DS6-K5B計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)

1、概述概述 DS6-K5B DS6-K5B型計算機聯(lián)鎖是我院與日本京三制作所聯(lián)合開型計算機聯(lián)鎖是我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)。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的K5BK5B型產品。該產品所有涉及到安全信息處理和傳輸?shù)牟啃彤a品。該產品所有涉及到安全信息處理和傳輸?shù)牟考凑占凑铡肮收瞎收? -安全安全”原則采取了原則采取了2 2重系結構設計。重系結構設計。 該系統(tǒng)聯(lián)鎖軟件通過了鐵道部計算機聯(lián)鎖檢測中心檢測。該系統(tǒng)聯(lián)鎖軟件通過了鐵道部計算機聯(lián)鎖檢測中心檢測。 D

2、S6-K5BDS6-K5B系統(tǒng)的安全性能通過日本鐵道綜合技術所認證系統(tǒng)的安全性能通過日本鐵道綜合技術所認證和日本運輸省認證，達到鐵路信號控制系統(tǒng)的安全性要求。和日本運輸省認證，達到鐵路信號控制系統(tǒng)的安全性要求。 K5BK5B系統(tǒng)在日本鐵路得到廣泛的使用。在中國，京三公系統(tǒng)在日本鐵路得到廣泛的使用。在中國，京三公司最早在濟南局周村站開通司最早在濟南局周村站開通K5K5系統(tǒng)以來已使用近十年，無任系統(tǒng)以來已使用近十年，無任何故障，其優(yōu)異表現(xiàn)受到用戶的高度評價。何故障，其優(yōu)異表現(xiàn)受到用戶的高度評價。 主要特點主要特點系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成DS6-K5BDS6-K5B計算機聯(lián)鎖系計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)由六個部分組成：

3、統(tǒng)由六個部分組成：控制臺控制臺電務維護臺電務維護臺聯(lián)鎖機聯(lián)鎖機輸入輸出接口（電輸入輸出接口（電子終端，子終端，ET-PIOET-PIO）電務維修機電務維修機電源電源控制臺控制臺 控制臺由控顯雙機和車站值班員辦理行車作業(yè)的操作和控制臺由控顯雙機和車站值班員辦理行車作業(yè)的操作和顯示設備組成。操作設備可以選擇按鈕操縱盤、鼠標或數(shù)字顯示設備組成。操作設備可以選擇按鈕操縱盤、鼠標或數(shù)字化儀。顯示設備可選用圖形顯示器或單元式表示盤。化儀。顯示設備可選用圖形顯示器或單元式表示盤。 采用單元控制臺時可選用京三生產的高可靠性采用單元控制臺時可選用京三生產的高可靠性MMIFMMIF電路電路完成按鈕采集和表示驅動。

4、完成按鈕采集和表示驅動。MMIFMMIF電路采用雙重系并行工作，電路采用雙重系并行工作，可以實現(xiàn)系統(tǒng)不間斷運行的情況下，帶電拔插維護?？梢詫崿F(xiàn)系統(tǒng)不間斷運行的情況下，帶電拔插維護。 每一臺控顯機內安裝了兩個采用光纜連接的串行通信接每一臺控顯機內安裝了兩個采用光纜連接的串行通信接口板，用于同聯(lián)鎖機的口板，用于同聯(lián)鎖機的2 2重系通信?？仫@雙機的工作方式為重系通信?？仫@雙機的工作方式為雙機熱備，無擾切換?？仫@機轉換箱用于控制臺操作顯示設雙機熱備，無擾切換?？仫@機轉換箱用于控制臺操作顯示設備與控顯雙機之間的轉換。備與控顯雙機之間的轉換。 控顯機配備專用控顯機配備專用CTCCTC通信接口，具有與分散自

5、律型調度通信接口，具有與分散自律型調度集中系統(tǒng)結合的功能。集中系統(tǒng)結合的功能。維護臺維護臺 電務維護臺設備包括：監(jiān)測機、鍵盤、顯示器、打印機。電務維護臺設備包括：監(jiān)測機、鍵盤、顯示器、打印機。監(jiān)測機內安裝兩個采用光纜連接串行通信接口板，用于與聯(lián)監(jiān)測機內安裝兩個采用光纜連接串行通信接口板，用于與聯(lián)鎖機鎖機2 2重系通信，從聯(lián)鎖雙機取得聯(lián)鎖系統(tǒng)維護信息。重系通信，從聯(lián)鎖雙機取得聯(lián)鎖系統(tǒng)維護信息。 監(jiān)測機通過串行通信接口可從微機監(jiān)測前置機取得模擬監(jiān)測機通過串行通信接口可從微機監(jiān)測前置機取得模擬量檢測信息。量檢測信息。 電務維護人員可以通過鍵盤，顯示器，打印機查詢或打電務維護人員可以通過鍵盤，顯示器，

6、打印機查詢或打印輸出各類監(jiān)測信息。印輸出各類監(jiān)測信息。 監(jiān)測機通過通信接口可以與監(jiān)測機通過通信接口可以與DMISDMIS等其它系統(tǒng)結合，監(jiān)測等其它系統(tǒng)結合，監(jiān)測機還具有遠程監(jiān)測和維護的功能。機還具有遠程監(jiān)測和維護的功能。聯(lián)鎖機聯(lián)鎖機 聯(lián)鎖機由聯(lián)鎖機由2 2重系組成，以主從方式并行運行。每一系采用重系組成，以主從方式并行運行。每一系采用故障故障- -安全的雙安全的雙CPUCPU處理器，兩系之間通過并行接口（處理器，兩系之間通過并行接口（FIFOFIFO）建）建立的高速通道交換信息，實現(xiàn)立的高速通道交換信息，實現(xiàn)2 2重系的同步和切換。重系的同步和切換。 聯(lián)鎖機每一系通過聯(lián)鎖機每一系通過FSD48

7、6(FSD486(或或FSIO)FSIO)各用一對光纜經過光分各用一對光纜經過光分路器與控顯雙機相連，使聯(lián)鎖的每一系都能夠分別與兩臺控顯路器與控顯雙機相連，使聯(lián)鎖的每一系都能夠分別與兩臺控顯機通信。聯(lián)鎖機每一系用一對光纜分別與監(jiān)測機的兩個光通信機通信。聯(lián)鎖機每一系用一對光纜分別與監(jiān)測機的兩個光通信接口相連，聯(lián)鎖機每一系的維護信息分別送到監(jiān)測機。接口相連，聯(lián)鎖機每一系的維護信息分別送到監(jiān)測機。 聯(lián)鎖機每一系有聯(lián)鎖機每一系有5 5個連接電子終端的通信接口（個連接電子終端的通信接口（IF486IF486或或FSIOFSIO），每個通信接口最多可連接三個電子終端機架。），每個通信接口最多可連接三個電子

8、終端機架。 聯(lián)鎖機主、從系各自執(zhí)行全部處理功能。聯(lián)鎖機主、從系各自執(zhí)行全部處理功能。 聯(lián)鎖機主系在每個處理周期的啟始時刻向從系發(fā)出同步信聯(lián)鎖機主系在每個處理周期的啟始時刻向從系發(fā)出同步信號，令從系與主系保持周期同步。號，令從系與主系保持周期同步。 聯(lián)鎖機主、從系交換處理結果。從系取與主系一致的結果聯(lián)鎖機主、從系交換處理結果。從系取與主系一致的結果輸出。輸出?？偩€比較總線比較FSPFSP故障安全處理故障安全處理 總線比較器以時鐘為單位，對雙重總線比較器以時鐘為單位，對雙重CPUCPU的處理經過、處理的處理經過、處理結果進行對照檢查，可以做到對結果進行對照檢查，可以做到對CPUCPU及周邊器件故障

9、，在最短及周邊器件故障，在最短的時間內（即一個的時間內（即一個CPUCPU時鐘周期內）最及時的發(fā)現(xiàn)，通過屏蔽時鐘周期內）最及時的發(fā)現(xiàn)，通過屏蔽對外輸出或停止對外輸出或停止CPUCPU動作，使安全得到最有效的保證。動作，使安全得到最有效的保證。聯(lián)鎖機的安全保證機制聯(lián)鎖機的安全保證機制 處理器以一定的周期執(zhí)行所有的處理，必要的硬件資源在規(guī)處理器以一定的周期執(zhí)行所有的處理，必要的硬件資源在規(guī)定的周期內會全部被訪問到，對外部的輸入和輸出在規(guī)定的周期定的周期內會全部被訪問到，對外部的輸入和輸出在規(guī)定的周期內全部進行更新。軟件在執(zhí)行過程中將輸出交變的定時監(jiān)視信號內全部進行更新。軟件在執(zhí)行過程中將輸出交變的

10、定時監(jiān)視信號WDTWDT和檢查信號和檢查信號CHKCHK，標志所有處理是按照規(guī)定周期正確執(zhí)行。，標志所有處理是按照規(guī)定周期正確執(zhí)行。WDTWDT信號接受故障信號接受故障- -安全驅動電路（安全驅動電路（FSDFSD）的監(jiān)視。）的監(jiān)視。 故障故障- -安全驅動電路對總線比較器輸出的交變信號和安全驅動電路對總線比較器輸出的交變信號和WDTWDT交變交變信號進行監(jiān)視，當有一方停止變化時，將從物理上（切斷輸出電信號進行監(jiān)視，當有一方停止變化時，將從物理上（切斷輸出電路的電源）屏蔽對外輸出。路的電源）屏蔽對外輸出。 設計了軟件診斷程序。對總線比較器檢查不到的部分（如未設計了軟件診斷程序。對總線比較器檢查

11、不到的部分（如未使用到的內存等），實現(xiàn)故障使用到的內存等），實現(xiàn)故障- -安全功能，并對冗余系統(tǒng)管理用到安全功能，并對冗余系統(tǒng)管理用到的特定的硬件資源進行診斷監(jiān)視。的特定的硬件資源進行診斷監(jiān)視。 系統(tǒng)的兩重系之間，通過專門設計的信息交換通道，進行同系統(tǒng)的兩重系之間，通過專門設計的信息交換通道，進行同步信息交換，實現(xiàn)兩重系同步運行。當一系發(fā)生故障時停止工作，步信息交換，實現(xiàn)兩重系同步運行。當一系發(fā)生故障時停止工作，輸出倒向安全側，另一系自動接替工作，保證系統(tǒng)連續(xù)不間斷地輸出倒向安全側，另一系自動接替工作，保證系統(tǒng)連續(xù)不間斷地運行。運行。電子終端（電子終端（ET-PIOET-PIO）電子終端輸入和

12、輸出電路電子終端輸入和輸出電路電子終端安全邏輯電子終端安全邏輯 電子終端的每塊電路板都是智能的電子終端的每塊電路板都是智能的, ,控制是分散獨立的。控制是分散獨立的。 每一系的每個電路板上都設有雙每一系的每個電路板上都設有雙CPUCPU的故障安全處理器，的故障安全處理器，完成對本板的輸入輸出數(shù)據(jù)的安全處理和對本板電路完成對本板的輸入輸出數(shù)據(jù)的安全處理和對本板電路的故障檢測。的故障檢測。 ET-PIOET-PIO輸出電路的故障安全保證通過輸出電路的故障安全保證通過FSDFSD對輸出數(shù)據(jù)進對輸出數(shù)據(jù)進行處理。行處理。 每一路輸出發(fā)出動態(tài)和靜態(tài)兩種輸出信號。每一路輸出發(fā)出動態(tài)和靜態(tài)兩種輸出信號。CH

13、K1CHK1檢查檢查靜態(tài)輸出，靜態(tài)輸出，CHK2CHK2檢查動態(tài)輸出。檢查動態(tài)輸出。 動態(tài)輸出通過動態(tài)輸出通過FSDFSD控制輸出檢查繼電器（控制輸出檢查繼電器（RORROR）。）。電子終端的安全通信電子終端的安全通信 聯(lián)鎖機二重系的輸出均發(fā)送給電子終端，電子終端每一聯(lián)鎖機二重系的輸出均發(fā)送給電子終端，電子終端每一系的輸入都發(fā)送給聯(lián)鎖機的二重系。這種冗余的連接方式保系的輸入都發(fā)送給聯(lián)鎖機的二重系。這種冗余的連接方式保證任何一部分的單系發(fā)生故障，系統(tǒng)都能正常運行。既保證證任何一部分的單系發(fā)生故障，系統(tǒng)都能正常運行。既保證故障故障- -安全性又具有高可靠性。安全性又具有高可靠性。 安全信息傳送具有

14、安全信息傳送具有正正/ /反碼兩次傳送、反碼兩次傳送、CRCCRC校驗、標志碼檢查等故校驗、標志碼檢查等故障安全保證機制，發(fā)現(xiàn)障安全保證機制，發(fā)現(xiàn)任何一項錯誤，丟棄本任何一項錯誤，丟棄本周期的信息。周期的信息。2 2個周期沒個周期沒有接受正確信息，給出有接受正確信息，給出警告信息。警告信息。4 4個周期沒有個周期沒有接收正確信息，全部信接收正確信息，全部信息按安全側處理。息按安全側處理。電源系統(tǒng)電源系統(tǒng) DS6-K5B DS6-K5B計算機系統(tǒng)要求信號電源屏經隔離變壓器單獨計算機系統(tǒng)要求信號電源屏經隔離變壓器單獨提供一路單相交流提供一路單相交流220V220V電源。從電源屏來的電源。從電源屏來

15、的220V220V電源送到電源送到DS6-K5BDS6-K5B的電源柜，經過的電源柜，經過UPSUPS后向計算機設備供電。后向計算機設備供電。 控顯機、監(jiān)測機及控制臺顯示器等設備使用控顯機、監(jiān)測機及控制臺顯示器等設備使用UPSUPS輸出的輸出的220V220V電源。系統(tǒng)電源采用兩臺電源。系統(tǒng)電源采用兩臺2000VA2000VA或或3000VA3000VA的的UPSUPS熱備冗熱備冗余供電，任意一臺故障自動切換，系統(tǒng)不受影響。余供電，任意一臺故障自動切換，系統(tǒng)不受影響。 DS6-K5BDS6-K5B的聯(lián)鎖機和的聯(lián)鎖機和ET-PIOET-PIO采用兩路直流采用兩路直流24V24V電源供電。電源供電

16、。第一路稱為邏輯第一路稱為邏輯24V24V電源（電源（L24L24），此電源經），此電源經DS6-K5BDS6-K5B內部的內部的DC-DCDC-DC變換，產生邏輯電路工作所需的變換，產生邏輯電路工作所需的5V5V電源。第二路稱為電源。第二路稱為接口接口24V24V電源（電源（I24I24）。供輸出接口驅動繼電器和輸入接口采）。供輸出接口驅動繼電器和輸入接口采集繼電器狀態(tài)使用。每一路電源均設兩臺并聯(lián)熱備工作，共集繼電器狀態(tài)使用。每一路電源均設兩臺并聯(lián)熱備工作，共有四臺有四臺24V24V電源。電源。電源連接圖電源連接圖DS6-K5BDS6-K5B區(qū)域計算機聯(lián)鎖區(qū)域計算機聯(lián)鎖DS6-K5BDS6-

17、K5B區(qū)域計算機聯(lián)鎖的特點區(qū)域計算機聯(lián)鎖的特點 整個控制區(qū)域只要在中心站設一套聯(lián)鎖主機，控制操作與聯(lián)整個控制區(qū)域只要在中心站設一套聯(lián)鎖主機，控制操作與聯(lián)鎖邏輯運算集中在中心站完成，其它車站不設聯(lián)鎖機和控制臺，鎖邏輯運算集中在中心站完成，其它車站不設聯(lián)鎖機和控制臺，只設電子終端。集中聯(lián)鎖邏輯部與各站電子終端間采用光纖構成只設電子終端。集中聯(lián)鎖邏輯部與各站電子終端間采用光纖構成的安全局域網連接，傳輸信息高速、安全、可靠，而且不需另設的安全局域網連接，傳輸信息高速、安全、可靠，而且不需另設專用傳輸設備。專用傳輸設備。 在區(qū)域聯(lián)鎖的控制范圍內，不需要另設站間閉塞或場間聯(lián)系在區(qū)域聯(lián)鎖的控制范圍內，不需要

18、另設站間閉塞或場間聯(lián)系電路，實現(xiàn)車站區(qū)間一體化，進一步提高安全保障性能。電路，實現(xiàn)車站區(qū)間一體化，進一步提高安全保障性能。 集中控制和調度，全面掌握全線列車運行和車站應用狀態(tài)，集中控制和調度，全面掌握全線列車運行和車站應用狀態(tài)，合理指揮行車，保證列車安全、正點運營，并能提高列車通過能合理指揮行車，保證列車安全、正點運營，并能提高列車通過能力。平時車站不需辦理行車作業(yè)，從而能夠節(jié)省人力。力。平時車站不需辦理行車作業(yè)，從而能夠節(jié)省人力。 配備設備監(jiān)視裝置，在中心站能自動監(jiān)測、記錄全線內設備配備設備監(jiān)視裝置，在中心站能自動監(jiān)測、記錄全線內設備的運用情況，能迅速完成故障定位和故障排除。的運用情況，能迅

19、速完成故障定位和故障排除。 車站只設電子終端和接口設備，不需要整套聯(lián)鎖裝置，另外車站只設電子終端和接口設備，不需要整套聯(lián)鎖裝置，另外可大量節(jié)省室外聯(lián)系電纜，可以降低工程總投資?？纱罅抗?jié)省室外聯(lián)系電纜，可以降低工程總投資。系統(tǒng)結構圖系統(tǒng)結構圖系統(tǒng)物理結構外觀系統(tǒng)物理結構外觀物理結構的優(yōu)點物理結構的優(yōu)點 DS6-K5B DS6-K5B系統(tǒng)的聯(lián)鎖機架采用懸浮式結構，聯(lián)系統(tǒng)的聯(lián)鎖機架采用懸浮式結構，聯(lián)鎖機與系統(tǒng)其他部分的連接全部采用光纜，實現(xiàn)完鎖機與系統(tǒng)其他部分的連接全部采用光纜，實現(xiàn)完全電氣隔離。對設備安裝制定具體的隔離措施。例全電氣隔離。對設備安裝制定具體的隔離措施。例如聯(lián)鎖機架和電子終端機架在機

20、柜上安裝必須采取如聯(lián)鎖機架和電子終端機架在機柜上安裝必須采取絕緣隔離等。這些設計，有利于增強系統(tǒng)的抗干擾絕緣隔離等。這些設計，有利于增強系統(tǒng)的抗干擾能力，增強系統(tǒng)可靠性，提高防雷性能。能力，增強系統(tǒng)可靠性，提高防雷性能。聯(lián)鎖邏輯部外觀聯(lián)鎖邏輯部外觀( (一一) )聯(lián)鎖邏輯部外觀聯(lián)鎖邏輯部外觀( (二二) )聯(lián)鎖機的同步切換聯(lián)鎖機的同步切換 DS6-K5B DS6-K5B聯(lián)鎖機的二重系安裝在一個機架的同一聯(lián)鎖機的二重系安裝在一個機架的同一個底板上，雙機信息交換通過底板高速通道實現(xiàn)，個底板上，雙機信息交換通過底板高速通道實現(xiàn)，不需要經過外部的電纜連接。雙機切換由不需要經過外部的電纜連接。雙機切換由

21、CPUCPU板內的板內的安全電路實現(xiàn)，不另設獨立的切換電路。二重系之安全電路實現(xiàn)，不另設獨立的切換電路。二重系之間沒有經過外部連接的通道。從而保證了雙機切換間沒有經過外部連接的通道。從而保證了雙機切換控制的高安全性和高可靠性?？刂频母甙踩院透呖煽啃浴?DS6-K5BDS6-K5B系統(tǒng)采用的無接點控制切換和通過機架系統(tǒng)采用的無接點控制切換和通過機架內部高速通道保持同步的方法，確保了系統(tǒng)的高安內部高速通道保持同步的方法，確保了系統(tǒng)的高安全性和高可靠性。全性和高可靠性。電子終端外觀電子終端外觀( (一一) )電子終端外觀電子終端外觀( (二二) )3R T434R T TRR TR T TR TA

22、1234B1234CODEREPS-RSOPTICALLINE3R T434R T TRR TR T TR TA1234B1234CODEREPS-RSOPTICALLINE2系1系J1L24電源插座J5J4 J3I24VJ1輸入J2輸出J5J4 J3I24VJ1輸入J2輸出J5J4 J3I24VJ1輸入J2輸出J5J4 J3I24VJ1輸入J2輸出J5J4 J3I24VJ1輸入J2輸出PIO 5PIO 5PIO 4PIO 4PIO 3PIO 3PIO 2PIO 2PIO 1PIO 1LINELINE56 665567567輸入配線示意輸入配線示意輸出配線示意輸出配線示意電子終端的可擴充性和可

23、維護性電子終端的可擴充性和可維護性 DS6-K5B DS6-K5B每個電路板通過光電隔離的通信鏈路與聯(lián)鎖每個電路板通過光電隔離的通信鏈路與聯(lián)鎖機進行通信機進行通信, ,并且每一塊并且每一塊PIOPIO板都設有專用的保險。因此，板都設有專用的保險。因此，任何一個電路板的故障不影響其他電路板工作。機架擴展任何一個電路板的故障不影響其他電路板工作。機架擴展也是通過光纖連接實現(xiàn)擴展，可靠性不受影響。也是通過光纖連接實現(xiàn)擴展，可靠性不受影響。 DS6-K5BDS6-K5B每個電路板上設有電源開關，可以單獨斷電，每個電路板上設有電源開關，可以單獨斷電，實現(xiàn)機架不停電的情況下拔插電路板，進行更換維修。實現(xiàn)機

24、架不停電的情況下拔插電路板，進行更換維修。 DS6-K5BDS6-K5B二重系的電路板并列插在同一機架上，對外二重系的電路板并列插在同一機架上，對外的并聯(lián)連接通過底板的印制電路實現(xiàn)，避免外部連接接插的并聯(lián)連接通過底板的印制電路實現(xiàn)，避免外部連接接插件和連接電纜對系統(tǒng)可靠性的影響。件和連接電纜對系統(tǒng)可靠性的影響?，F(xiàn)場測試方法現(xiàn)場測試方法現(xiàn)場測試時斷開被現(xiàn)場測試時斷開被測聯(lián)鎖機與電子終測聯(lián)鎖機與電子終端、控顯主機之間端、控顯主機之間的光纜連接，即可的光纜連接，即可進行測試。進行測試。使用控顯備機進行測試操使用控顯備機進行測試操作設備，監(jiān)測機作為電子作設備，監(jiān)測機作為電子終端模擬機模擬輸入終端模擬機模擬輸入/ /輸輸出，并通過出，并通過TCP/IPTCP/IP與測試與測試設備連接，完成現(xiàn)場聯(lián)鎖設備連接，完成現(xiàn)場聯(lián)鎖軟件測試。軟件測試。控顯B機監(jiān)測機聯(lián)鎖系聯(lián)鎖系ET-PIO控顯A機控顯B機模擬機聯(lián)鎖系聯(lián)鎖系ET-PIO控顯A機測試設備正正常常運運行行情情況況現(xiàn)現(xiàn)場場測測試試情情況況TCP/IP系統(tǒng)開發(fā)合作過程系統(tǒng)開發(fā)合作過程 京三的京三的K5K5型系統(tǒng)型系統(tǒng)19961996年在濟南局周村站開通，同年通年在濟南局周村站開通，同年通過鐵道部審查