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1、-.-.可修编.实验名称：计算机联锁及软件设计实验实验名称：计算机联锁及软件设计实验学院：学院：电子信息工程学院专业：专业：自动化 信号 1201小组成员：小组成员：司琪黄涛昊天孟琦任课教师：任课教师：文静20152015年年6 6月月1010日日-.-.可修编.实验二：典型小站的联锁系统总体设计实验二：典型小站的联锁系统总体设计实验要求：实验要求：根据所给站场设计一套计算机联锁系统，要求完成以下工作：1、分析站场的根本作业需求2、设计一套符合当前主流技术的计算机联锁系统，要求采用双机热备模式，上下位机别离，采用继电器接口，确定接口组合及其数量。3、说明各组成局部所采用的主要技术和功能。实验设
2、计：实验设计：一、一、站场的根本作业需求：站场的根本作业需求：站场作业分为：列车作业、调车作业和转场作业三种。1.列车作业包括列车发车作业、列车接车作业和列车通过作业。列车发车作业：办理列车由股道向区间发车。列车接车作业：将列车由区间接入股道。分为正线接车和侧线接车。因设备故障不能办理正常的接车作业或由非接车线路接车时，应该办理引导接车作业。列车经由股道不停车通过车站。2.调车作业：在车站站场进展的机车出入库、转线、车列解体、列车编组、摘挂以及取送车等作业。3.转场作业：包括列车转场作业和机车车辆转场作业。在所给站场中：接车作业：下行方向接车至 1 股道、至股道、至 3 股道；上行方向接车至
3、1-.-.可修编.股道、至股道、至 3 股道。共 6 条接车进路。发车作业：由 1 股道、股道、3 股道分别发车上行或者下行，共 6 条发车进路。调车进路：由 D1 至 D4、由 D1 分别至 1 股道、至股道、至 3 股道、由 D2 分别至 1 股道、至股道、至 3 股道，共 7 条调车进路。二、二、联锁系统的设计：联锁系统的设计：纳入?维规?的 9 种计算机联锁系统，TYJL-铁科研、DS6-11通号公司、VPI卡斯柯 CIS-1 卡斯柯、JD-1A 交大 五种为双机热备构造，TYJL-ECC、TYJL-TR9两种为三取二容错构造，DS6-K5B、EI32-JD 两种为二乘二取二构造，以及
4、?维规?公布实施后，取得“行政许可的 TYJL-ADX、TYJL-两种也为二乘二取二计算机联锁系统。目前，高铁线路上运用的计算机主流产品为 DS6-K5B 型计算机联锁系统及 EI32-JD型计算机联锁系统，在本实验中我们采用 DS6-K5B 型计算机联锁系统.DS6-K5B型计算机联锁是通号与日本京三制作所联合开发的一套用于车站信号联锁控制的系统。该系统的核心硬件联锁机和输入输出电路采用京三公司的K5B型产品。该产品所有涉及到平安信息处理和传输的部件均按照“故障-平安原那么采取了2重系构造设计。DS6-K5B计算机联锁系统由控制台、联锁机、电务维修机、输入输出接口和电源五个局部组成。系统配置
5、示意图如下：-.-.可修编.各局部功能分区如下：-.-.可修编.根据车站连锁控制的层次构造：DS6-K5B 型计算机联锁系统采用了采用双机热备模式，上下位机别离，采用继电器接口。三、三、接口组合及数量：接口组合及数量：分析：一个组合可以放 10 个继电器。-.-.可修编.对于信号机：进站信号机点灯电路中有 13 个继电器：控制信号显示作用的继电器共有 5 个：列车信号继电器 LXJ、引导信号继电器 YXJ、正线信号继电器 ZXJ、通过信号继电器 TXJ、绿黄信号继电器 LUXJ。监视信号机灯泡灯丝的继电器有 2 个：灯丝继电器 DJ、2DJ。灯丝转换继电器共 5 个：UDZJ、LDZJ、HDZ
6、J、2UDZJ、YBDZJ。另外，还有 1 个列车信号复示继电器 LXJF。因此，每架进站信号机的接口电路共有 13 个继电器。出站信号机有 5 个继电器：控制显示作用的继电器共有 4 个：列车信号继电器 LXJ、主信号继电器 ZXJ、第二离去继电器 2LQJ、调车信号继电器 DXJ。监视信号机灯泡灯丝的继电器有 2 个：灯丝继电器 DJ、第二灯丝继电器 2DJ。灯丝转换继电器 4 个。列车信号复示继电器 LXJF1 个。因此，每架出站信号机的接口电路共有 11 个继电器。调车信号机有 2 个继电器：控制显示作用的信号机有 1 个：调车信号继电器 DXJ。监视灯丝状态的继电器有 1 个：灯丝继
7、电器 DJ。因此，每架调车信号机的接口电路共有 2 个继电器。图中：进站信号机组合：2 个进站信号机26 个继电器出站信号机组合：6 个出站信号机66 个继电器调车信号机组合：3 个调车信号机6 个继电器预告信号机组合：2 个预告信号机对于道岔，每个四线制道岔接口电路中有 7 个继电器：假设采用四线制道岔控制电路，那么：每个道岔的道岔启动电路中共有 5 个继电器：锁闭继电器 SJ、第一道岔启动继电器 1DQJ、第二道岔启动继电器 2DQJ、定位操作继电器 DCJ、反位操作继电器 FCJ；每个道岔的表示电路中共有 2 个继电器：定位表示继电器 DBJ、反位表示继-.-.可修编.电器 FBJ。因此
8、，每个道岔继电器接口电路共有 7 个继电器。图中：有五个道岔共 35 个继电器对于轨道电路：无分支轨道电路：在股道或无岔区段上装设的轨道电路为无分支轨道电路，每段无分支轨道电路上只有 1 个继电器：轨道继电器 GJ。有分支轨道电路：采用一送多受并联式轨道电路。一送两受：有 1 个主轨道继电器 DGJ、1 个分支轨道继电器 DGJ1，共两个继电器。一送三受：有 1 个主轨道继电器DGJ、2 个分支轨道继电器 DGJ1、DGJ2，共 3 个继电器。图中：有 13 个区段：9 个无分支轨道电路：9 个继电器三个一送两受轨道电路：6 个继电器一个一送三受轨道电路：3 个继电器综上所述：需要信号机继电器
9、接口 11 个、道岔继电器接口电路 5 个、轨道电路继电器接口电路 13 个，共需要 151 个继电器。四、四、各局部技术及功能：各局部技术及功能：一、各组成局部：一、各组成局部：DS6-K5B计算机联锁系统由控制台、联锁机、电务维修机、输入输出接口和电源五个局部组成。一控制台一控制台1、控制台是系统的人机界面，其由控显 A、B 双机，车站值班员办理行车作业的操作和显示设备组成。操作设备一般选择鼠标，显示设备一般选用图形显示器。-.-.可修编.2、每一台控显机安装了两个采用光缆连接的串行通信接口板INIO 卡，用于同联锁机的 2 重系通信。控显双机的工作方式为双机热备。3、每一台控显机配备专用
10、 CTC 通信接口，具有与分散自律型调度集中系统结合的功能。二联锁机二联锁机联锁机由联锁逻辑部和前置通信机两局部构成，其中联锁逻辑部用来实现根本联锁功能运算，前置通信机主要用来与外部系统TCC 或 RBC建立和平安校验处理。联锁逻辑部和前置通信机之间通过 125Mbit/sLAN 组成一个部闭环网络，实现信息交互。DS6-K5B 的联锁双机1 系和 2 系安装在一个 800330mm 的机架。两系的组成完全一样。每一系由 IPU6 电源板、F486-4 联锁 CPU 板，FSIO1 电子终端接口板，FSIO2 电子终端通信扩展接口板、125Mbit/sLAN 通信板五块电路板组成。每一系的机架
11、有两个空闲插槽，需要时可插入与其他系统通信的接口板如 CTC系统通信用 OPU 板等。各板之间通过 VME 总线互连。联锁 1 系电源和联锁 2 系电源是两个输入直流 24V，输出直流 5V 的 DC/DC电源。用于分别向联锁 1 系和联锁 2 系的逻辑电路提供 5V 电源。1、F486-4 板F486-4 是联锁机的主 CPU 板。两重系每一系各有一块 F486-4 板。安装在联锁机架每一系左边第一个槽位正面。F486-4 的功能：完成联锁逻辑运算，两重系间通信及切换控制，两重系一致性检查、系统的故障检测及报警，异常时停顿动作。板上的 ROM 存储系统管理程序。每次联锁机加电需从 IC 卡读
12、入联锁程序和站场数据，存储在 RAM 中。-.-.可修编.2、FSIO板FSIO板式联锁机与控显机、监控机以及电子终端之间的通信接口板。安装在联锁机的第三槽位，每块FSIO板只有三条与电子终端连接的回线，如不够可以在第四槽位再插入一块FSIO板，但板地址设置与第一块板不同。板上ROM固化有通信程序。三电务维护台三电务维护台1、电务维护台设备包括检测机、通信检测机、键盘、显示器、KVM切换器等；每套电务维护台配备专用传输通道与集中监测系统通信。2、监测机和通信监测机针对联锁系统的相关命令和操作进展记录。监测机、通信监测机均安装有两个采用光缆连接的串行通信接口板INIO板，分别用于与-.-.可修编
13、.联锁机2重系和前置通信机2重系通信，从联锁双机和前置通信机取得联锁的系统维护信息。3、电务维护人员可以通过键盘，显示器，查询或输出各类监测信息。四电子终端四电子终端 ETET在 DS6-K5B 系统中，表示信息输入和控制输出接口电路称为“电子终端，用“ET表示。电子终端是采用故障-平安型双 CPUFSCPU构成的智能控制器，其输出电路按故障倒向平安的原那么设计，输入采集电路通过有效的自检测功能，能够检测出输入电路故障，保证输入信息的平安性。因此输出驱动和输入采集均采用静态方式，直接驱动平安继电器。简化接口电路设计，方便系统维护。电子终端也是 2 重系统构造，安装 ET 机笼。每个 ET 机架
14、安装一对 ET LINE 通信模块，并用两根两芯光缆与联锁 2 系的 TLIO 接口的一个 ET LINE 线路连接。每个 ET 机笼可安装五对电子终端ET-PIO，每个电子终端带有 32 路输入和32 路输出、最多可以连接三个 ET 机架。五电源五电源1、DS6-K5B 计算机系统要求信号电源屏经隔离变压器单独提供一路单相交流220V 电源。从电源屏来的 220V 电源送到 DS6-K5B 的电源柜。经过 UPS 后向计算机设备供电。2 控显机、监测机及控制台显示器等设备使用 UPS 输出的 220V 电源。3、K5B 的联锁机和 ET-PIO 采用两路直流 24V 电源供电。第一路称为逻辑
15、 24V电源L24。此电源经 K5B 部的 DC-DC 变换，产生逻辑电路工作所需的 5V 电源。第二路称为接口 24V 电源I24。供输出接口驱动继电器和输入接口采集继电器状态。控制台显示器信号电源屏L24220VUPS电源逻辑DC24V控显 B 机控显 A 机监测机联锁机 1 系联锁机 2 系-.-.可修编.I24DS6-K5BDS6-K5B 电源系统图电源系统图在组合架上，所有受计算机控制的继电器用的 24V 电源，均由计算机系统的 I24V电源供电。在组合架上，不受计算机控制的继电器的电源仍使用信号电源屏电源。1、计算机输出电路送出 24V+。经过继电器线圈，环成公共回线，回到 I24
16、V。2、计算机采集的继电器接点组的中间接点连接到 I24V+。经过采集接点组的前接点或后接点回到计算机输入电路。3、供 K5B 设备的两路 24V 电源，安装在计算机系统的电源柜。每一路 24V 电源均由三个 AC-DC 开关稳压电源模块组成。其中两个模块在线工作互为热备，可自动切换。另一个模块为冷备份。4、电源柜输出的两路直流 24V 分别送到联锁柜和电子终端柜底部的滤波器盒NFB-BOX的 8 柱端子板 8P-A 上。经过 NFB-BOX 前面板上空气开关进入滤波器。通过滤波器输出的 24V 电源连接到 10 柱端子板 10P-A 上。5、逻辑 24VL24V从 10P-A1、2 端为 2
17、4V+，3、4 端为 24V-接到电源总线1POWER BUS 1。6、接口 24VI24V从 10P-A5、6、7 端为 24V+，8、9、10 端为 24V-接到电源总线 2POWER BIUS 2。电源总线的 1、3、5 接“+；2、4、6 接“-。二、关键技术：二、关键技术：计算机联锁的关键技术有下：硬件可靠性保障技术硬件可靠性保障技术(1)(1)避错技术避错技术:防止和减少故障发生的技术高可靠性元部件的选择和降额使用环境防护设计:抗气候环境设计、抗机械环境设计、电磁兼容性设计质量控制:老化实验和筛选(2)(2)容错技术容错技术:当系统的某一局部发生故障时仍使系统保持正常工作的技术接口
18、DC24VPIO 逻辑电路+PIO-I/O 电路-+-.-.可修编.故障掩蔽技术(静态冗余技术)系统重组技术(动态冗余技术)硬件平安性性保障技术硬件平安性性保障技术1铁路信号的平安包括两重含义功能平安和故障-平安2平安侧分配方法基于能量的平安侧定义方法基于闭路法和串联法的平安侧定义方法基于时间的平安侧定义方法设备故障时维持现状定义为平安侧3提高系统故障平安度的有效方法危险侧故障率最小化技术。故障弱化技术联锁技术硬件可靠性平安性保障技术硬件可靠性平安性保障技术1系统级平安保障技术双机热备、三取二、二乘二取二2设备级平安保险技术输入输出通道平安电路输入输入/输出通道的故障输出通道的故障平安技术平安技术静态故障-平安输入电路动态故障-平安输入电路动态故障-平安输出电路-.-.可修编.系统级平安性可靠性保障技术系统级平安性可靠性保障技术双机热备动态冗余构造三取二静态冗余构造二乘二取二冗余构造