TYJL-II微機聯鎖系統

TYJL-II型計算機聯鎖鐵道科學研究院通號所研制雙機熱備系統北京1號線四惠車輛段廣州地鐵2號線車輛段深圳地鐵車輛段南京地鐵1號線車輛段、大連輕軌車輛段重慶單軌交通北京13號正線車站計算機聯鎖以及車輛段計算機聯鎖2023/2/511、系統構成

1.1

系統結構

TYJL雙機熱備型計算機聯鎖主要由以下5個部分組成:控制臺、監(jiān)控機、聯鎖機、執(zhí)表機（車輛段沒有此設備）和電務維修終端?？刂婆_和維修終端是單套配置；監(jiān)控機、聯鎖機為主、備雙套。聯鎖機具有雙機熱備和自動切換功能，監(jiān)控機是雙機工作、人工切換。各備用計算機均構成備用系統，與工作系統同步工作，也可脫離工作系統獨立工作（備機對繼電部分永遠無控制權），因此備用系統可作為軟件修改時模擬聯鎖試驗使用。1.1.1

控制臺的功能

顯示站場狀態(tài)，接受操作命令。將站場表示、進路狀態(tài)、操作結果用彩色監(jiān)視器或單元表示盤的光帶顯示給操作人員、將操作人員的操作命令傳輸給監(jiān)控機?？刂婆_的操作方式有：數字化儀操作盤、鼠標操作、單元按鈕控制臺三種；表示有二種，即彩色監(jiān)視器和單元表示盤。當前計算機聯鎖操作控制臺，均采用多種操作并用，以防操作設備故障造成系統癱瘓。1.1.2監(jiān)控機的功能

監(jiān)控機又稱上位機，主要由主板、串行通訊口、并行通訊口、PC-01網卡、以太網卡、多屏卡、硬盤等組成。其主要的功能是：

★實現與聯鎖機的通訊功能，接收聯鎖機的表示信息，將站場的狀態(tài)、進路的狀態(tài)、操作提示送給CRT和控制臺；同時也將CRT或控制臺的操作命令處理后發(fā)送給聯鎖機。1.2

雙機熱備的構成

計算機聯鎖系統采用的是主、備（熱備）兩套系統也即計算機級二模協同系統，二模協同系統在糾錯方法上采用切換技術，從系統中撤除出現故障的模塊。二模系統中雙套單機同時執(zhí)行相同的任務，各有自檢測功能，并設有比較器（由軟件和硬件組成），在工作機出現故障時發(fā)動切換。要實現熱備，必須達到以下要求：雙機通訊雙機同步單機自檢測雙機切換1.2.1雙機通訊

本聯鎖系統主、備兩機之間增設了信息交換通道。通道采用CPU單板上的RS422接口，由備機作為通訊主站，定時呼叫主機（子站），雙機采用半雙工通信方式。

1.2.2雙機同步

雙機同步可采用指令級同步，也可依據計算機外部事件，在此是引用兩機間的“定點”通信“信號”來實現雙機同步的。雙機通信周期和系統聯鎖程序循環(huán)周期相同，每隔一定的時間間隔即聯鎖程序掃描一個周期雙機相互握手通訊一次，確定雙機的工作狀態(tài)。1.2.3

單機自檢測

軟件冗余采用兩套聯鎖軟件將輸出結果進行比較，如輸出命令不一致，表示出錯，應禁止輸出。對輸入、輸出信息進行動態(tài)處理，將１、０連續(xù)交替變換信息作為有效信息，若有故障，信息固定在１或０狀態(tài)，則信息定格為安全側信息，同時顯示錯誤號。1.2.4雙機切換

本微機聯鎖系統是在滿足故障—安全要求的條件下允許單機運行的，其備用系統是為提高整個系統的可靠性和可用性而設置的。系統采用的是整機切換的方式，除微機部分發(fā)生故障，需進行備機切換外，對采集、驅動模塊的故障，也需進行切換。1.2.4雙機切換的條件1）、主機定時向備機發(fā)送信息，主要內容為主機發(fā)出的信號控制命令，備機將此信息與備機的控制命令進行比較，如一致則雙機保持在熱備同步狀態(tài)，如不一致且備機命令多于主機，表明主機由于某種故障而停止輸出控制命令，這時由備機發(fā)動切換，備機升為主機工作，繼續(xù)向現場設備發(fā)送控制命令，原主機轉入脫機狀態(tài)，若主機命令多于備機命令，則備機自動脫機，等待查明原因。

２）、雙機間的通信是由備機（主站）向主機（子站）進行呼叫和接收應答，若通訊中斷，這有兩種情況，一是主機死機，不應答；二是通訊本身中斷，備機接收不到主機的信息。此時熱備機認為主機出現故障，發(fā)動切換升為主機工作。３）、主機通過自檢測程序，發(fā)現嚴重故障，即通知備機進行切換倒機。1.3

雙機熱備的狀態(tài)轉換

微機聯鎖系統的備機有三種工作狀態(tài)：脫機狀態(tài)、聯機狀態(tài)和熱備同步狀態(tài)。只有在聯機同步的狀態(tài)下備機才真正作為熱備機。微機聯鎖的主機與備機的進路狀態(tài)和控制驅動命令完全一致，如主機的某信息采集或驅動模塊發(fā)生故障而中止驅動命令的輸出時，備機能立即發(fā)動切換，接替控制命令的輸出，而不影響現場設備狀態(tài)，這時的雙機工作狀態(tài)我們稱為熱備同步狀態(tài)。3.1.3聯鎖機的功能

聯鎖機主要由CPU板、報警板、STD-01通訊板、1604I/O板等組成。其主要功能是：

1）、實現與上位機的信息通訊。聯鎖機備機（在聯機狀態(tài)），定時呼叫主機，進行信息交換和信息比較。

2）、實現信號設備的聯鎖邏輯處理功能，完成進路的確選、鎖閉，發(fā)出動作道岔和開放信號的控制命令。

3）、采集現場信號設備狀態(tài)，如軌道狀態(tài)、道岔表示狀態(tài)、信號機狀態(tài)、相關的報警信號等。

4）、輸出動態(tài)控制命令，通過動態(tài)板驅動偏極繼電器，控制動作現場設備。2、聯鎖系統的組成：聯鎖機監(jiān)控機維修機切換板控制臺和CRT2.1

聯鎖機（系統通訊架構圖）聯鎖機柜為了適應不同規(guī)模車站的控制對象容量，機柜分為I、II和III型。I型為普通型，II型適合于小站，在一個柜內同時安裝A、B兩套聯鎖系統；Ⅲ型為增強型，其采集增加到兩層，最多可容納28塊采集板，驅動層為一層，最多可容納14塊驅動板。普通型的聯鎖機柜結構如圖所示。2.2聯鎖機柜的組成電源指示層計算機層（STD層）采集層驅動層零層2.2.1電源指示層STD電源：5±0.2V，該電源為計算機層所有電路板和采集板、驅動板的工作電源，它的故障可能會導致機器死機。它提供的±12V電壓用于調試設備使用。采集電源：12±1V，該電源用于采集板對繼電器接點信息的采集，采集回線的電壓就由該電源提供。2.2.1電源指示層驅動電源：12±1V，該電源用于驅動板送驅動信息給動態(tài)繼電器（或動態(tài)驅動組合），驅動回線的電壓就由該電源提供。各路電源在機構的電源面板上均裝有電源指示燈和測試孔。電源層正面電源層背面2.2.2計算機層（STD層）CPU板報警板STD-01通訊板1640I/O板ＳＴＤ層正面ＳＴＤ背面2.2.2計算機層（STD層）STD層主要由：CPU板、網絡板（STD01）、I/O（1604）板和報警板構成。若CPU板采用7863板，在聯鎖機上的STD層還應配備內存擴展板7709（或7710）和中斷板7320、7308板。CPU板

CPU板是系統的核心部件，聯鎖程序就安裝在該板上，它的故障會導致系統的徹底癱瘓。它故障后，機器會有死機的現象，或報"雙份程序比較不一致"的錯誤信息。報警板

報警板負責軟件控制點亮運行燈、通信燈、中斷燈、工作燈、聯機同步燈等和鳴笛報警。它的故障只會影響指示燈的點亮和鳴笛，不會影響設備的正常工作。STD-01通訊板

STD-01通訊板聯鎖機插兩塊，STD-01(1)經切換控制后與監(jiān)控機和執(zhí)表機通信，接收監(jiān)控機發(fā)送來的值班員控制命令，并向其發(fā)送站場表示和提示報警信息；接收執(zhí)表機發(fā)送來的站場表示和提示報警信息，并向其發(fā)送其所管轄范圍內的信號、道岔、等的控制命令；STD-01(2)實現聯鎖主、備機之間，以及對監(jiān)視控制機的通信。聯鎖機的兩塊通訊板由K2開關區(qū)分。STD-1604I/O板

用于控制采集總線和驅動總線。板上共有8個I/O端口地址，每個端口地址有8位輸入和輸出，可輸入或輸出６４位信息量。每塊板均有不同的地址，根據板上的短路跳接線的位置來設定。該板具有輸出回讀功能，可以用來檢查輸出信息的正確性。采集板芯片：U16-U18、U20-U23插273，U11插244驅動板芯片：U17-U23插273，U8插244

K1的跳線不同決定1604的用途功能不同

STD-1604I/O板CPU板通過采集I/O板及相應的扁平電纜，向采集板發(fā)送采集掃描信息—即板選和片選信息，收集采集信息。CPU板通過驅動I/O板及相應的扁平電纜，向驅動板發(fā)送板選、片選信息、控制命令及采集相應的控制回讀信息。2.2.2計算機層面板各表示燈的作用

運行燈—指示計算機CPU的運行狀態(tài)，此燈閃動表示CPU正常運行，停止不動時，表示CPU未在正常運行狀態(tài)，系統處于“死機”狀態(tài)。

2.2.2計算機層面板各表示燈的作用中斷燈—中斷指示燈只聯鎖機使用，共有中斷1，中斷2和中斷3三個，現只有中斷2有效，指示CPU的中斷請求信號是否正常，正常運行時應一直閃爍。2.2計算機層面板各表示燈的作用同步燈

—指示備機處于同步狀態(tài)。此時備機已與主機同步工作，系統已進入熱備狀態(tài)。在此狀態(tài)下若工作機發(fā)生故障，備機將發(fā)動切換轉為工作機。4.2.2計算機層面板各表示燈的作用收發(fā)燈—此燈分四組，共8個燈，用以指示系統的通信狀態(tài)。主控系統的通信由聯鎖機控制，聯鎖機上的第一組收發(fā)燈指示其與監(jiān)控機的通信狀態(tài)；第四組收發(fā)燈指示主備聯鎖機間的通信狀態(tài)，此組燈只在按了聯機按鈕使主備聯鎖機聯機同步時才有指示；有一個執(zhí)表機時以第二組收發(fā)燈指示與執(zhí)表機的通信狀態(tài)；第三組收發(fā)燈指示本機接、收信息在正常狀態(tài)。通信正常時，各組收發(fā)燈有規(guī)律地快速閃爍，當聯鎖機上某組收發(fā)燈有發(fā)無收時，就表示與相應設備的通信不通。4.2.2計算機層面板各表示燈的作用工作燈—此燈由CPU確認本機擁有控制權且與本機當前工作狀態(tài)相符時點亮穩(wěn)定燈光，指示本機為工作機。當工作機未發(fā)現切換動作而失去控制權時[如相關的采集電路故障或電源屏瞬間掉電]，將使工作指示燈轉為閃光，此時在確認其已非工作機后應將其復位。2.2.2計算機層面板各按鈕的作用備用燈

—指示備機處于聯機狀態(tài)。當切換手柄在自動狀態(tài)時按下備機的聯機按鈕后點亮此燈，指示備機已與工作機聯機工作，正在進行同步跟蹤。2.2.2計算機層面板各按鈕的作用聯機鍵—當切換手柄在自動位置時，按此鍵可使在脫機狀態(tài)的備機與主機聯機（此時站場應無任何進路或控制命令）。其上的指示燈為按鈕本身自帶的。2.2.2計算機層面板各按鈕的作用停鳴鍵

—聯鎖機在啟動、復位和倒機時給出約20秒的音響指示；聯鎖機在與其他設備通信中斷時亦會給出音響指示。按下此鍵可停止鳴響。2.2.3采集層

采集現場信號設備狀態(tài)，如軌道狀態(tài)，道岔表示狀態(tài)，信號機狀態(tài)等。

采集層由14塊（或12塊）采集板組成。

采集條件為表示繼電器的接點。采集板采用光電隔離技術。采集板板選、片選等控制電路所需的5V，由STD5V電源供給。采集表示繼電器狀態(tài)所需的電源由采集12V供給。

2.2.3

采集層

每塊采集板為32位，并以紅色采集指示燈指示，紅燈點亮表示有采集信息送到采集板。與每一塊采集板相應的有一個32芯的接插件，采集32芯的插頭通過32芯電纜連到接口架上對應的32芯插座上，為每塊采集板提供采集信息。采集層接收CPU通過采集I/O板，采集扁平電纜送來的板選、片選信號，收集采集信息。采集層正面2.2.3

采集層每塊采集板最上面的一排指示燈，應不停地閃動。當CPU板、I/O板和采集板及相應的扁平電纜故障，這些燈停止閃爍。第一塊采集板左側指示燈定義如下：第一個指示燈指示該機為A機還是B機，經常著燈的機柜是

A機，不著燈的機柜是

B機。第二個指示燈指示該機是工作機還是備用機，著燈的是工作機，滅燈的是備用機。2.2.3

采集層第三、四指示燈指示設于繼電器室內切換手柄人工切換時的狀態(tài)，電路中的接法是工作機的第三個指示燈著燈第四個指示燈滅燈，備用機的第三個指示燈滅燈第四個指示燈著燈。第五、六指示燈指示切換校核條件，校核無誤，工作機和備用機必須是第五指示燈著燈第六指示燈滅燈。當指示不符時，聯鎖機將按故障處理。2.2.3

采集層第八個指示燈著燈表示切換手柄在中間（自動切換）位置。第八指示燈著燈時，第三或四指示燈都不應著燈。第十六指示燈是聯機指示燈。2.2.4驅動層

輸出動態(tài)控制命令，通過動態(tài)板驅動偏極繼電器，控制動作現場設備。驅動層有14個（或12個）槽位，一般情況下，其中前8個槽位為驅動槽位，后6個槽位（或4個槽位）為采集槽位，個別情況下，驅動層的所有槽位都用作驅動。驅動板采用光電隔離技術，驅動板選、片選等控制電路所需的5V，由STD5V電源供給，驅動輸出的12V電源由驅動12V供給。

2.2.4驅動層每塊驅動板為32位，對應每一個驅動信息，驅動板上有一個綠色的指示燈，有驅動信息時指示燈應以3~6Hz的頻率閃爍。與每塊驅動板相應的有一個32芯接插件，驅動的32芯插頭通過32芯電纜連到接口架上相應的32芯插座上，給動態(tài)組合送動態(tài)的驅動命令。驅動板接收CPU通過驅動I/O板，驅動扁平電纜送來的板選、片選信息和送出驅動信息和收集驅動回讀信息。驅動層正面2.2.4驅動層每一機柜上第一塊驅動板的第1、4位控制輸出驅動事故繼電器，平時工作機的事故繼電器在吸起狀態(tài)，設于第四層面板上的第一個事故指示燈不停地閃爍，當工作機出現某些關鍵性的錯誤時，備用機將發(fā)出倒機命令，自動將備用機切換成工作機，系統保持正常工作。在人工切換時，工作機的故障將使事故繼電器落下，從而切斷動態(tài)繼電器的局部電源，屬于該機柜控制的所有對象都失磁落下。2.2.4驅動層第一塊驅動的第二、三位命令，是熱備工作方式時的自動切換命令，它不是動態(tài)輸出命令，直接控制AQHJ和BQHJ的工作。當主備機處在同步工作時，主備機驅動板上輸出命令的指示燈應一致。2.2.4零層

機構底層即為零層，該層僅供安裝３２芯輸出端子板及其他輔助裝置使用（如聯鎖機切換手柄、監(jiān)控機切換手柄、地線、切換繼電器等）。零層的正面為各數據傳輸線的接口座。零層的背面為各切換手柄和地線接線端子等。零層正面零層背面地線特別說明：

數字地就是ＳＴＤ層邏輯數字運算時用的５Ｖ電壓的負極，與綜合地線相連。采集地就是采集電源１２Ｖ的負極，與綜合地線相連。處理故障時，可借助任何機柜或組合架的接地體來判斷采集回線是否正常。驅動地是通過一個壓敏電阻接在采集地上面的，實際上驅動地就是一個懸空地，當對地電壓超標時擊穿后接地從而保護設備。所有地均通過匯流排與各自的電源模塊負極相連。3.電務維修機電務維修機通過與主備監(jiān)控機連接，接收監(jiān)控機送來的系統運行狀態(tài)的各種信息，儲存記錄系統的全部運行信息，向監(jiān)控機傳送修改后的時鐘信息。電務維修機是計算機聯鎖系統的重要輔助設備，為維修人員提供人機界面，與其他系統的連接一般也是通過維修機實現的。電務維修機的功能1、屏幕顯示功能

2、記錄功能操作記錄，車站值班員的操作過程記錄；鉛封按鈕記錄，車站值班員對鉛封按鈕的操作記錄；變化信息，所采集的變化信息記錄；提示信息，控制臺錯誤提示記錄；報警記錄，各種報警提示信息記錄；

3、圖像再現功能

4、時鐘功能監(jiān)控系統的時鐘統一由維修機進行調校，以使整個系統的時鐘保持一致。

5、與遠程診斷設備的通信功能與微機監(jiān)測及TDCS、CTC的接口功能幫助功能3.2切換板

切換板受上位機切換的控制，用于切換控制臺處圖像顯示、語音報警、數字化儀和鼠標的操作，故障后會使切換失效、圖像無顯示或缺色、沒有語音、操作失靈等現象。它使用QKZ、QKF，切換條件線在32芯插座的13號端子，并通過接口架接到LA零端子板的13號端子，和上位機切換手柄相連接。4.執(zhí)表機執(zhí)行表示機簡稱執(zhí)表機。執(zhí)表機只負責表示信息的采集和控制命令的執(zhí)行，不參與聯鎖運算，類似于簡單的邏輯系統。不是所有的