城市軌道交通聯(lián)鎖系統(tǒng)維護（第2版）項目4任務(wù)3復(fù)習(xí)思考題及答案

項目4任務(wù)3復(fù)習(xí)思考題及答案33.VPI型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)故障——安全設(shè)計采取了哪些技術(shù)？答：VPI型計算機系統(tǒng)對微處理器采用了“反應(yīng)故障-安全”、“組合故障-安全”和“固有故障-安全”技術(shù)，使微處理器產(chǎn)品具有“故障-安全”特性。（1）“反應(yīng)故障-安全”技術(shù)是基于系統(tǒng)的控制和防護部分是完全獨立的兩部分硬件，硬件功能不同，軟件也不同。在聯(lián)鎖運算采用二取二的基礎(chǔ)上，通道一和通道二每執(zhí)行一行程序，均分別構(gòu)成校核字的一部分被實時的送到獨立的安全校驗板進行校核，以監(jiān)督系統(tǒng)完好，保證每行程序均得到正確執(zhí)行。安全校驗板對各安全型輸出端口進行實時動態(tài)校核（校核周期為50ms），確保防護電路能在系統(tǒng)可能發(fā)生錯誤輸出之前即切斷輸出通道的電流，以實現(xiàn)故障-安全目的。反應(yīng)故障-安全技術(shù)的前提是由快速的故障檢測和對任何危險失效進行避錯來保證它的安全（例如通過編碼、多版軟件比較、或通過連續(xù)的測試）。（2）“組合故障-安全”技術(shù)是基于VPI聯(lián)鎖機從硬件上分通道一和通道二兩部分進行聯(lián)鎖運算。對同一信號設(shè)備，在通道一和通道二中采用了獨立相異的二組編碼來表示，運行各自獨立的軟件，使聯(lián)鎖機從硬件到軟件均構(gòu)成二取二的“組合故障-安全”體系結(jié)構(gòu)。在同一通道的不同部件，其功能是相同的，其軟硬件設(shè)計也是相同的，可避免由于不同模塊之間共模故障錯誤或不同步造成的危險性輸出結(jié)果。（3）“固有故障-安全”技術(shù)是在假定單個部件所有可信的失效模式均無危險的情況下，允許一個安全性功能由一個單獨部件來執(zhí)行?！肮逃泄收?安全”技術(shù)一般只用在計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的個別關(guān)鍵模塊中。VPI計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)采用了多重故障-安全保證措施，綜合運用了“反應(yīng)故障-安全”、“組合故障-安全”和“固有故障-安全”技術(shù)。34.VPI計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成是什么？簡述每個子系統(tǒng)的作用。答：VPI計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)由聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)（IPS）、人機界面子系統(tǒng)（MMI）、診斷維護子系統(tǒng)(SDM)、冗余網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（RNET）、電源子系統(tǒng)、值班員臺子系統(tǒng)(GPC)等六個子系統(tǒng)組成。（1）聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)（IPS）是整個聯(lián)鎖系統(tǒng)的核心，它執(zhí)行各種與聯(lián)鎖相關(guān)的邏輯操作，聯(lián)鎖機采用雙機熱備的配置，主用系統(tǒng)和備用系統(tǒng)分別執(zhí)行相同進程，并經(jīng)同步檢查，確保主備系統(tǒng)同步工作，實現(xiàn)熱備冗余。（2）人機界面子系統(tǒng)（MMI）提供了VPI系統(tǒng)與用戶之間的人機接口，它采用彩色顯示器作為系統(tǒng)的表示設(shè)備，用鼠標等操作工具辦理各種作業(yè)。它發(fā)送控制命令和接收現(xiàn)場表示信息；在MMI之間、MMI與SDM子系統(tǒng)和仿真測試系統(tǒng)之間通過高速網(wǎng)絡(luò)交換信息；完成非安全聯(lián)鎖邏輯功能（如選路判斷、表示等）；道岔動作電流的數(shù)字顯示；通過串口或網(wǎng)絡(luò)提供VPI系統(tǒng)與ATS交換信息的接口；用戶所要求的其它表示與報警功能。（3）診斷維護子系統(tǒng)（SDM）主要完成聯(lián)鎖子系統(tǒng)系統(tǒng)診斷維護及接口設(shè)備在線監(jiān)測和記錄功能，可定位聯(lián)鎖機故障板卡和故障原因，由工業(yè)控制計算機、彩色顯示器、激光打印機、鼠標、鍵盤等設(shè)備組成。（4）冗余網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（RNET）采用基于高速交換機的以太網(wǎng)冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，完成所有計算機之間（MM主備機、系統(tǒng)維護臺、值班員臺、遠程診斷）的數(shù)據(jù)通信。（5）電源子系統(tǒng)，來自電源屏的單相交流電經(jīng)過二級電源防雷后輸入在線式UPS，UPS輸出凈化220V交流電，經(jīng)過電源柜配電端子排供給VPI各子系統(tǒng)。為了保證聯(lián)鎖系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作，VPI系統(tǒng)采用了雙UPS的供電方式。（6）值班員臺子系統(tǒng)(GPC)可按照站場要求選配，只具備MMI子系統(tǒng)的監(jiān)視功能而不具備操作功能。35.IPS子系統(tǒng)配置了哪些電路板？各電路板的作用是什么？答：IPS子系統(tǒng)配置了中央處理單元（CPU/PD1板）、安全校驗板（VPS）、輸入輸出總線接口板（I/OBUS1）、輸入輸出總線緩沖板（I/OBE）、以及安全型輸入（VIB）和安全型輸出板（VOB）。中央處理單元（CPU/PD1板）：是整個聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全核心之一。它執(zhí)行各種與聯(lián)鎖相關(guān)的邏輯操作，包括輸入輸出地址，方程式求解和輸出狀態(tài)預(yù)校驗；完成聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)的安全型通信，與其余子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信；將系統(tǒng)啟動的信息及故障信息傳送給系統(tǒng)維護子系統(tǒng)等。安全校驗板（VPS）：是VPI系統(tǒng)動態(tài)的安全監(jiān)視器，它與CPU/PD1板一起，構(gòu)成VPI的安全檢查核心。VPS在精確的周期間隔內(nèi)接收一組經(jīng)編碼的校驗信息，當且僅當校驗信息正確，VPS輸出一個安全的數(shù)字信號，用于驅(qū)動一個安全型繼電器，在任何出錯的條件下（硬件錯誤、噪聲干擾等等）安全繼電器均可靠切斷VPI的安全電源輸出。輸入輸出總線接口板（I/OBUS1）：是CPU/PD1板和輸入輸出板交換信息的通道，采集輸入板狀態(tài)、控制輸出板的輸出、傳送輸出口狀態(tài)校驗信息的功能，為輸入板的測試數(shù)據(jù)和輸出板的端口校驗數(shù)據(jù)提供存儲空間；同時它也包含邏輯和時序電路，以控制輸出端口的連續(xù)校驗。輸入輸出總線緩沖板（I/OBE）：主要實現(xiàn)差分接受及緩沖的功能，與采用差分驅(qū)動的方式的I/OBUS1板配合，共同完成系統(tǒng)對輸入輸出的控制。安全型輸入（VIB）：能安全地檢測每一個輸入的狀態(tài)，每個安全輸入板包含有16個安全輸入口，16路輸入每路輸入均有一個LED指示燈，在輸入接通時，指示燈亮。安全型輸出板（VOB）：能安全確定每一個輸出狀態(tài)都符合聯(lián)鎖的當前邏輯條件。每個安全輸出板包含16個安全輸出口，每個輸出端口對應(yīng)設(shè)置指示燈。CPU/PD1板通過VOB板產(chǎn)生輸出信號，驅(qū)動接口設(shè)備，同時被安全校核電路用來驗證輸出狀態(tài)，實時檢測VOB板輸出的正確性，輸出與實際驅(qū)動的一致性。36.CPU/PD1板上有哪些通信接口？各有什么作用？答：每塊CPU/PD1板上有以太網(wǎng)口，聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)通過以太網(wǎng)口接入冗余網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)與MMI子系統(tǒng)、GPC子系統(tǒng)和SDM子系統(tǒng)的信息交換。每塊CPU/PD1板上有高速串口、普通串口和CAN口。2個高速串口完成聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)A、B機之間的安全型數(shù)據(jù)的通信。普通串口用于SDM子系統(tǒng)讀取聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)CPU啟動過程中的自檢關(guān)鍵點信息，從而判斷系統(tǒng)是否正常。并口是用來插軟件檢查塊，進行仿真測試。CAN口空置，以便功能擴展時使用。37.能說說VPI計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的冗余結(jié)構(gòu)嗎？答：VPI系統(tǒng)采用雙機熱冗余的IPS、N+1熱備MMI、雙網(wǎng)熱備通信，采用邏輯上環(huán)網(wǎng)連接以及冗余電源子系統(tǒng)，采用模塊隔離技術(shù)，各子系統(tǒng)內(nèi)部切換不影響其它子系統(tǒng)正常工作。VPI系統(tǒng)有完整冗余結(jié)構(gòu)，它有兩套獨立的系統(tǒng)板和輸入/輸出板。主備聯(lián)鎖機通過高速網(wǎng)絡(luò)口與MMI系統(tǒng)連接，系統(tǒng)按動態(tài)冗余的原則設(shè)計，主用系統(tǒng)和備用系統(tǒng)分別執(zhí)行同一工作，并經(jīng)同步檢查，確保主備系統(tǒng)同步工作，實現(xiàn)熱備冗余。雙機切換邏輯由聯(lián)鎖機完成，轉(zhuǎn)換電路可手動或自動完成切換。兩個VPI系統(tǒng)都能接收到來自MMI的控制命令。在一般情況下，MMI分別呼叫主備聯(lián)鎖機，如果此時，主備聯(lián)鎖機均正常工作，主備聯(lián)鎖機的CPU/PD1板能收到控制命令，命令在輸入聯(lián)鎖機之前，進行表決，如果兩個控制命令一致，則分別送入安全處理系統(tǒng)；如果不一致，則以主用聯(lián)鎖機所接收的命令為準；假如雙機的同步表決通道通信中斷，則以各自所接收的控制命令為準。在接收MMI的控制命令的同時，主備聯(lián)鎖機將各自的表示送往MMI，但MMI將來自備用設(shè)備的表示信息過濾掉，只顯示主用設(shè)備的狀態(tài)，只有在必要時，才能由人工選看備用設(shè)備狀態(tài)。安全輸入的連接與同一接口繼電器并行連接，安全輸出參數(shù)在系統(tǒng)切換時主備系統(tǒng)進行內(nèi)部互相參照檢查。安全輸出與每個接口繼電器兩線圈中的一個線圈相連接。但是只有主用系統(tǒng)能驅(qū)動接口繼電器，而備用系統(tǒng)不能驅(qū)動接口繼電器。38.MMI界面的站場圖窗口顯示哪些信息？答：MMI界面由站場圖窗口、操作輸入窗口、信息提示窗口組成。站場圖窗口顯示以下信息：信號機的狀態(tài)表示；道岔位置表示；進路的鎖閉狀態(tài)表示；軌道及道岔區(qū)段的占用表示；反映進路控制過程的其它必要表示；非進路調(diào)車、局部控制以及與其它系統(tǒng)聯(lián)系的相應(yīng)表示；主要設(shè)備和必要設(shè)備的報警。操作輸入窗口顯示以下信息：行車值班員通過操作輸入窗口可以進行排列進路、取消進路、重復(fù)開放信號、延時解鎖進路、操縱道岔、單獨鎖閉/解鎖道岔、關(guān)閉信號、事故解鎖區(qū)段、辦理引導(dǎo)進路、引導(dǎo)總鎖閉、封鎖信號設(shè)備的操作以及其它要求的有關(guān)操作。信息提示窗口中記錄了操作員進行的各種操作。操作員可以選擇顯示和隱藏信息提示窗口。當操作員辦理了MMI能識別的非法操作時，信息提示窗口自動彈出，并用紅色字體給出提示。39.SDM子系統(tǒng)診斷維護內(nèi)容包括什么？答：SDM作為VPI系統(tǒng)的子系統(tǒng)，主要完成系統(tǒng)診斷維護及接口設(shè)備在線監(jiān)測和記錄功能，SDM診斷維護內(nèi)容包括：（1）在線監(jiān)測IPS的工作狀態(tài)，診斷并記錄1個月或1年（可選）內(nèi)的工作正常與故障信息。（2）在線監(jiān)測冗余網(wǎng)絡(luò)的運行狀態(tài)，包括雙網(wǎng)和網(wǎng)上各節(jié)點的連接工作狀態(tài)。當網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障或某個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點不正常工作時，發(fā)出報警信息，并作記錄。（3）記錄值班員對MMI的各種操作，記錄始、終端及鉛封按鈕操作的時間和次數(shù)，并可以在1個月或1年內(nèi)按時間先后次序查詢。（4）記錄MMI上的各種站場表示狀態(tài)，并可以回放1個月或1年內(nèi)的MMI站場信息。（5）在線顯示并記錄1個月或1年內(nèi)的輸入、輸出碼位信息。（6）對所測試數(shù)據(jù)隨時儲存，并可根據(jù)需要回放。40.簡述VPI計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)供電配置，并畫出系統(tǒng)供電配置圖。答：VPI計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)接受來自電源屏的單相交流電經(jīng)過二級電源防雷后輸入在線式雙UPS供電，UPS輸出凈化220V交流電，經(jīng)過電源柜配電端子排供給VPI各子系統(tǒng)。正常情況下，UPSA為聯(lián)鎖A系供電，UPSB為聯(lián)鎖B系供電。當其中一個UPS故障時，該路電源將自動切換至由電源屏直接供電,并且同時在MMI和SDM上給出故障報警提示。VPI系統(tǒng)電源配置如教材P246圖4-55所示。41.VPI計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)如何采集繼電器信息？以道岔采集接口電路為例說明。VPI系統(tǒng)采集道岔的狀態(tài)，是采用安全型偏極繼電器接點實現(xiàn)計算機聯(lián)鎖設(shè)備與現(xiàn)場設(shè)備的電路銜接和安全隔離。聯(lián)鎖機A機、B機分別采集對應(yīng)道岔的DBJ或者FBJ的前接點來判斷道岔的當前狀態(tài)，為IPS的聯(lián)鎖邏輯運算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。42.VPI計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)如何驅(qū)動繼電器？以道岔驅(qū)動接口電路為例說明。VPI系統(tǒng)驅(qū)動道岔，是采用驅(qū)動安全型偏極繼電器線圈來實現(xiàn)計算機聯(lián)鎖設(shè)備與現(xiàn)場設(shè)備的電路銜接和安全隔離。如教材P248圖4-58所示，每組道岔設(shè)一個道岔允許操縱繼電器DCYCJ。用DCYCJ的一組前接點接在道岔啟動電路的KZ回路中。DCYCJ平時處于落下狀態(tài)。轉(zhuǎn)換道岔時，若該道岔區(qū)段在解鎖狀態(tài),計算機輸出道岔操縱命令的同時輸出DCYCJ吸起命令,聯(lián)鎖機A機、B機分別在條件滿足的條件下，驅(qū)動對應(yīng)道岔的DCJ或者FCJ的后圈和前圈來操作道岔動作，轉(zhuǎn)換到進路所需狀態(tài)。。道岔轉(zhuǎn)換到位后，計算機停止DCYCJ輸出，DCYCJ落下。道岔因故在規(guī)定轉(zhuǎn)換時間內(nèi)不能轉(zhuǎn)換到位時，微機在停止定操或反操輸出命令輸出的同時，停止DCYCJ的輸出命令，DCYCJ落下。43.簡述VPI計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的接口有哪些？用哪種類型的通信方式？答：VPI計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的接口有以下幾類：（1）VPI系統(tǒng)與室外信號設(shè)備的接口，聯(lián)鎖機通過驅(qū)動安全型繼電器和采集安全型繼電器接點與繼電電路接口，來實現(xiàn)與室外信號設(shè)備的電路銜接和安全隔離。（2）聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)（IPS）與MMI子系統(tǒng)、GPC子系統(tǒng)和SDM子系統(tǒng)的接口通過冗余的以太網(wǎng)，實現(xiàn)信息交換。（3）聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)A、B機之間的通信通過高速串口實現(xiàn)。（4）SDM子系統(tǒng)讀取聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)CPU啟動過程中的自檢關(guān)鍵點信息通過普通串口實現(xiàn)。（5）VPI機柜至UPS通過環(huán)接至每個VPI機柜零層電源端子實現(xiàn)連接。（6）VPI系統(tǒng)通過以太網(wǎng)實現(xiàn)和ATS的接口，保證兩個系統(tǒng)的完全獨立性。（7）VPI系統(tǒng)通過串口（232/422通信）實現(xiàn)和MMS系統(tǒng)通信并提供給MMS所需開關(guān)量信息。44.VPI計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)維護前，應(yīng)該做好哪些檢查準備工作？答：VPI計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)在進行系統(tǒng)維護時,首先應(yīng)該檢查以下內(nèi)容:（1）在各電路板的電壓測試點上測量到的電壓值必須在4.85V和5.25V之間。（2）I/OBE板插有正確的鑒別芯片，電路板插在正確的槽道上；（3）VIB板插有正確的“SIGNATURE”，電路板插在正確的槽道上；（4）VOB板插有正確的“位置鑒別芯片”，電路板插在正確的槽道上；（5）供給VPS板的12V電源必須在9.0V和16.0V之間；CPU/PD1板上的應(yīng)用芯片里的數(shù)據(jù)是最新版本。45.如何判斷電路板的故障？答：VPI系統(tǒng)的電路板的故障診斷可以有以下幾種方法：（1）觀察印制電路板的LED燈。每塊PC板的面板上有許多表示燈,這些表示燈能夠用于判斷PC板的故障。有經(jīng)驗的維修人員,根據(jù)VPI系統(tǒng)內(nèi)表示燈的不同狀態(tài)能很快指出故障的PC板。（2）將手持式終端連接到CPU/PD1板上診斷。（3）通過系統(tǒng)維護臺來診斷。系統(tǒng)維護臺可用來查詢系統(tǒng)運行狀態(tài)，獲得較詳細的故障信息；或者用來查詢布爾邏輯參數(shù)的結(jié)果和輸出狀態(tài),讀出輸入結(jié)果或許多其他系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)。46.簡述CPU/PD1板的更換步驟。答：CPU/PD1板更換步驟如下：（1）關(guān)閉系統(tǒng)電源。（2）拔出故障電路板。（3）拔出板上系統(tǒng)芯片和應(yīng)用芯片。（4）備用板安裝系統(tǒng)芯片和應(yīng)用芯片。（5）檢查備用板上跳線和開關(guān)的位置是否與被更換板一致。（6）