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《車站信號自動控制》?精品課件合集第X章XXXX模塊5

計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)第六章計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)第五章計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)第一節(jié)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)概述第二節(jié)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能第三節(jié)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件第四節(jié)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)可靠性和故障-安全性第五節(jié)典型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)介紹第六節(jié)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的接口第一節(jié)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)概述概述:計算機聯(lián)鎖系統(tǒng):以計算機技術(shù)為核心,綜合采用通信、控制、容錯、故障-安全等技術(shù)來實現(xiàn)車站聯(lián)鎖邏輯控制功能的,具有較高可靠性和故障-安全性要求的實時控制系統(tǒng)。功能:車站聯(lián)鎖邏輯控制可靠性和故障-安全性要求(MTBF106h),高安全性(SIL-4級,MTBFAS

1011h)高實時性(采集/驅(qū)動周期<=250ms)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)工業(yè)計算機(命令下達(dá)、站場顯示)計算機類電子設(shè)備(聯(lián)鎖邏輯運算)計算機類電子設(shè)備+繼電器電路(采集/驅(qū)動功能)我國計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展1978年,由瑞典哥德堡車站——世界上第一套計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)成功應(yīng)用。

20世紀(jì)80年代,我國開展計算機聯(lián)鎖方面的研究。目前,我國主要的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng):中國通信信號集團公司研究設(shè)計院:DS6-11,DS6-K5B鐵道部科學(xué)研究院:TR-II,TR-9型,TYJL-ADX。。北京交通大學(xué)微聯(lián)公司:JD-1A,EI32-JD

卡斯柯信號有限公司:CIS-1,iLOCK型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的優(yōu)點:與繼電集中聯(lián)鎖相比,計算機聯(lián)鎖具有以下顯著優(yōu)點:(1)進一步提高了安全性和可靠性。(2)增加和完善了聯(lián)鎖系統(tǒng)的功能。聯(lián)鎖自身功能進一步得到完善和增加;能很方便地進行自身的管理。對所有操作進行記錄。便于與其它系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),為其它系統(tǒng)提供信息。(3)方便設(shè)計和站場的改建和擴建。(4)省工省料,降低造價。最重要的是,計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)為鐵路信號向網(wǎng)絡(luò)化、信息化和智能化方向發(fā)展創(chuàng)造了條件。第二節(jié)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能典型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu):工業(yè)控制計算機顯示:CRT,LED/LCD操作:鼠標(biāo)、數(shù)字化儀、控制臺(雙機)(冗余)(冗余)聯(lián)鎖主機實現(xiàn)聯(lián)鎖邏輯控制功能。(6502中1~13線)一般由電源板、CPU板和各種通信板構(gòu)成,且都采用冗余結(jié)構(gòu)形式(雙機熱備、三模冗余、二乘二取二)電源板+CPU板+通信板:一般采用單片機或可編程邏輯控制器(PLC)等。(CPU板)(三模冗余)(二取二乘二)采集/驅(qū)動層:采集/驅(qū)動電路板+繼電器電路繼電器電路說明:一般只保留6502電氣集中電路中信號機、道岔的接口電路,實現(xiàn)與室外信號機、轉(zhuǎn)轍機、軌道電路等信號設(shè)備進行硬件連接。采集/驅(qū)動電路板:驅(qū)動板:實時接收聯(lián)鎖主機驅(qū)動命令、驅(qū)動繼電器動作(為繼電器線圈提供KZ);繼電器電路:接收到驅(qū)動命令后,勵磁吸起,接通室外信號設(shè)備(點/滅燈,道岔轉(zhuǎn)換等);采集板:實時采集各繼電器接點信息,反饋給聯(lián)鎖主機(聯(lián)鎖主機根據(jù)該信息進行聯(lián)鎖運輸)。(采集/動態(tài)驅(qū)動板)(聯(lián)鎖機柜)聯(lián)鎖主機采集/驅(qū)動繼電器電路:繼電器:實現(xiàn)驅(qū)動的繼電器信息主要有:類型驅(qū)動的主要繼電器進站信號機LXJ,YXJ,ZXJ,TXJ,LUXJ出站兼調(diào)車LXJ,DXJ,ZXJ、A(B,C)FJ方向繼電器調(diào)車信號機DXJ道岔DCJ、FCJ、鎖閉防護繼電器SFJ或允許操縱繼電器YCJ其它略需要采集的繼電器信息,主要有:類型采集的主要繼電器接點進站信號機LXJ、YXJ、ZXJ、TXJ、LUXJ、DJ、2DJ、DSZHJ調(diào)車信號機DXJ、DJ道岔DBJ、FBJ軌道電路DGJ其它電源ZDYJ,FDYJ,RBJ,GDTDJ,KTJ,。。。采集/驅(qū)動與繼電器的一般連接形式:室外電路:信號機室外電路:和6502室外電路基本相同。轉(zhuǎn)轍機:對ZD6型轉(zhuǎn)轍機室外電路基本相同,S700K型和ZYJ7型,變化較大。軌道電路:大多采用25Hz軌道電路。例如:60kg12#單動道岔(固定心軌),2臺S700轉(zhuǎn)轍機:

DCJ↑+SFJ↑→TDD:1DQJ↑→2DQJ轉(zhuǎn)極

└→TDF(J1):1DQJ↑→1DQJF↑→2DQJ轉(zhuǎn)極

└→TDF(J1):1DQJ↑→1DQJF↑→…通信通道:計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中常用的通信方式,主要有:串行通信方式:RS-232C接口、RS-422接口和RS-485接口等;局域網(wǎng)(LAN)、工業(yè)總線:常用的有CAN(控制器局域網(wǎng))總線、STD總線、PC/104總線、PCI總線等。電纜(或光纖)專線方式。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)功能:上位機:主要完成下列四項功能:①實時接收操作員下達(dá)的操作命令。如進路命令②實時下發(fā)操作員的操作命令到聯(lián)鎖主機。③實時接收來自聯(lián)鎖主機的信息。主要包括三類:一是反映室外設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)的繼電器信息;(I/O信息)二是反映室內(nèi)設(shè)備是否出現(xiàn)故障的故障信息;三是反映聯(lián)鎖執(zhí)行情況的中間信息。(鎖閉情況、延時情況)④實現(xiàn)進行站場動態(tài)顯示和報警功能。如,各個信號的顯示和斷絲情況、道岔的位置、軌道電路的占用情況、進路狀態(tài)的光帶顯示、各種表示燈的顯示、采集/驅(qū)動板故障報警顯示、擠岔語音報警、人工解鎖當(dāng)前的延時時間顯示,聯(lián)鎖條件不成立時的提示信息顯示。例:某聯(lián)鎖系統(tǒng)上位機界面:操作命令故障信息狀態(tài)表示燈特殊聯(lián)鎖道口狀態(tài)半自動閉塞車站站名聯(lián)鎖機工作狀態(tài)電務(wù)維修機:除完成上面③④功能外,還完成①對從聯(lián)鎖主機接收到的信息的實時存儲(1個月)。

②對近1個月內(nèi)操作及聯(lián)鎖執(zhí)行情況進行回放、再現(xiàn)和打印功能。歷史記錄回放繼電器動作變化打印輸出聯(lián)鎖機:主要完成4項功能:①與上位機(有的聯(lián)鎖系統(tǒng)也包括電務(wù)維修機)實時通信功能。②與采集/驅(qū)動層中采集板和驅(qū)動板之間的實時通信功能。③完成聯(lián)鎖邏輯運算功能。④冗余管理功能。計算機聯(lián)鎖處理過程:繼電器轉(zhuǎn)轍機分線盤DCJFCJ繼電器DCJ1DQJ2DQJ驅(qū)動板繼電器DBJFBJ繼電器DBJ軌道電路繼電器調(diào)車信號機繼電器繼電器繼電器上位機DGJ采集板DXJDJDXJCPU電源第三節(jié)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)軟件設(shè)計方法:一般采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法。構(gòu)建信號機、道岔、區(qū)段,…等對象類。一個信號設(shè)備對應(yīng)相應(yīng)類中一個對象。將與信號機相關(guān)的常量、變量、操作封裝到信號機類中,對道岔、區(qū)段及其它設(shè)備,類似。調(diào)度模塊根據(jù)操作命令調(diào)用相應(yīng)對象模塊中相應(yīng)函數(shù)進行處理。

信號機類變量函數(shù)1函數(shù)2…

道岔類變量函數(shù)1函數(shù)2…

區(qū)段類變量函數(shù)1函數(shù)2…調(diào)度模塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):一般采用站場型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。各節(jié)點之間采用雙向鏈表式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),以便于進路處理。如:SID3D1D5S3IAG713511139XDS2911DGXD9DGIAGXQXDQDQQD3SID1D5713511133-5DGS2DD13DGXXXXDQDQQD1-7DGD1JG例如:D17XDQD1JG8001(id)2001(左設(shè)備)4003(右設(shè)備)2001(接近區(qū)段)1(方向)**(屬性)InDXJindexInDXJvalODXJindexODXJval…函數(shù)…2001(id)空(左設(shè)備)8001(右設(shè)備)**(屬性)InDGJindexInDGJvalue…函數(shù)…4003(id)8001(前支設(shè)備)4002(反位設(shè)備)2002(定位設(shè)備)2002(所在區(qū)段)1(方向)**(屬性)InDBJindexInFBJindexInDXJvalue…函數(shù)…采集板驅(qū)動板數(shù)據(jù):聯(lián)鎖系統(tǒng)中,涉及的數(shù)據(jù)量很大。這些數(shù)據(jù),根據(jù)其在聯(lián)鎖處理過程中是否發(fā)生變化,可以分為:靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù):一般用于描述信號設(shè)備的一些固定特性。如,信號機的類型、方向、左右相鄰設(shè)備。動態(tài)數(shù)據(jù):一般用來描述設(shè)備的一些變化的特性。如,各繼電器當(dāng)前狀態(tài)。道岔是否鎖閉。操作命令驅(qū)動信息采集的繼電器信息聯(lián)鎖中間信息故障信息聯(lián)鎖軟件:進路處理:構(gòu)建動態(tài)進路表。存放將要(或正在)處理的進路,某進路處理結(jié)束后從進路表中刪除。進路1始端終端

狀態(tài)進路2始端終端

狀態(tài)進路n始端終端

狀態(tài)單條進路的處理:單條進路的處理可依據(jù)其狀態(tài)來進路,若某狀態(tài)不滿足(如鎖閉檢查),則暫停該進路執(zhí)行,直到狀態(tài)滿足后繼續(xù)處理。SID3D1D5S3IAG713511139XDS2選路判定選路設(shè)置鎖閉判定鎖閉信號判定進路i選路判定選路設(shè)置鎖閉判定鎖閉信號判定選路判定選路設(shè)置鎖閉判定鎖閉信號判定選路判定選路設(shè)置鎖閉判定鎖閉信號判定選路判定選路設(shè)置鎖閉判定鎖閉信號判定進路狀態(tài)第四節(jié)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)可靠性和故障-安全性系統(tǒng)硬件冗余方式:(提高系統(tǒng)可靠性)雙機熱備冗余:A機執(zhí)行聯(lián)鎖運算功能,B機待機,A機出現(xiàn)故障時自動(或人工)切換到B機,B機執(zhí)行聯(lián)鎖運算。三取二冗余:三CPU模塊同時執(zhí)行聯(lián)鎖運算(輸入、運算結(jié)果進行比較,對比較不一致的CPU進行屏蔽)。二乘二取二冗余:主、備機均采用雙機比較,主機比較不一致由備機接管主機執(zhí)行聯(lián)鎖運算功能。是目前最常用的一種聯(lián)鎖主機制式。輸入CPU1CPU1’比較器一致/不一致輸出N至1開關(guān)輸出CPU2CPU2’比較器一致/不一致輸出系統(tǒng)軟件的可靠性和安全性技術(shù):軟件冗余,如:聯(lián)鎖機采用多重軟件。如采用兩套不同的聯(lián)鎖軟件,進行校核。信息冗余,如:對道岔表示(DBJ和FBJ)前后接點均采集,根據(jù)前后接點來確定道岔實際位置。對涉安信息采用安全性編碼,如:1→01010101 0→10101010校核:如將聯(lián)鎖機下發(fā)的輸出和驅(qū)動板下發(fā)的實際輸出進行校核,不一致則停止輸出或(并)報警。故障檢測和診斷程序通過故障檢測和診斷程序,判斷是否出現(xiàn)硬件或軟件故障。軟件認(rèn)證、現(xiàn)場聯(lián)鎖試驗對新型聯(lián)鎖系統(tǒng),聯(lián)鎖軟件必須通過相關(guān)部門認(rèn)證。對新型聯(lián)鎖系統(tǒng),聯(lián)鎖硬件必須通過電磁兼容實驗。任何一套計算機聯(lián)鎖系統(tǒng),進行現(xiàn)場開通時,必須通過電務(wù)部門的現(xiàn)場聯(lián)鎖實驗(接入室外設(shè)備之前,通過軌道測試盤模擬走車過程來進行實驗)。聯(lián)鎖實驗通過后方能投入使用。輸入/輸出接口的故障-安全措施故障-安全輸入接口:故障-安全輸入接口必須做到:①采用光電隔離技術(shù),以便有效地抑制接點輸入電路的電磁干擾。②采用靜態(tài)輸入或動態(tài)輸入方式,以便有效地實現(xiàn)故障-安全原則。故障-安全輸出接口:一般采用動態(tài)驅(qū)動:代碼→動/靜態(tài)變換電路:將計算機輸出的代碼轉(zhuǎn)換成脈沖序列;動/靜態(tài)→電平變換電路:脈沖序列轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的高電平來帶動繼電器動作。其它故障-安全性技術(shù):室內(nèi)-室外設(shè)備之間設(shè)置防雷單元,防止雷擊造成室內(nèi)設(shè)備的癱瘓;室內(nèi)設(shè)備均進行安全接地。使XJ吸起時驅(qū)動板輸出的波形:使XJ落下時驅(qū)動板無輸出:第五節(jié)典型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)TYJL-II型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)雙機熱備結(jié)構(gòu)(單片機)雙套聯(lián)鎖程序比較上位機上位機聯(lián)鎖機(A機)繼電器驅(qū)動輸出安全信息采集聯(lián)鎖機(B機)繼電器驅(qū)動輸出安全信息采集維修機微機監(jiān)測調(diào)度監(jiān)督系統(tǒng)繼電器電路TYJL-TR9型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)三模冗余結(jié)構(gòu)(PLC)關(guān)鍵部件安全性高通過德國安全5級認(rèn)證上位機上位機維修機微機監(jiān)測調(diào)度監(jiān)督系統(tǒng)繼電器電路I/O板通信板電源CPUCPUCPU電

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