城軌計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與維護(hù)

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)概述1.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的與傳統(tǒng)繼電聯(lián)鎖的區(qū)別利用計(jì)算機(jī)對(duì)車站值班員的操作命令和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備的表示信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算后，完成對(duì)信號(hào)機(jī)、道岔及進(jìn)路的聯(lián)鎖和控制。用液晶屏幕顯示代替現(xiàn)行的表示盤，大大縮小了體積，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，不但方便使用，還可根據(jù)需要多臺(tái)并機(jī)使用。采用積木式的模塊化軟件和硬件結(jié)構(gòu)，便于站場(chǎng)變更，并容易實(shí)現(xiàn)故障控制、分析等功能。計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制信息和現(xiàn)場(chǎng)發(fā)回的表示信息，可記錄存儲(chǔ)，并可通過(guò)串口、網(wǎng)絡(luò)、光纖、無(wú)線通信等渠道進(jìn)行交互、傳輸。2.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)比繼電聯(lián)鎖的優(yōu)點(diǎn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖比6502對(duì)敵對(duì)進(jìn)路的防護(hù)更加嚴(yán)密，操作和進(jìn)路提示更加方便，語(yǔ)音提示包含更加具體內(nèi)容，減少了值班員的工作量和工作強(qiáng)度計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖比6502節(jié)省了設(shè)備用房的面積，節(jié)省了基本建設(shè)投資計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖比6502增加了站場(chǎng)歷史的重現(xiàn)重現(xiàn)功能，用于分析和解決問(wèn)題、減少了車電糾紛計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖比6502更加容易維護(hù)，節(jié)省了學(xué)習(xí)消化研墨6502的漫長(zhǎng)過(guò)程，減少維護(hù)人工成本計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖比6502更易融入信息網(wǎng)絡(luò)，接受CTC，ATS的各種命令，同時(shí)發(fā)出各種數(shù)據(jù)和開(kāi)關(guān)量，完成站場(chǎng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程遞送，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和車站客貨運(yùn)輸?shù)墓芾碛?jì)算機(jī)聯(lián)鎖比6502更穩(wěn)定，減少了電務(wù)部門對(duì)聯(lián)鎖關(guān)系年檢維護(hù)的環(huán)節(jié)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖比6502更容易構(gòu)成區(qū)間和站內(nèi)聯(lián)鎖的一體化，實(shí)現(xiàn)高速列車的行車指揮的自動(dòng)化3.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展概況首先是國(guó)外的一些發(fā)達(dá)國(guó)家相繼開(kāi)展了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的研究。1978年瑞典ABB公司研制的世界上第一套計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)EBILOCK首先在歌德堡站成功投入使用，掀開(kāi)了車站聯(lián)鎖控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用的新篇章。后來(lái)德國(guó)、美國(guó)、日本、英國(guó)、法國(guó)、奧地利等一些發(fā)達(dá)國(guó)家也陸續(xù)地使用了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。到了90年代，不少國(guó)家已開(kāi)始大面積推廣計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。我國(guó)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的研制工作是從80年代在一些研究部門和高等院校相繼開(kāi)始的。

1984年，通信信號(hào)總公司研究設(shè)計(jì)院研制生產(chǎn)出了國(guó)內(nèi)第一個(gè)車站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，并成功的應(yīng)用于地方鐵路，填補(bǔ)了我國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的空白。進(jìn)入21世紀(jì)以后，我國(guó)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖發(fā)展非常迅速，現(xiàn)已有上千個(gè)車站采用計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖。有的區(qū)段已發(fā)展了成段計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖。也出現(xiàn)了全電子化計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。"全電子化計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)"是由鄭州鐵路局武漢設(shè)計(jì)院、了鐵道部技術(shù)審查和甘肅省科技成果鑒定。其最大特點(diǎn)是:實(shí)現(xiàn)了車站聯(lián)鎖設(shè)備"執(zhí)行層"的完全電子化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。3.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展概況3.1我國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖發(fā)展的第一個(gè)階段-自主研發(fā)(1)1984年元月，鐵道部通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)DS-30設(shè)備，安裝在南京梅山鐵礦井下進(jìn)行試驗(yàn)，并于1984年7月通過(guò)了冶金部科技司和鐵道部電務(wù)局的聯(lián)合技術(shù)鑒定。1986年太鋼配料站開(kāi)通。這是國(guó)內(nèi)第一個(gè)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。(2)鐵道部科學(xué)研究院通信信號(hào)所研制的TYJL-I型駝峰編組場(chǎng)尾部微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)作為國(guó)家級(jí)科研項(xiàng)目于1989年末通過(guò)鑒定，并在鄭州北編組站使用，這是計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)用于國(guó)家鐵路的開(kāi)始。(3)鐵科院通號(hào)所研制的TYJL-II型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)于1993年又在拉濱線平房站開(kāi)通。我國(guó)第一個(gè)雙機(jī)熱備計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。3.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展概況3.2我國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖發(fā)展的第一個(gè)階段-全套引進(jìn)(1)英國(guó)西屋公司的SSI計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)——86年開(kāi)始，原定鄭州局小李莊站。因系統(tǒng)只允許有5條長(zhǎng)調(diào)車進(jìn)路，若增加進(jìn)路需擴(kuò)展計(jì)算機(jī)容量，且所需甚巨。擱置數(shù)年后移至長(zhǎng)調(diào)車進(jìn)路不足5條的丁營(yíng)站。(2)美國(guó)GRS公司的VPI計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)——91年廣州局紅海站開(kāi)通。這是我國(guó)鐵路干線上的第一個(gè)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)（單機(jī)結(jié)構(gòu)）。(3)日本京三制作所的K5型二乘二取二計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)——96年濟(jì)南局周村站開(kāi)通。(4)意大利安薩爾多公司的ACC三重冗余計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)——96年京九線南北兩段共開(kāi)通13個(gè)站。(5)德國(guó)西門子公司的SIMENS-W型三重冗余計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)——98年京九阜陽(yáng)樞紐開(kāi)通四個(gè)場(chǎng)。(6)瑞典ABB公司的EBILOCK850型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)——96年開(kāi)始引進(jìn)，北京局百子灣，至今未能開(kāi)通。3.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展概況3.3我國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖發(fā)展的第二個(gè)階段-引進(jìn)集成1、鐵科院通號(hào)所的TYJL-TR9——核心硬件采用TRICON三重冗余容錯(cuò)控制器，1996年在哈爾濱鐵路局密山車站開(kāi)通使用。2、通號(hào)公司研究設(shè)計(jì)院的DS6-20——采用美國(guó)GE公司的三重冗余GENIUS系統(tǒng)構(gòu)成，曾開(kāi)通了6個(gè)站場(chǎng)。3、通號(hào)公司研究設(shè)計(jì)院的DS6-K5B——采用日本京三公司的K5核心硬件，2001年在蘭州局隴西站開(kāi)通了第一個(gè)車站。4、北京交通大學(xué)的EI32-JD——采用日本信號(hào)株式會(huì)社的二乘二取二冗余結(jié)構(gòu)的EI-32系統(tǒng)的核心硬件，2003年6月在北京局張辛站開(kāi)通了第一個(gè)車站。5、鐵科院通號(hào)所的TYJL-ECC——引進(jìn)西門子公司最新的ECC三重冗余聯(lián)鎖系統(tǒng)的核心硬件，2003年8月在蘭州交接站開(kāi)通了第一個(gè)站場(chǎng)。6、鐵科院通號(hào)所的TYJL-ADX——引進(jìn)日本日立公司的ADX二乘二取二計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的核心硬件，2004年11月在哈爾濱局樺南站開(kāi)通了第一個(gè)車站。3.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展概況3.4我國(guó)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖發(fā)展的第三個(gè)階段-CTCS體系

2004年在北京召開(kāi)的國(guó)際鐵路聯(lián)盟UIC大會(huì)，正式宣布確立CTCS體系。

CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)?基于軌道電路加點(diǎn)式應(yīng)答器傳輸列車運(yùn)行許可信息并采用目標(biāo)距離模式監(jiān)控列車安全運(yùn)行。?系統(tǒng)主要由車站列控中心、軌道電路、應(yīng)答器、車載設(shè)備等構(gòu)成。應(yīng)答器—技術(shù)引進(jìn)歐洲標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)答器。

LEU—技術(shù)引進(jìn)（外國(guó)公司進(jìn)行了“透明化”改造）。車載設(shè)備—技術(shù)引進(jìn)（外國(guó)公司進(jìn)行集成和適應(yīng)性改進(jìn)）。軌道設(shè)備—既有設(shè)備。列控中心—自主研發(fā)（關(guān)鍵結(jié)合部采用了歐洲標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）。（二乘二取二硬件安全冗余結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)平臺(tái)（鐵科、通號(hào)院、卡斯柯、和利時(shí)均采用了自主研發(fā)的平臺(tái)）。3.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展概況3.5我國(guó)現(xiàn)有計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)概況鐵科院通號(hào)交大微聯(lián)卡斯柯TYJL-IITYJL-TR9TYJL-IIITYJL-ECCTYJL-ADXDS6-11DS6-20DS6-K5BDS6-60JD-IAEI32-JDiLOCKVPICIS4.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的技術(shù)要求《TB-T_3027-2002_計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)條件》總則計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖是以計(jì)算機(jī)為主要技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)車站聯(lián)鎖的信號(hào)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖應(yīng)能滿足各種車站、車場(chǎng)（不含駝峰場(chǎng)）規(guī)模和運(yùn)輸作業(yè)的需要，應(yīng)保證行車安全,提高運(yùn)輸效率,改善勞動(dòng)條件,并具備大信息量和聯(lián)網(wǎng)能力。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖必須工作可靠并符合故障-安全原則。聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)必須采用高可靠性硬件和冗余結(jié)構(gòu)。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖軟件的安全完整性等級(jí)宜劃分為5級(jí)，由高至低依次為4～0級(jí)。等級(jí)的劃分等同于EN50128和EN50129的規(guī)定。有關(guān)電源、電磁環(huán)境、外部接口、人機(jī)接口（考慮操作失誤）等環(huán)境條件和使用條件的設(shè)計(jì)應(yīng)采用與安全完整性等級(jí)相適應(yīng)的設(shè)計(jì)方法。4.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的技術(shù)要求聯(lián)鎖計(jì)算機(jī)在發(fā)生一處故障與一次錯(cuò)誤辦理同時(shí)存在的情況下，不得產(chǎn)生危險(xiǎn)側(cè)輸出。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的硬件和軟件結(jié)構(gòu)應(yīng)實(shí)現(xiàn)模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖應(yīng)能與其他信號(hào)系統(tǒng)結(jié)合,并能與其他管理信息系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖與其他系統(tǒng)通信時(shí)，應(yīng)遵循規(guī)定的通信協(xié)議。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖應(yīng)能夠與分散自律調(diào)度集中系統(tǒng)接口，向其提供車站狀態(tài)信息，接收調(diào)度集中傳來(lái)的操作命令并予以執(zhí)行。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖應(yīng)能夠與無(wú)線閉塞中心、車站列控中心等列控系統(tǒng)接口，向其提供行車必要的狀態(tài)信息，接收傳來(lái)的信號(hào)降級(jí)顯示命令并予以執(zhí)行。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖應(yīng)能與微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接口，向其提供室內(nèi)外聯(lián)鎖設(shè)備的聯(lián)鎖狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息。

--計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖必須向規(guī)定的軟件檢測(cè)設(shè)備提供必要的接口。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)硬件層次結(jié)構(gòu)根據(jù)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如下圖所示：--P13操作表示終端人機(jī)會(huì)話層接口電路（信號(hào)機(jī)、道岔、區(qū)段等）聯(lián)鎖層接口層（監(jiān)控層）室外設(shè)備層診斷維護(hù)終端通信任務(wù)調(diào)度聯(lián)鎖運(yùn)算采集安全監(jiān)督操作表示主機(jī)診斷維護(hù)主機(jī)輸出外圍設(shè)備與控制臺(tái)相比，豐富了圖像顯示的顏色，增加聲音報(bào)警與提示，還可增加安全性預(yù)檢查、操作提示、信息記錄、歷史回放等功能。進(jìn)一步完善了聯(lián)鎖控制功能；提高可靠性、安全性；便于系統(tǒng)維護(hù)、升級(jí)、改造。經(jīng)濟(jì)上：降低設(shè)備投資成本；節(jié)省基本建設(shè)費(fèi)用與繼電聯(lián)鎖相同。硬件層次結(jié)構(gòu)操作表示終端硬件層次結(jié)構(gòu)操作表示主機(jī)通信設(shè)備硬件層次結(jié)構(gòu)聯(lián)鎖機(jī)硬件層次結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)采集設(shè)備硬件層次結(jié)構(gòu)電務(wù)維修機(jī)電源設(shè)備硬件層次結(jié)構(gòu)接口設(shè)備計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)1.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)操作員臺(tái)軟件操作命令處理與發(fā)送；站場(chǎng)與信號(hào)設(shè)備信息顯示；操作信息提示；報(bào)警；與CTC、TDCS、ATS等接口。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖軟件任務(wù)調(diào)度；聯(lián)鎖運(yùn)算；安全管理；輸入輸出控制；與列控中心、CBTC等其它系統(tǒng)通信診斷維護(hù)軟件系統(tǒng)診斷與維護(hù)；操作與表示記錄；故障報(bào)警信息記錄；歷史回放等。軟件2.任務(wù)調(diào)度與安全管理2.1任務(wù)調(diào)度通過(guò)I/O選址，讀取輸入板的狀態(tài)信息；根據(jù)應(yīng)用設(shè)計(jì)的聯(lián)鎖軟件，進(jìn)行聯(lián)鎖邏輯運(yùn)算；通過(guò)I/O選址，發(fā)送控制命令至輸出板，并且可以控制單斷和/或雙斷輸出板；通過(guò)非安全通信任務(wù)，完成與操作員臺(tái)、診斷維護(hù)子系統(tǒng)、其它聯(lián)鎖機(jī)、仿真測(cè)試系統(tǒng)等進(jìn)行非安全通信的任務(wù)；通過(guò)安全通信任務(wù)，完成與其它聯(lián)鎖機(jī)、其它安全系統(tǒng)進(jìn)行安全通信的任務(wù)；每個(gè)通道分別進(jìn)行本通道的聯(lián)鎖運(yùn)算，再進(jìn)行雙通道比較。2.任務(wù)調(diào)度與安全管理2.2安全管理產(chǎn)生安全檢查信息，由主任務(wù)生成，發(fā)送至安全檢查模塊實(shí)時(shí)刷新緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)，并檢查確認(rèn)該項(xiàng)刷新的實(shí)際效果；對(duì)每一塊輸出板進(jìn)行檢查，實(shí)現(xiàn)對(duì)每一個(gè)輸出端口的安全診斷；根據(jù)安全控制系統(tǒng)的要求，安全檢查模塊應(yīng)獨(dú)立與邏輯運(yùn)算模塊之外，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的安全監(jiān)督功能。2.任務(wù)調(diào)度與安全管理2.3冗余管理-采集共享各聯(lián)鎖機(jī)獨(dú)立對(duì)同一個(gè)采集信息進(jìn)行獨(dú)立采集。通過(guò)安全通信將各自采集的信息互相傳遞，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，實(shí)現(xiàn)有條件的采集信息共享。避免了單套系統(tǒng)采集斷線或受到干擾時(shí)對(duì)系統(tǒng)的影響。采集信息共享建立在安全采集和安全通信的基礎(chǔ)之上。2.任務(wù)調(diào)度與安全管理2.4冗余管理-并行輸出各聯(lián)鎖機(jī)獨(dú)立進(jìn)行聯(lián)鎖運(yùn)算。備機(jī)與主機(jī)該信息運(yùn)算相同時(shí)，并有條件進(jìn)行同時(shí)輸出。避免了單套系統(tǒng)輸出斷線時(shí)對(duì)輸出的影響。并行輸出建立在安全輸出和安全通信的基礎(chǔ)之上。并行輸出要保證雙機(jī)對(duì)繼電器的輸出線極性不要接反，否則互相抵消。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)冗余技術(shù)1.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的冗余技術(shù)為了提高系統(tǒng)的可靠性和安全性，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)大多采用了冗余結(jié)構(gòu)。--P27操作員臺(tái)單機(jī)冷備雙套熱備N+1冗余備份其它子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)：冗余備份電源：雙套UPSSDM：一般采用單套聯(lián)鎖機(jī)單機(jī)雙機(jī)熱備二乘二取二三取二2.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖冗余技術(shù)的發(fā)展最早采用的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)曾采用單機(jī)結(jié)構(gòu)，其可靠性和安全性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足車站聯(lián)鎖的嚴(yán)格要求。后來(lái)改為雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)，來(lái)提高計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性和安全性。與此同時(shí)，開(kāi)發(fā)了采用屏蔽技術(shù)的三取二系統(tǒng)，3個(gè)CPU運(yùn)算結(jié)果兩兩進(jìn)行比較，產(chǎn)生危險(xiǎn)輸出的可能性極小。但是，存在著不能停機(jī)檢修的問(wèn)題。近幾年，又推出二乘二取二系統(tǒng)，由兩個(gè)CPU構(gòu)成一個(gè)子系統(tǒng)執(zhí)行聯(lián)鎖任務(wù)(主機(jī)），另兩個(gè)CPU處于熱備狀態(tài)（備機(jī)），這就大大提高了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性，而且方便維修。當(dāng)前，主要干線的技術(shù)改造都要求采用二乘二取二系統(tǒng)。3.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的冗余結(jié)構(gòu)-雙機(jī)熱備--P29雙機(jī)熱備冗余結(jié)構(gòu)示意圖：聯(lián)鎖機(jī)A聯(lián)鎖機(jī)B操作員臺(tái)1操作員臺(tái)2切換電路A網(wǎng)B網(wǎng)操作員臺(tái)N+1輸出一個(gè)聯(lián)鎖機(jī)作為聯(lián)鎖主機(jī)，執(zhí)行聯(lián)鎖運(yùn)算、采集、驅(qū)動(dòng)；另外一個(gè)聯(lián)鎖機(jī)雖然也進(jìn)行聯(lián)鎖運(yùn)算、采集，但不控制輸出；兩套聯(lián)鎖機(jī)互為主備；當(dāng)一套故障時(shí)，另外一套可以通過(guò)無(wú)擾切換成為主機(jī)；兩套聯(lián)鎖機(jī)之間也可以進(jìn)行人工手動(dòng)切換。雙機(jī)熱備的聯(lián)鎖