計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖及軟件設(shè)計(jì)-12212065-蔣司琪

1、實(shí)驗(yàn)名稱：計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖及軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)學(xué) 院：電子信息工程學(xué)院專 業(yè)：自動(dòng)化（信號(hào)）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(shí)驗(yàn)二：典型小站的聯(lián)鎖系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求：根據(jù)所給站場設(shè)計(jì)一套計(jì)算機(jī)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(shè)計(jì)一套符合當(dāng)前主流技術(shù)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，要求采用雙機(jī)熱備模式，上下位機(jī)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(shù)和功能。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：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(zhuǎn)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(cè)線接車。因設(shè)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(shí)，應(yīng)該辦理引導(dǎo)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(jìn)行的機(jī)車出入庫、轉(zhuǎn)線、車列解體、列車編組、摘掛以及取送車等作業(yè)。3. 轉(zhuǎn)場作業(yè)：包括列車轉(zhuǎn)場作業(yè)和機(jī)車車輛轉(zhuǎn)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(jìn)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(jìn)路。調(diào)車進(jìn)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(jìn)路。二、 聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：納入維規(guī)的9種計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，TYJL-（鐵科研）、DS6-11（北京通號(hào)公司）、VPI（卡斯柯）CIS-1（卡斯柯）、JD-1A（北京交大）五種為雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)，TYJL-ECC、TYJL-TR9兩種為三取二容錯(cuò)結(jié)構(gòu)，DS6-K5B、EI32-JD兩種為二乘二取二結(jié)構(gòu)，以及維規(guī)公布實(shí)施后，取得“行政許可”的TYJL-ADX、TYJL-兩種也為二乘二取二計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。目前，高鐵線路上運(yùn)用的計(jì)算機(jī)主流產(chǎn)品為DS6-K5B型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)及EI32-JD型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，在本實(shí)驗(yàn)中我們采用DS6-K5B型計(jì)算機(jī)聯(lián)

4、鎖系統(tǒng).DS6-K5B型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖是通號(hào)設(shè)計(jì)院與日本京三制作所聯(lián)合開發(fā)的一套用于車站信號(hào)聯(lián)鎖控制的系統(tǒng)。該系統(tǒng)的核心硬件聯(lián)鎖機(jī)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。DS6-K5B計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)由控制臺(tái)、聯(lián)鎖機(jī)、電務(wù)維修機(jī)、輸入輸出接口和電源五個(gè)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(jié)構(gòu)：DS6-K5B型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)采用了采用雙機(jī)熱備模式，上下位機(jī)分離，采用繼電器接口。三、 接口組合及數(shù)量：分析：一個(gè)組合可以放10個(gè)繼電器。對(duì)于信號(hào)機(jī)：進(jìn)站信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈電路中有13個(gè)繼電器：

5、控制信號(hào)顯示作用的繼電器共有5個(gè)：列車信號(hào)繼電器LXJ、引導(dǎo)信號(hào)繼電器YXJ、正線信號(hào)繼電器ZXJ、通過信號(hào)繼電器TXJ、綠黃信號(hào)繼電器LUXJ。監(jiān)督信號(hào)機(jī)燈泡燈絲的繼電器有2個(gè)：燈絲繼電器DJ、2DJ。燈絲轉(zhuǎn)換繼電器共5個(gè)：UDZJ、LDZJ、HDZJ、2UDZJ、YBDZJ。另外，還有1個(gè)列車信號(hào)復(fù)示繼電器LXJF。因此，每架進(jìn)站信號(hào)機(jī)的接口電路共有13個(gè)繼電器。出站信號(hào)機(jī)有5個(gè)繼電器：控制顯示作用的繼電器共有4個(gè)：列車信號(hào)繼電器LXJ、主信號(hào)繼電器ZXJ、第二離去繼電器2LQJ、調(diào)車信號(hào)繼電器DXJ。監(jiān)督信號(hào)機(jī)燈泡燈絲的繼電器有2個(gè)：燈絲繼電器DJ、第二燈絲繼電器2DJ。燈絲轉(zhuǎn)換繼電器4

6、個(gè)。列車信號(hào)復(fù)示繼電器LXJF1個(gè)。因此，每架出站信號(hào)機(jī)的接口電路共有11個(gè)繼電器。調(diào)車信號(hào)機(jī)有2個(gè)繼電器：控制顯示作用的信號(hào)機(jī)有1個(gè)：調(diào)車信號(hào)繼電器DXJ。監(jiān)督燈絲狀態(tài)的繼電器有1個(gè)：燈絲繼電器DJ。因此，每架調(diào)車信號(hào)機(jī)的接口電路共有2個(gè)繼電器。圖中：進(jìn)站信號(hào)機(jī)組合：2個(gè)進(jìn)站信號(hào)機(jī) 26個(gè)繼電器出站信號(hào)機(jī)組合：6個(gè)出站信號(hào)機(jī) 66個(gè)繼電器調(diào)車信號(hào)機(jī)組合：3個(gè)調(diào)車信號(hào)機(jī) 6個(gè)繼電器預(yù)告信號(hào)機(jī)組合：2個(gè)預(yù)告信號(hào)機(jī)對(duì)于道岔，每個(gè)四線制道岔接口電路中有7個(gè)繼電器：若采用四線制道岔控制電路，則：每個(gè)道岔的道岔啟動(dòng)電路中共有5個(gè)繼電器：鎖閉繼電器SJ、第一道岔啟動(dòng)繼電器1DQJ、第二道岔啟動(dòng)繼電器2DQ

7、J、定位操作繼電器DCJ、反位操作繼電器FCJ；每個(gè)道岔的表示電路中共有2個(gè)繼電器：定位表示繼電器DBJ、反位表示繼電器FBJ。因此，每個(gè)道岔繼電器接口電路共有7個(gè)繼電器。圖中：有五個(gè)道岔 共35個(gè)繼電器對(duì)于軌道電路： 無分支軌道電路：在股道或無岔區(qū)段上裝設(shè)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(gè)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(gè)主軌道繼電器DGJ、1個(gè)分支軌道繼電器DGJ1，共兩個(gè)繼電器。一送三受：有1個(gè)主軌道繼電器DGJ、2個(gè)分支軌道繼電器DGJ1、DGJ2，共3個(gè)繼電器。圖中：有13個(gè)區(qū)段：9個(gè)無分支軌道電路： 9個(gè)繼電器

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

9、臺(tái)控顯機(jī)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(jié)合的功能。（二）聯(lián)鎖機(jī)聯(lián)鎖機(jī)由聯(lián)鎖邏輯部和前置通信機(jī)兩部分構(gòu)成，其中聯(lián)鎖邏輯部用來實(shí)現(xiàn)基本聯(lián)鎖功能運(yùn)算，前置通信機(jī)主要用來與外部系統(tǒng)（TCC或RBC）建立鏈接和安全校驗(yàn)處理。聯(lián)鎖邏輯部和前置通信機(jī)之間通過125Mbit/sLAN組成一個(gè)內(nèi)部閉環(huán)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息交互。DS6-K5B的聯(lián)鎖雙機(jī)（1系和2系）安裝在一個(gè)800×330mm的機(jī)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(kuò)展接口板、125Mbit/sLAN通信板五塊電路板組成。每一系的機(jī)架

10、有兩個(gè)空閑插槽，需要時(shí)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(gè)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(jī)的主CPU板。兩重系每一系各有一塊F486-4板。安裝在聯(lián)鎖機(jī)架每一系左邊第一個(gè)槽位（正面）。 F486-4 的功能：完成聯(lián)鎖邏輯運(yùn)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(cè)及報(bào)警，異常時(shí)停止動(dòng)作。 板上的ROM存儲(chǔ)系統(tǒng)管理程序。每次聯(lián)鎖機(jī)加電需從IC卡讀入聯(lián)鎖程序和站場數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在RAM中。2、F

11、SIO板FSIO板式聯(lián)鎖機(jī)與控顯機(jī)、監(jiān)控機(jī)以及電子終端之間的通信接口板。安裝在聯(lián)鎖機(jī)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(shè)置與第一塊板不同。板上ROM固化有通信程序。（三）電務(wù)維護(hù)臺(tái)1、電務(wù)維護(hù)臺(tái)設(shè)備包括檢測(cè)機(jī)、通信檢測(cè)機(jī)、鍵盤、顯示器、KVM切換器等；每套電務(wù)維護(hù)臺(tái)配備專用傳輸通道與集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通信。2、監(jiān)測(cè)機(jī)和通信監(jiān)測(cè)機(jī)針對(duì)聯(lián)鎖系統(tǒng)的相關(guān)命令和操作進(jìn)行記錄。監(jiān)測(cè)機(jī)、通信監(jiān)測(cè)機(jī)內(nèi)均安裝有兩個(gè)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(jī)2重系和前置通信機(jī)2重系通信，從聯(lián)鎖雙機(jī)和前置通信機(jī)取得聯(lián)鎖的系統(tǒng)維護(hù)信

12、息。3、電務(wù)維護(hù)人員可以通過鍵盤，顯示器，查詢或輸出各類監(jiān)測(cè)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(gòu)成的智能控制器，其輸出電路按故障倒向安全的原則設(shè)計(jì)，輸入采集電路通過有效的自檢測(cè)功能，能夠檢測(cè)出輸入電路故障，保證輸入信息的安全性。因此輸出驅(qū)動(dòng)和輸入采集均采用靜態(tài)方式，直接驅(qū)動(dòng)安全繼電器。簡化接口電路設(shè)計(jì)，方便系統(tǒng)維護(hù)。電子終端也是2重系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，安裝ET機(jī)籠內(nèi)。每個(gè)ET機(jī)架內(nèi)安裝一對(duì)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(gè)ET LINE線路連接

13、。每個(gè)ET機(jī)籠內(nèi)可安裝五對(duì)電子終端（ET-PIO），每個(gè)電子終端帶有32路輸入和32路輸出、最多可以連接三個(gè)ET機(jī)架。（五）電源1、DS6-K5B計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要求信號(hào)電源屏經(jīng)隔離變壓器單獨(dú)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(jì)算機(jī)設(shè)備供電。2控顯機(jī)、監(jiān)測(cè)機(jī)及控制臺(tái)顯示器等設(shè)備使用UPS輸出的220V電源。3、K5B的聯(lián)鎖機(jī)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(dòng)繼電器和輸入接口采集繼

14、電器狀態(tài)。 控制臺(tái) 顯示器監(jiān)測(cè)機(jī)控顯B機(jī)控顯A機(jī) 聯(lián)鎖機(jī)1系邏輯DC24VUPS電源 信號(hào)電源屏 L24聯(lián)鎖機(jī)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(jì)算機(jī)控制的繼電器用的24V電源，均由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的I24V電源供電。在組合架上，不受計(jì)算機(jī)控制的繼電器的電源仍使用信號(hào)電源屏電源。1、計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)采集的繼電器接點(diǎn)組的中間接點(diǎn)連接到I24V+。經(jīng)過采集接點(diǎn)組的前接點(diǎn)或后接點(diǎn)回到計(jì)算機(jī)輸入電路。3、供K5B設(shè)備的兩路24V電源，安裝在計(jì)算

15、機(jī)系統(tǒng)的電源柜內(nèi)。每一路24V電源均由三個(gè)AC-DC開關(guān)穩(wěn)壓電源模塊組成。其中兩個(gè)模塊在線工作互為熱備，可自動(dòng)切換。另一個(gè)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(guān)進(jìn)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(guān)鍵技術(shù)：計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的關(guān)鍵技術(shù)有下： 硬件可靠性保障技術(shù) (1)避錯(cuò)技術(shù) :防止和減少故障發(fā)生的技術(shù) 高可靠性元部件的選擇和降額使用環(huán)境防護(hù)設(shè)計(jì):抗氣候環(huán)境設(shè)計(jì)、抗機(jī)械環(huán)境設(shè)計(jì)、電磁兼容性設(shè)計(jì) 質(zhì)量控制:老化實(shí)驗(yàn)和篩選 (2)容錯(cuò)技術(shù) :當(dāng)系統(tǒng)的某一部分發(fā)生故障時(shí)仍使系統(tǒng)保持正常工作的技術(shù)故障掩蔽技術(shù)(靜態(tài)冗余技術(shù))系統(tǒng)重組技術(shù)(動(dòng)態(tài)冗余技術(shù)) 硬件安全性性保障技術(shù) （1）鐵路信號(hào)的安全包括兩重含義 功能安全和故障-安全（2）安全側(cè)分配方