1、實驗名稱：計算機聯鎖及軟件設計實驗學 院：電子信息工程學院專 業：自動化（信號）1201小組成員：蔣司琪 黃濤孫昊天 孟琦任課教師： 張文靜 2015 年 6 月 10 日實驗二：典型小站的聯鎖系統總體設計實驗要求：根據所給站場設計一套計算機聯鎖系統，要求完成以下工作：1、 分析站場的基本作業需求2、 設計一套符合當前主流技術的計算機聯鎖系統，要求采用雙機熱備模式，上下位機分離，采用繼電器接口，確定接口組合及其數量。3、 說明各組成部分所采用的主要技術和功能。實驗設計：一、 站場的基本作業需求：站場作業分為：列車作業、調車作業和轉場作業三種。1. 列車作業包括列車發車作業、列車接車作業和列車通

2、過作業。列車發車作業：辦理列車由股道向區間發車。列車接車作業：將列車由區間接入股道。分為正線接車和側線接車。因設備故障不能辦理正常的接車作業或由非接車線路接車時，應該辦理引導接車作業。列車經由股道不停車通過車站。2. 調車作業：在車站站場內進行的機車出入庫、轉線、車列解體、列車編組、摘掛以及取送車等作業。3. 轉場作業：包括列車轉場作業和機車車輛轉場作業。在所給站場中：接車作業：下行方向接車至1股道、至股道、至3股道；上行方向接車至1股道、至股道、至3股道。共6條接車進路。發車作業：由1股道、股道、3股道分別發車上行或者下行，共6條發車進路。調車進路：由D1至D4、由D1分別至1股道、至股道、

3、至3股道、由D2分別至1股道、至股道、至3股道，共7條調車進路。二、 聯鎖系統的設計：納入維規的9種計算機聯鎖系統，TYJL-（鐵科研）、DS6-11（北京通號公司）、VPI（卡斯柯）CIS-1（卡斯柯）、JD-1A（北京交大）五種為雙機熱備結構，TYJL-ECC、TYJL-TR9兩種為三取二容錯結構，DS6-K5B、EI32-JD兩種為二乘二取二結構，以及維規公布實施后，取得“行政許可”的TYJL-ADX、TYJL-兩種也為二乘二取二計算機聯鎖系統。目前，高鐵線路上運用的計算機主流產品為DS6-K5B型計算機聯鎖系統及EI32-JD型計算機聯鎖系統，在本實驗中我們采用DS6-K5B型計算機聯

4、鎖系統.DS6-K5B型計算機聯鎖是通號設計院與日本京三制作所聯合開發的一套用于車站信號聯鎖控制的系統。該系統的核心硬件聯鎖機和輸入輸出電路采用京三公司的K5B型產品。該產品所有涉及到安全信息處理和傳輸的部件均按照“故障-安全”原則采取了2重系結構設計。DS6-K5B計算機聯鎖系統由控制臺、聯鎖機、電務維修機、輸入輸出接口和電源五個部分組成。系統配置示意圖如下：各部分功能分區如下：根據車站連鎖控制的層次結構：DS6-K5B型計算機聯鎖系統采用了采用雙機熱備模式，上下位機分離，采用繼電器接口。三、 接口組合及數量：分析：一個組合可以放10個繼電器。對于信號機：進站信號機點燈電路中有13個繼電器：

5、控制信號顯示作用的繼電器共有5個：列車信號繼電器LXJ、引導信號繼電器YXJ、正線信號繼電器ZXJ、通過信號繼電器TXJ、綠黃信號繼電器LUXJ。監督信號機燈泡燈絲的繼電器有2個：燈絲繼電器DJ、2DJ。燈絲轉換繼電器共5個：UDZJ、LDZJ、HDZJ、2UDZJ、YBDZJ。另外，還有1個列車信號復示繼電器LXJF。因此，每架進站信號機的接口電路共有13個繼電器。出站信號機有5個繼電器：控制顯示作用的繼電器共有4個：列車信號繼電器LXJ、主信號繼電器ZXJ、第二離去繼電器2LQJ、調車信號繼電器DXJ。監督信號機燈泡燈絲的繼電器有2個：燈絲繼電器DJ、第二燈絲繼電器2DJ。燈絲轉換繼電器4

6、個。列車信號復示繼電器LXJF1個。因此，每架出站信號機的接口電路共有11個繼電器。調車信號機有2個繼電器：控制顯示作用的信號機有1個：調車信號繼電器DXJ。監督燈絲狀態的繼電器有1個：燈絲繼電器DJ。因此，每架調車信號機的接口電路共有2個繼電器。圖中：進站信號機組合：2個進站信號機 26個繼電器出站信號機組合：6個出站信號機 66個繼電器調車信號機組合：3個調車信號機 6個繼電器預告信號機組合：2個預告信號機對于道岔，每個四線制道岔接口電路中有7個繼電器：若采用四線制道岔控制電路，則：每個道岔的道岔啟動電路中共有5個繼電器：鎖閉繼電器SJ、第一道岔啟動繼電器1DQJ、第二道岔啟動繼電器2DQ

7、J、定位操作繼電器DCJ、反位操作繼電器FCJ；每個道岔的表示電路中共有2個繼電器：定位表示繼電器DBJ、反位表示繼電器FBJ。因此，每個道岔繼電器接口電路共有7個繼電器。圖中：有五個道岔 共35個繼電器對于軌道電路： 無分支軌道電路：在股道或無岔區段上裝設的軌道電路為無分支軌道電路，每段無分支軌道電路上只有1個繼電器：軌道繼電器GJ。有分支軌道電路：采用一送多受并聯式軌道電路。一送兩受：有1個主軌道繼電器DGJ、1個分支軌道繼電器DGJ1，共兩個繼電器。一送三受：有1個主軌道繼電器DGJ、2個分支軌道繼電器DGJ1、DGJ2，共3個繼電器。圖中：有13個區段：9個無分支軌道電路： 9個繼電器

8、三個一送兩受軌道電路： 6個繼電器一個一送三受軌道電路： 3個繼電器綜上所述：需要信號機繼電器接口11個、道岔繼電器接口電路5個、軌道電路繼電器接口電路13個，共需要151個繼電器。四、 各部分技術及功能：一、各組成部分：DS6-K5B計算機聯鎖系統由控制臺、聯鎖機、電務維修機、輸入輸出接口和電源五個部分組成。（一）控制臺1、控制臺是系統的人機界面，其由控顯A、B雙機，車站值班員辦理行車作業的操作和顯示設備組成。操作設備一般選擇鼠標，顯示設備一般選用圖形顯示器。2、每一臺控顯機安裝了兩個采用光纜連接的串行通信接口板（INIO卡），用于同聯鎖機的2重系通信?？仫@雙機的工作方式為雙機熱備。3、每一

9、臺控顯機配備專用CTC通信接口，具有與分散自律型調度集中系統結合的功能。（二）聯鎖機聯鎖機由聯鎖邏輯部和前置通信機兩部分構成，其中聯鎖邏輯部用來實現基本聯鎖功能運算，前置通信機主要用來與外部系統（TCC或RBC）建立鏈接和安全校驗處理。聯鎖邏輯部和前置通信機之間通過125Mbit/sLAN組成一個內部閉環網絡，實現信息交互。DS6-K5B的聯鎖雙機（1系和2系）安裝在一個800×330mm的機架內。兩系的組成完全相同。每一系由IPU6電源板、F486-4聯鎖CPU板，FSIO1電子終端接口板，FSIO2電子終端通信擴展接口板、125Mbit/sLAN通信板五塊電路板組成。每一系的機架

10、有兩個空閑插槽，需要時可插入與其他系統通信的接口板（如CTC系統通信用OPU板等）。各板之間通過VME總線互連。聯鎖1系電源和聯鎖2系電源是兩個輸入直流24V，輸出直流5V 的DC/DC電源。用于分別向聯鎖1系和聯鎖2系的邏輯電路提供5V電源。1、F486-4板F486-4是聯鎖機的主CPU板。兩重系每一系各有一塊F486-4板。安裝在聯鎖機架每一系左邊第一個槽位（正面）。 F486-4 的功能：完成聯鎖邏輯運算，兩重系間通信及切換控制，兩重系一致性檢查、系統的故障檢測及報警，異常時停止動作。 板上的ROM存儲系統管理程序。每次聯鎖機加電需從IC卡讀入聯鎖程序和站場數據，存儲在RAM中。2、F

11、SIO板FSIO板式聯鎖機與控顯機、監控機以及電子終端之間的通信接口板。安裝在聯鎖機的第三槽位，每塊FSIO板只有三條與電子終端連接的回線，如不夠可以在第四槽位再插入一塊FSIO板，但板內地址設置與第一塊板不同。板上ROM固化有通信程序。（三）電務維護臺1、電務維護臺設備包括檢測機、通信檢測機、鍵盤、顯示器、KVM切換器等；每套電務維護臺配備專用傳輸通道與集中監測系統通信。2、監測機和通信監測機針對聯鎖系統的相關命令和操作進行記錄。監測機、通信監測機內均安裝有兩個采用光纜連接的串行通信接口板（INIO板），分別用于與聯鎖機2重系和前置通信機2重系通信，從聯鎖雙機和前置通信機取得聯鎖的系統維護信

12、息。3、電務維護人員可以通過鍵盤，顯示器，查詢或輸出各類監測信息。（四）電子終端ET在DS6-K5B系統中，表示信息輸入和控制輸出接口電路稱為“電子終端”，用“ET”表示。電子終端是采用故障-安全型雙CPU（FSCPU）構成的智能控制器，其輸出電路按故障倒向安全的原則設計，輸入采集電路通過有效的自檢測功能，能夠檢測出輸入電路故障，保證輸入信息的安全性。因此輸出驅動和輸入采集均采用靜態方式，直接驅動安全繼電器。簡化接口電路設計，方便系統維護。電子終端也是2重系統結構，安裝ET機籠內。每個ET機架內安裝一對ET LINE通信模塊，并用兩根兩芯光纜與聯鎖2系的TLIO接口的一個ET LINE線路連接

13、。每個ET機籠內可安裝五對電子終端（ET-PIO），每個電子終端帶有32路輸入和32路輸出、最多可以連接三個ET機架。（五）電源1、DS6-K5B計算機系統要求信號電源屏經隔離變壓器單獨提供一路單相交流220V電源。從電源屏來的220V電源送到DS6-K5B的電源柜。經過UPS后向計算機設備供電。2控顯機、監測機及控制臺顯示器等設備使用UPS輸出的220V電源。3、K5B的聯鎖機和ET-PIO采用兩路直流24V電源供電。第一路稱為邏輯24V電源（L24）。此電源經K5B內部的DC-DC變換，產生邏輯電路工作所需的5V電源。第二路稱為接口24V電源（I24）。供輸出接口驅動繼電器和輸入接口采集繼

14、電器狀態。 控制臺 顯示器監測機控顯B機控顯A機 聯鎖機1系邏輯DC24VUPS電源 信號電源屏 L24聯鎖機2系 220V PIO邏輯電路 + PIO - I/O電路 - +接口DC24V I24 DS6-K5B電源系統圖在組合架上，所有受計算機控制的繼電器用的24V電源，均由計算機系統的I24V電源供電。在組合架上，不受計算機控制的繼電器的電源仍使用信號電源屏電源。1、計算機輸出電路送出24V+。經過繼電器線圈，環成公共回線，回到I24V。 2、計算機采集的繼電器接點組的中間接點連接到I24V+。經過采集接點組的前接點或后接點回到計算機輸入電路。3、供K5B設備的兩路24V電源，安裝在計算

15、機系統的電源柜內。每一路24V電源均由三個AC-DC開關穩壓電源模塊組成。其中兩個模塊在線工作互為熱備，可自動切換。另一個模塊為冷備份。4、電源柜輸出的兩路直流24V分別送到聯鎖柜和電子終端柜底部的濾波器盒（NFB-BOX）的8柱端子板8P-A上。經過NFB-BOX前面板上空氣開關進入濾波器。通過濾波器輸出的24V電源連接到10柱端子板10P-A上。 5、邏輯24V（L24V）從10P-A（1、2端為24V+，3、4端為24V-）接到電源總線1（POWER BUS 1）。6、接口24V（I24V）從10P-A（5、6、7端為24V+，8、9、10端為24V-）接到電源總線2（POWER BIUS 2）。電源總線的1、3、5接“+”；2、4、6接“-”。二、關鍵技術：計算機聯鎖的關鍵技術有下： 硬件可靠性保障技術 (1)避錯技術 :防止和減少故障發生的技術 高可靠性元部件的選擇和降額使用環境防護設計:抗氣候環境設計、抗機械環境設計、電磁兼容性設計 質量控制:老化實驗和篩選 (2)容錯技術 :當系統的某一部分發生故障時仍使系統保持正常工作的技術故障掩蔽技術(靜態冗余技術)系統重組技術(動態冗余技術) 硬件安全性性保障技術 （1）鐵路信號的安全包括兩重含義 功能安全和故障-安全（2）安全側分配方