(yè)：下行方向接車至1股道、至股道、至3股道；上行方向接車至1股道、至股道、至3股道。共6條接車進路。發(fā)車作業(yè)：由1股道、股道、3股道分別發(fā)車上行或者下行，共6條發(fā)車進路。調(diào)車進路：由D1至D4、由D1分別至1股道、至股道、

3、至3股道、由D2分別至1股道、至股道、至3股道，共7條調(diào)車進路。二、 聯(lián)鎖系統(tǒng)的設計：納入維規(guī)的9種計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，TYJL-（鐵科研）、DS6-11（北京通號公司）、VPI（卡斯柯）CIS-1（卡斯柯）、JD-1A（北京交大）五種為雙機熱備結構，TYJL-ECC、TYJL-TR9兩種為三取二容錯結構，DS6-K5B、EI32-JD兩種為二乘二取二結構，以及維規(guī)公布實施后，取得“行政許可”的TYJL-ADX、TYJL-兩種也為二乘二取二計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)。目前，高鐵線路上運用的計算機主流產(chǎn)品為DS6-K5B型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)及EI32-JD型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，在本實驗中我們采用DS6-K5B型計算機聯(lián)

4、鎖系統(tǒng).DS6-K5B型計算機聯(lián)鎖是通號設計院與日本京三制作所聯(lián)合開發(fā)的一套用于車站信號聯(lián)鎖控制的系統(tǒng)。該系統(tǒng)的核心硬件聯(lián)鎖機和輸入輸出電路采用京三公司的K5B型產(chǎn)品。該產(chǎn)品所有涉及到安全信息處理和傳輸?shù)牟考凑铡肮收?安全”原則采取了2重系結構設計。DS6-K5B計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)由控制臺、聯(lián)鎖機、電務維修機、輸入輸出接口和電源五個部分組成。系統(tǒng)配置示意圖如下：各部分功能分區(qū)如下：根據(jù)車站連鎖控制的層次結構：DS6-K5B型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)采用了采用雙機熱備模式，上下位機分離，采用繼電器接口。三、 接口組合及數(shù)量：分析：一個組合可以放10個繼電器。對于信號機：進站信號機點燈電路中有13個繼電器：

5、控制信號顯示作用的繼電器共有5個：列車信號繼電器LXJ、引導信號繼電器YXJ、正線信號繼電器ZXJ、通過信號繼電器TXJ、綠黃信號繼電器LUXJ。監(jiān)督信號機燈泡燈絲的繼電器有2個：燈絲繼電器DJ、2DJ。燈絲轉換繼電器共5個：UDZJ、LDZJ、HDZJ、2UDZJ、YBDZJ。另外，還有1個列車信號復示繼電器LXJF。因此，每架進站信號機的接口電路共有13個繼電器。出站信號機有5個繼電器：控制顯示作用的繼電器共有4個：列車信號繼電器LXJ、主信號繼電器ZXJ、第二離去繼電器2LQJ、調(diào)車信號繼電器DXJ。監(jiān)督信號機燈泡燈絲的繼電器有2個：燈絲繼電器DJ、第二燈絲繼電器2DJ。燈絲轉換繼電器4

6、個。列車信號復示繼電器LXJF1個。因此，每架出站信號機的接口電路共有11個繼電器。調(diào)車信號機有2個繼電器：控制顯示作用的信號機有1個：調(diào)車信號繼電器DXJ。監(jiān)督燈絲狀態(tài)的繼電器有1個：燈絲繼電器DJ。因此，每架調(diào)車信號機的接口電路共有2個繼電器。圖中：進站信號機組合：2個進站信號機 26個繼電器出站信號機組合：6個出站信號機 66個繼電器調(diào)車信號機組合：3個調(diào)車信號機 6個繼電器預告信號機組合：2個預告信號機對于道岔，每個四線制道岔接口電路中有7個繼電器：若采用四線制道岔控制電路，則：每個道岔的道岔啟動電路中共有5個繼電器：鎖閉繼電器SJ、第一道岔啟動繼電器1DQJ、第二道岔啟動繼電器2DQ

7、J、定位操作繼電器DCJ、反位操作繼電器FCJ；每個道岔的表示電路中共有2個繼電器：定位表示繼電器DBJ、反位表示繼電器FBJ。因此，每個道岔繼電器接口電路共有7個繼電器。圖中：有五個道岔 共35個繼電器對于軌道電路： 無分支軌道電路：在股道或無岔區(qū)段上裝設的軌道電路為無分支軌道電路，每段無分支軌道電路上只有1個繼電器：軌道繼電器GJ。有分支軌道電路：采用一送多受并聯(lián)式軌道電路。一送兩受：有1個主軌道繼電器DGJ、1個分支軌道繼電器DGJ1，共兩個繼電器。一送三受：有1個主軌道繼電器DGJ、2個分支軌道繼電器DGJ1、DGJ2，共3個繼電器。圖中：有13個區(qū)段：9個無分支軌道電路： 9個繼電器

8、三個一送兩受軌道電路： 6個繼電器一個一送三受軌道電路： 3個繼電器綜上所述：需要信號機繼電器接口11個、道岔繼電器接口電路5個、軌道電路繼電器接口電路13個，共需要151個繼電器。四、 各部分技術及功能：一、各組成部分：DS6-K5B計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)由控制臺、聯(lián)鎖機、電務維修機、輸入輸出接口和電源五個部分組成。（一）控制臺1、控制臺是系統(tǒng)的人機界面，其由控顯A、B雙機，車站值班員辦理行車作業(yè)的操作和顯示設備組成。操作設備一般選擇鼠標，顯示設備一般選用圖形顯示器。2、每一臺控顯機安裝了兩個采用光纜連接的串行通信接口板（INIO卡），用于同聯(lián)鎖機的2重系通信。控顯雙機的工作方式為雙機熱備。3、每一

9、臺控顯機配備專用CTC通信接口，具有與分散自律型調(diào)度集中系統(tǒng)結合的功能。（二）聯(lián)鎖機聯(lián)鎖機由聯(lián)鎖邏輯部和前置通信機兩部分構成，其中聯(lián)鎖邏輯部用來實現(xiàn)基本聯(lián)鎖功能運算，前置通信機主要用來與外部系統(tǒng)（TCC或RBC）建立鏈接和安全校驗處理。聯(lián)鎖邏輯部和前置通信機之間通過125Mbit/sLAN組成一個內(nèi)部閉環(huán)網(wǎng)絡，實現(xiàn)信息交互。DS6-K5B的聯(lián)鎖雙機（1系和2系）安裝在一個800×330mm的機架內(nèi)。兩系的組成完全相同。每一系由IPU6電源板、F486-4聯(lián)鎖CPU板，F(xiàn)SIO1電子終端接口板，F(xiàn)SIO2電子終端通信擴展接口板、125Mbit/sLAN通信板五塊電路板組成。每一系的機架

10、有兩個空閑插槽，需要時可插入與其他系統(tǒng)通信的接口板（如CTC系統(tǒng)通信用OPU板等）。各板之間通過VME總線互連。聯(lián)鎖1系電源和聯(lián)鎖2系電源是兩個輸入直流24V，輸出直流5V 的DC/DC電源。用于分別向聯(lián)鎖1系和聯(lián)鎖2系的邏輯電路提供5V電源。1、F486-4板F486-4是聯(lián)鎖機的主CPU板。兩重系每一系各有一塊F486-4板。安裝在聯(lián)鎖機架每一系左邊第一個槽位（正面）。 F486-4 的功能：完成聯(lián)鎖邏輯運算，兩重系間通信及切換控制，兩重系一致性檢查、系統(tǒng)的故障檢測及報警，異常時停止動作。 板上的ROM存儲系統(tǒng)管理程序。每次聯(lián)鎖機加電需從IC卡讀入聯(lián)鎖程序和站場數(shù)據(jù)，存儲在RAM中。2、F

11、SIO板FSIO板式聯(lián)鎖機與控顯機、監(jiān)控機以及電子終端之間的通信接口板。安裝在聯(lián)鎖機的第三槽位，每塊FSIO板只有三條與電子終端連接的回線，如不夠可以在第四槽位再插入一塊FSIO板，但板內(nèi)地址設置與第一塊板不同。板上ROM固化有通信程序。（三）電務維護臺1、電務維護臺設備包括檢測機、通信檢測機、鍵盤、顯示器、KVM切換器等；每套電務維護臺配備專用傳輸通道與集中監(jiān)測系統(tǒng)通信。2、監(jiān)測機和通信監(jiān)測機針對聯(lián)鎖系統(tǒng)的相關命令和操作進行記錄。監(jiān)測機、通信監(jiān)測機內(nèi)均安裝有兩個采用光纜連接的串行通信接口板（INIO板），分別用于與聯(lián)鎖機2重系和前置通信機2重系通信，從聯(lián)鎖雙機和前置通信機取得聯(lián)鎖的系統(tǒng)維護信

12、息。3、電務維護人員可以通過鍵盤，顯示器，查詢或輸出各類監(jiān)測信息。（四）電子終端ET在DS6-K5B系統(tǒng)中，表示信息輸入和控制輸出接口電路稱為“電子終端”，用“ET”表示。電子終端是采用故障-安全型雙CPU（FSCPU）構成的智能控制器，其輸出電路按故障倒向安全的原則設計，輸入采集電路通過有效的自檢測功能，能夠檢測出輸入電路故障，保證輸入信息的安全性。因此輸出驅(qū)動和輸入采集均采用靜態(tài)方式，直接驅(qū)動安全繼電器。簡化接口電路設計，方便系統(tǒng)維護。電子終端也是2重系統(tǒng)結構，安裝ET機籠內(nèi)。每個ET機架內(nèi)安裝一對ET LINE通信模塊，并用兩根兩芯光纜與聯(lián)鎖2系的TLIO接口的一個ET LINE線路連接

13、。每個ET機籠內(nèi)可安裝五對電子終端（ET-PIO），每個電子終端帶有32路輸入和32路輸出、最多可以連接三個ET機架。（五）電源1、DS6-K5B計算機系統(tǒng)要求信號電源屏經(jīng)隔離變壓器單獨提供一路單相交流220V電源。從電源屏來的220V電源送到DS6-K5B的電源柜。經(jīng)過UPS后向計算機設備供電。2控顯機、監(jiān)測機及控制臺顯示器等設備使用UPS輸出的220V電源。3、K5B的聯(lián)鎖機和ET-PIO采用兩路直流24V電源供電。第一路稱為邏輯24V電源（L24）。此電源經(jīng)K5B內(nèi)部的DC-DC變換，產(chǎn)生邏輯電路工作所需的5V電源。第二路稱為接口24V電源（I24）。供輸出接口驅(qū)動繼電器和輸入接口采集繼

14、電器狀態(tài)。 控制臺 顯示器監(jiān)測機控顯B機控顯A機 聯(lián)鎖機1系邏輯DC24VUPS電源 信號電源屏 L24聯(lián)鎖機2系 220V PIO邏輯電路 + PIO - I/O電路 - +接口DC24V I24 DS6-K5B電源系統(tǒng)圖在組合架上，所有受計算機控制的繼電器用的24V電源，均由計算機系統(tǒng)的I24V電源供電。在組合架上，不受計算機控制的繼電器的電源仍使用信號電源屏電源。1、計算機輸出電路送出24V+。經(jīng)過繼電器線圈，環(huán)成公共回線，回到I24V。 2、計算機采集的繼電器接點組的中間接點連接到I24V+。經(jīng)過采集接點組的前接點或后接點回到計算機輸入電路。3、供K5B設備的兩路24V電源，安裝在計算

15、機系統(tǒng)的電源柜內(nèi)。每一路24V電源均由三個AC-DC開關穩(wěn)壓電源模塊組成。其中兩個模塊在線工作互為熱備，可自動切換。另一個模塊為冷備份。4、電源柜輸出的兩路直流24V分別送到聯(lián)鎖柜和電子終端柜底部的濾波器盒（NFB-BOX）的8柱端子板8P-A上。經(jīng)過NFB-BOX前面板上空氣開關進入濾波器。通過濾波器輸出的24V電源連接到10柱端子板10P-A上。 5、邏輯24V（L24V）從10P-A（1、2端為24V+，3、4端為24V-）接到電源總線1（POWER BUS 1）。6、接口24V（I24V）從10P-A（5、6、7端為24V+，8、9、10端為24V-）接到電源總線2（POWER BIUS 2）。電源總線的1、3、5接“+”；2、4、6接“-”。二、關鍵技術：計算機聯(lián)鎖的關鍵技術有下： 硬件可靠性保障技術 (1)避錯技術 :防止和減少故障發(fā)生的技術 高可靠性元部件的選擇和降額使用環(huán)境防護設計:抗氣候環(huán)境設計、抗機械環(huán)境設計、電磁兼容性設計 質(zhì)量控制:老化實驗和篩選 (2)容錯技術 :當系統(tǒng)的某一部分發(fā)生故障時仍使系統(tǒng)保持正常工作的技術故障掩蔽技術(靜態(tài)冗余技術)系統(tǒng)重組技術(動態(tài)冗余技術) 硬件安全性性保障技術 （1）鐵路信號的安全包括兩重含義 功能安全和故障-安全（2）安全側分配方