EI32-JD型計算機聯鎖系統第一頁，共55頁。主要內容一、EI32-JD型計算機聯鎖系統的結構二、EI32-JD型計算機聯鎖系統的主要特點三、EI32-JD型計算機聯鎖系統的組成及功能四、聯鎖機系統級的冗余結構五、EI32-JD型計算機聯鎖系統的倒機原理六、EI32-JD型計算機聯鎖系統的輸入-輸出電路及其安全保障七、EI32-JD型計算機聯鎖系統軟件八、EI32-JD型計算機聯鎖系統的維護第二頁，共55頁。一、EI32-JD型計算機聯鎖系統的結構EI32-JD型計算機聯鎖系統屬于分布式計算機控制系統，系統包括人機對話層（也稱操作表示層）、聯鎖運算層、執行層，系統體系結構如下圖所示：第三頁，共55頁。一、EI32-JD型計算機聯鎖系統的結構第四頁，共55頁。一、EI32-JD型計算機聯鎖系統的結構系統中包括的主要子系統有：操作表示機（即上位機）、聯鎖計算機、驅動采集機及驅動采集接口、控制臺相關設備（包括戰場屏幕顯示器、鼠標器、數字化儀、語音提示報警音箱、顯示驅動器等）、組合架、電務維修機及微機監測系統。第五頁，共55頁。二、EI32-JD型計算機聯鎖系統的主要特點1．聯鎖杌／驅動采集機硬件及驅動采集電路為日本信號株式會社產品，操作機(上位機)為工控機。2．聯鎖機為二乘二取二結構，分為I、Ⅱ系，各系內部為二取二結構，雙系互為熱備；即聯鎖機及驅采機均為雙系(雙硬件體系)冗余工作，雙系中每一單系均包括雙套計算機實時校核工作。每一單系中必須雙機工作一致才能對外輸出，實現全系統的高安全性。任一單系檢出故障均可立即導向備系工作，實現全系統的高可靠性。第六頁，共55頁。二、EI32-JD型計算機聯鎖系統的主要特點3．聯鎖系統中聯鎖功能和驅動采集功能分離，聯鎖系統由聯鎖層和執行層(驅動采集電路)組成。根據車站規模，每一冗余系可能包括一套驅動采集機或兩套驅動采集機。每套驅動采集機均為二乘二取二冗余結構。

4．單系為雙CPU結構，雙系各自獨立，具備自律功能。5．各聯鎖機和驅動采集機之間采用雙環光纜構成專用局域網，物理通道為雙倍冗余。第七頁，共55頁。二、EI32-JD型計算機聯鎖系統的主要特點6.每一繼電器輸出驅動的末級采用獨立電源隔離技術，驅動無極繼電器，防止因線路混線使繼電器誤動。7.操作表示機為雙機熱備結構。8.考慮了與調度集中自律機結合方案，支持設備集中和設備分散兩種制式。9.聯鎖系統可與微機監測系統一并設計。10.適用于區域聯鎖。聯鎖機和驅動采集機分離，使冗余結構更為靈活、合理，易于通過遠程連接實現分散控制、區域集中。第八頁，共55頁。三、EI32-JD型計算機聯鎖系統的組成及功能1．操作表示機操作表示機(俗稱上位機)和聯鎖計算機(包括驅動采集機)構成上下位控制的分層結構。操作表示機采用Pc系列工業控制計算機。根據系統具體配置和要求的不同可插入不同的電路板。CPU采用PnI或以上的處理器，向上兼容。操作表示機的主要作用是為車站值班員提供操作顯示界面。操作表示機從聯鎖計算機取得站場當前狀態，驅動站場屏幕顯示器、采集操作信息傳輸給聯鎖計算機、將當前聯鎖狀態信息傳輸給電務維修機和監測機。操作表示機為雙機熱備。設備的倒接無需人工干預，也不對正常行車造成干擾。操作表示機可支持單元拼裝式控制臺、數字化儀、鼠標器、顯示器等多種操作顯示工具。第九頁，共55頁。三、EI32-JD型計算機聯鎖系統的組成及功能2．聯鎖計算機聯鎖計算機簡稱聯鎖機，兩套共4個CPU構成二乘二取二容錯系統。聯鎖機采用E132型計算機聯鎖專用計算機。聯鎖機接收來自操作表示機傳來的操作命令、接收驅動采集機傳來的室外信號設備狀態、進行聯鎖運算，向驅動采集機傳輸室外信號設備動作命令，同時向操作表示機傳輸表示信息。聯鎖計算機為安全型系統。第十頁，共55頁。三、EI32-JD型計算機聯鎖系統的組成及功能3．驅動采集計算機采用EI一32型計算機聯鎖系統系列產品，同為二乘二取二容錯結構。其作用為采集室外信號設備的狀態，驅動室外信號設備動作，為安全型系統。安全型驅動采集電路為驅動采集計算機(以下簡稱驅采機)的組成部分。其小型化的動態采集、輸出電路為其電路特色。第十一頁，共55頁。三、EI32-JD型計算機聯鎖系統的組成及功能4．驅動采集計算機執行層驅動采集計算機執行層為組合架，完成現場狀態信息的輸入和控制命令的輸出。組合架上安裝有信號點燈電路、道岔控制及表示電路、軌道繼電器、其他結合電路等繼電器電路。第十二頁，共55頁。四、聯鎖機系統級的冗余結構1．概述系統級冗余結構是指在計算機聯鎖發生故障時，能使計算機聯鎖繼續運行下去的設計方法。E132一JD型計算機聯鎖系統采用二乘二取二冗余結構。所謂二取二即在一套系統上集成雙套CPU系統。雙套系統嚴格同步，實時比較。只有雙機運行一致時才對外輸出或傳輸運算結果。第十三頁，共55頁。四、聯鎖機系統級的冗余結構“二乘”為上述雙機組合有兩組，可采用雙機熱備或并用方式。E132一JD型計算機輸入一輸出接口、驅動單元電路、電源均為雙套。在保證安全的基礎上，為提高系統的可靠性，操作表示機、通信網絡也采用雙套。操作表示機也實現了雙機熱備。第十四頁，共55頁。四、聯鎖機系統級的冗余結構2．二取二CPU電路二乘二取二計算機聯鎖核心部件——二取二安全型CPU板的電路結構。在該印制板上集成了完全相同的兩套計算機系統，包括時鐘、RAM、ROM和必要的接口電路，還集成了實現雙機校核的總線比較電路。CPU-A和CPU-B硬件完全相同，所裝軟件——包括系統軟件和應用軟件完全相同。正常情況下，A、B曰兩套CPU電路應當工作完全相同，此時，由該板驅動一個繼電器，稱作正常繼電器，只有正常繼電器接點閉合，才能給該板輸出部供電，形成真實的輸出，從硬件上保證設備的安全。第十五頁，共55頁。四、聯鎖機系統級的冗余結構二取二安全型CPU板的電路結構如圖第十六頁，共55頁。四、聯鎖機系統級的冗余結構EI-32型計算機聯鎖支持雙系熱備型冗余結構，如圖所示。每一系的任一處理部的單系——聯鎖機I系、Ⅱ系、驅采機I系、Ⅱ系即為雙機校核的CPU系統，因而它總體上是一個4機系統。第十七頁，共55頁。四、聯鎖機系統級的冗余結構雙系熱備方式的方式中，驅采機的I系和Ⅱ系均僅接收同一聯鎖機計算機發來的輸出信息，如聯鎖機I系的輸出或聯鎖機Ⅱ系的輸出，而聯鎖機另一系的輸出不予采納。也就是說，聯鎖機的雙系中存在主用系和備用系的區別。只有主系對外的輸出才被驅采機采納，備系的輸出雖然也被送到局域網上，但不被驅采機取用，而僅用于聯鎖機雙系之間的校驗。當聯鎖機的主系發生故障時，才自動地倒向備系。從這個意義上說，聯鎖機雙系之間采用的是雙系熱備的方式。在雙系熱備方式中，聯鎖兩系之間采用單線程操作系統實現應用軟件的數據同步。第十八頁，共55頁。四、聯鎖機系統級的冗余結構無論雙系熱備還是二重系方式，驅采機均同時工作，同時產生輸出，并且均以線圈并聯的方式連接到被驅動的繼電器上。因此，雙系熱備或二重系工作方式均為僅對聯鎖機而言，對于驅采機，雙系均以二重系并聯方式運行。E132-JD型計算機聯鎖采用了雙系熱備的工作方式，雖然驅動硬件及倒機電路不同于JD-IA型，但其倒機原理是完全一樣的，可以移植。第十九頁，共55頁。四、聯鎖機系統級的冗余結構4．倒機電路

輸入、輸出電路具有回讀檢測能力。當電路發生故障時，輸入輸出處理都具有自診斷功能，底層軟件給出故障報告，應用軟件予以判斷，決定是否切除本系或倒機。例如判斷輸出和回讀是否一致(和JD-IA型一樣)，輸入電路也同JD-IA型一樣，在采集的間隙進行部分電路的自診斷。

支持雙系切換的硬件電路(俗ys電路板)上安裝有數個小型的安全型繼電器，對各系的主CPU板及其軟件運轉正確性的判斷，最終驅動一組倒機繼電器，其狀態決定主系和備系。第二十頁，共55頁。四、聯鎖機系統級的冗余結構采用兩重系時，兩系的切換時間為300～500ms。實際上，E132-JD系統的雙系切換，本質上是輸入／輸出機對聯鎖機通過LAN傳來的主用信息的校核，從而輸入輸出部的輸出緩沖區從“根據原主機設置內容”切換到“根據當前主機設置內容”。

聯鎖機、驅采機的每一系均提供一個倒機切換板(俘yS板)，安裝有復位開關，允許通過對本機系統復位實現人工倒機。

VSYS板上安裝的各種繼電器均在設備面板上有指示燈，便于維護人員監督設備運行，輔助判斷故障。第二十一頁，共55頁。五、EI32-JD型計算機聯鎖系統的倒機原理

1．概述系統的聯鎖機采用4機構成互備的雙套冗余系統，稱為I、Ⅱ系。平時兩系同時接收操作表示機發來的控制信息和驅采機采集到的設備狀態，并據此進行聯鎖運算。平時只有I、Ⅱ系中的某一系聯鎖機作為主控機，只有主控機可向驅采機發出控制命令，可以對外輸出。另一系用作備機，備機只有聯機后，才能實現熱備。如主控系發生故障，備系在主控機脫機后，可自動升為主控系，即自動倒向備系運行。只有當主用系發生故障且備系完好時才能自動切換到備系，由備系接續工作。備系導向主控時，可保證現場聯鎖作業完全不受影響，無需電務人員介入。第二十二頁，共55頁。五、EI32-JD型計算機聯鎖系統的倒機原理2．基本倒機邏輯

本系統基本倒機邏輯遵從無主的原理，即兩套聯鎖系統地位相等，無主從之分。第一次開機時，先啟動的一系優先進入工作狀態，成為主控系(如I系)，后啟動的一系自動成為備系。如果工作中主控系發生故障，則自動由備系接替工作，此時Ⅱ系成為主控機。只要Ⅱ系不發生故障，無論I系是否修復，是否投入運轉，重新聯機，Ⅱ系都將一直工作下去，充當主控系的角色，而并不急于倒回I系。只有當Ⅱ系也發生了故障不宜繼續作為主控系工作時，才再次倒回I系。這樣做可避免I系修復后在兩臺機器都正常工作時發生無謂的倒機，增加不可靠度。第二十三頁，共55頁。五、EI32-JD型計算機聯鎖系統的倒機原理在計算機聯鎖系統運行的過程中，兩聯鎖系之間實時交換關鍵聯鎖信息和現場信號設備狀態信息，以保證兩聯鎖系之間的同步。在兩聯鎖系均聯機的情況下，由備系校核主控系發來的主控系關鍵聯鎖信息和現場信號設備狀態信息。一旦發現兩機信息不一致，則意味著兩系失去同步，此時暫停繼電器的對外輸出，直至重新恢復同步。第二十四頁，共55頁。五、EI32-JD型計算機聯鎖系統的倒機原理3．上電及倒機過程為保證安全，計算機聯鎖系統施工完畢，先啟動的一系上電后優先進入主控。為保證安全，此時令全場區段處于鎖閉狀態，要求車站值班員采用區段故障解鎖的方法逐段解鎖區段。為避免車站值班員操作過于繁瑣，本系統簡化了上電解鎖手續，車站值班員只需按壓“區段故障解鎖”按鈕，輸人口令，即可進入上電解鎖狀態，此后車站值班員只需連續按壓“區段故障解鎖”按鈕和各個軌道區段按鈕(用處于該區段的道岔名稱代替)即可逐段解鎖各個區段，不必重復輸入口令。第二十五頁，共55頁。五、EI32-JD型計算機聯鎖系統的倒機原理在此期間如果車站值班員辦理了其他的操作，則系統退出上電解鎖過程。如需恢復此過程，則需再次按壓“區段故障解鎖”按鈕，重新輸入口令，才可再次進入上電解鎖過程，直至所有區段都解鎖完畢。這種操作方式，即保證了上電后全場所有區段均處于鎖閉狀態以利安全，又避免了車站值班員操作過于繁瑣，使車站值班員在緊急狀態下可迅速恢復系統的正常功能。第二十六頁，共55頁。五、EI32-JD型計算機聯鎖系統的倒機原理另一系上電時，由于同時有一系作為主控系在正常運轉，這時再提出全場無作業的要求就不合理，且難以實現，對于大站甚至是不可能的。因此，在全系統已有一系以主控方式運行的情況下，另一作為備系的聯鎖機上電、自檢通過后，則可自動地在10S左右時間內從主控系取得站場聯鎖數據，自動地跟蹤主控系，與主控系取得同步，自動地投入運行，實現熱備。這一過程同樣不需要人工干預，也不必提出全場無作業的要求。在備系與主控系取得同步的過程中，不影響主控系的任何功能和性能，如果車站值班員不察看屏幕上的提示，則可能完全察覺不到此過程。這是本系統的特點之一。第二十七頁，共55頁。五、EI32-JD型計算機聯鎖系統的倒機原理備系從主控系取得站場當前全部的聯鎖數據后，必須經過試聯鎖過程，校核所取得數據的正確性。只有判定兩系的這些數據完全一致并與操作機取得通信聯系之后，才認為兩系的確取得了同步，可以開始聯機工作。只有這時，備系才可聯機，成為備系。也就是說，只有在這之后，如果主控系發生停機，備系才能夠真正地接替工作，實現倒機。第二十八頁，共55頁。五、EI32-JD型計算機聯鎖系統的倒機原理在主、備系同時運行的過程中，兩系通過各自的自檢和互檢，實時監測本系的完好性，一旦發生故障，則將發生倒機，發生故障的一系自動停機。如果故障系為備系，則停機后由主控系單機工作；如果故障發生在主控系，則由備系充任主系接替工作，實現倒機。第二十九頁，共55頁。六、輸入-輸出電路及其安全保障1．概述E132-JD型計算機聯鎖I／O的安全性保障如下：(1)處理部采用總線同步二重系的CPU。(2)采用FS—OS故障安全操作系統。(3)采用照查脈沖式的采集方式。(4)采用二重系比較輸出驅動方式。第三十頁，共55頁。六、輸入-輸出電路及其安全保障安全性輸入一輸出電路的核心是閉環工作原理，即要求各硬件模塊以及依賴各硬件模塊的控制命令和狀態采集傳遞均實現閉環，通過軟件使整個閉環系統運轉起來。輸入電路由計算機提供一個脈沖源，經現場繼電器接點讀回該脈沖信號即認為繼電器吸起；輸出電路在總線I／O環節和動態驅動環節設兩級回讀，避免地址尋址出錯并檢出故障。只要閉環環節中的任何一處發生故障，系統可立即診斷出來，并采取措施予以防護、記錄、報警，直至停機以保證安全。第三十一頁，共55頁。六、輸入-輸出電路及其安全保障系統安全性輸入一輸出電路的設計遵循動態工作原理，即所采用的安全性信息采集和安全性控制命令輸出電路均采用動態的輸入一輸出電路。電路中的任何一個器件發生故障，均可導致信息脈沖的中斷，從而使設備導向安全。本系統的動態電路均為內部電路，外部繼電器使用安全型無極繼電器。第三十二頁，共55頁。六、輸入-輸出電路及其安全保障為提高系統可維護性，縮短系統的故障維修時間，聯鎖機本身設計有專用的硬件診斷部件和程序，提供盡量全面的軟硬件自檢測、互檢測。檢測出的故障實時送往電務維修計算機顯示、記錄，并給出詳細、清晰的故障報告。第三十三頁，共55頁。六、輸入-輸出電路及其安全保障2．采集電路原理聯鎖機通過采集機箱的接口電路采集組合架上的繼電器接點狀態，下圖是安全性采集電路框圖。該電路從組合架引入接點閉合時的直流電壓，由軟件產生內部動態信號，形成對外部采集的開閉，形成采集的動態信號。該動態信號被采集到后分別送往A、B兩條總線，即采用雙套采集，分別通過LAN通信被CPU板的兩個CPU讀取，納入聯鎖運算。第三十四頁，共55頁。六、輸入-輸出電路及其安全保障第三十五頁，共55頁。六、輸入-輸出電路及其安全保障該系統采集板采集的動態信號的電壓范圍為DC21．6～26．4V，由驅采24V電源供出，可在內分線盤上與采集24V電源負極進行測量。一個采集機箱可插11塊采集電路板，每塊采集板有64路采集單元。某塊采集板某路采集的是哪個繼電器接點由接口信息表約定。采集板上端指示燈表明采集板是否正常工作，綠燈表示正常，紅燈表示有故障。第三十六頁，共55頁。六、輸入-輸出電路及其安全保障3．驅動電路原理

下圖是安全性輸出電路框圖。第三十七頁，共55頁。六、輸入-輸出電路及其安全保障該驅動板同時掛在雙CPU板的兩條總線上，為雙套驅動。只有在兩條總線上對其進行的I／O操作完全一致時，才能對外產生真實的輸出。動態驅動元件均在驅動機箱內，通過接13架驅動JWXC-1700型繼電器。

繼電器輸出的基本原理仍為動態原理。在電路內部設一個頻率發生器，通過動態轉換將頻率信號轉變為24V直流電平。

頻率發生器受CPU板正常繼電器的控制，如果正常繼電器接點斷開，則頻率發生器不工作，使故障導向安全。第三十八頁，共55頁。六、輸入-輸出電路及其安全保障該系統驅動板輸出的驅動電壓范圍為DC20～26V，由驅動24V電源供出，可在繼電器線圈上測量。系統驅動板工作正常時綠燈點亮，驅動板故障時紅燈點亮；有驅動信息時綠燈點亮，無驅動信息時滅燈。輸出電路每路提供兩條引出線(+24V、24V地)用以驅動繼電器。輸出電路和它所驅動的繼電器相互并聯，I系輸出的一對線和Ⅱ系輸出的一對線在物理上并聯。電路設計使得如果出現外界短路故障，不會燒毀輸出電路。第三十九頁，共55頁。六、輸入-輸出電路及其安全保障采用高頻動態驅動采集技術，使得電路的驅動采集單元小型化，驅動電平提高并更加穩定，減少了輸出延時。一個驅動機箱可插11塊驅動電路板，每塊驅動板有16路輸出。某塊驅動板某路驅動哪個繼電器由接口信息表約定。驅動板上端指示燈表明驅動板是否正常工作，綠燈表示正常，紅燈表示有故障。面板中間的指示燈(16個綠燈)，用以表明驅動電路是否有輸出。當某路有輸出時，對應位的指示燈點亮。第四十頁，共55頁。六、輸入-輸出電路及其安全保障4．雙斷驅動E132-JD系統最終的繼電器輸出實現了繼電器雙斷驅動。E132-JD系統的驅動繼電器電路為獨立的雙線方式，沒有共用回線，具有較高的防止混線誤動的能力，提高了系統的安全性。第四十一頁，共55頁。六、輸入-輸出電路及其安全保障5．與室外設備的結合E132一JD型計算機聯鎖系統適用于目前我國車站廣泛使用的各種定型室外設備，包括軌道電路、各種信號點燈電路以及道岔控制電路。作為室內、外設備的界面，目前仍采用安全型繼電器實現計算機設備和現場設備的結合，結合電路包括閉塞結合、駝峰結合、機務段、場間聯系、站問聯系、電碼化結合等。為保證安全，本系統設置SJ，各道岔啟動電路中串聯sJ的接點用以防護。第四十二頁，共55頁。六、輸入-輸出電路及其安全保障圖為計算機系統與室外信號設備的I／O界面。第四十三頁，共55頁。七、EI32-JD型計算機聯鎖系統軟件本系統的軟件采用簡單疊加的方式。特點如下：1．由日信公司提供必要的底層軟件，包括安全性專用實時操作系統Fs—OS、通信軟件、標準I／O驅動程序、標準時鐘等。涉及雙CPU系統之間的總線比較及同步判別等安全保證的軟件也由日信公司提供并包含在安全操作系統的內核中。這些軟件運行于聯鎖機、驅采機的各CPU中。該套軟件在日本國內經過了有關部門的安全認證，并在運用過程中證明是安全、可靠、高效的。第四十四頁，共55頁。七、EI32-JD型計算機聯鎖系統軟件2．適用于中國鐵路的聯鎖軟件由北京交大微聯科技有限公司提供。該軟件采用BOR-LAND-c語言編制，已通過了鐵道部計算機聯鎖檢驗站的制式測試。第四十五頁，共55頁。七、EI32-JD型計算機聯鎖系統軟件3．操作表示機的軟件直接采用JD—IA型計算機聯鎖的相應系統。僅對通信程序做了改變，以將JD—IA型計算機聯鎖對應CAN通訊的底層驅動程序由日信公司提供的相同功能、利用標準同步串行通訊的驅動程序所代替，但傳輸信源編碼方式未做任何改動，以適應業已成熟的聯鎖程序與操作表示程序之間的數據交換格式。總之，E132一JD