TYJL-II型计算机联锁1

1、2022-3-21TYJL-II型计算机联锁 铁道科学研究院通号所研制铁道科学研究院通号所研制 双机热备系统双机热备系统 北京北京1 1号线四惠车辆段号线四惠车辆段 广州地铁广州地铁2 2号线车辆段号线车辆段 深圳地铁车辆段深圳地铁车辆段 南京地铁南京地铁1 1号线车辆段、号线车辆段、 大连轻轨车辆段大连轻轨车辆段 重庆单轨交通重庆单轨交通 北京北京1313号正线车站计算机联锁以及车辆段计算机联锁号正线车站计算机联锁以及车辆段计算机联锁2022-3-22系统结构2022-3-23TYJL-IITYJL-II型计算机联锁系统框图型计算机联锁系统框图2022-3-24系统特点 系统具有高安全性系统

2、具有高安全性 系统具有高可靠性系统具有高可靠性 系统具有很好的可用性系统具有很好的可用性 具有可扩展性和远程控制能力具有可扩展性和远程控制能力 具有良好的可维修性具有良好的可维修性2022-3-25系统组成 监控系统监控系统 联锁机联锁机 执表机执表机 接口系统接口系统 电务维修机电务维修机 电源电源 应急台应急台2022-3-262022-3-27监控机监控机-监控系统的核心监控系统的核心工业控制计算机。工业控制计算机。 接收车站值班员的有效操作命令接收车站值班员的有效操作命令，提供站场图像显示和语音、文，提供站场图像显示和语音、文字提示与时钟信息，以及整个系统的工作状态信息，报警信息和简字

3、提示与时钟信息，以及整个系统的工作状态信息，报警信息和简要的故障信息。要的故障信息。 根据控制台发送的控制命令初选进路根据控制台发送的控制命令初选进路。 与联锁机进行通信与联锁机进行通信，交换信息，向联锁机传送初选的进路控制命，交换信息，向联锁机传送初选的进路控制命令及其他操作命令信息，接收联锁机发送的道岔、信号机、轨道电令及其他操作命令信息，接收联锁机发送的道岔、信号机、轨道电路等表示信息。路等表示信息。2022-3-281.监控系统监控系统 人机接口。系统的人机界面软件安装在监控机中，人机接口。系统的人机界面软件安装在监控机中，完成控制台屏幕显示、操作处理、进路预选、站完成控制台屏幕显示、

4、操作处理、进路预选、站场变化及设备工作状态记录、错误提示等功能。场变化及设备工作状态记录、错误提示等功能。 监控系统主要由监控机和控制台组成。监控系统主要由监控机和控制台组成。2022-3-29 自动存储信息自动存储信息，在每天的零点和，在每天的零点和12点将该点之前的车站值班员点将该点之前的车站值班员所有操作、道岔、信号、轨道表示信息及联锁系统的工作状态等所有操作、道岔、信号、轨道表示信息及联锁系统的工作状态等信息，自动存盘，形成以日期为文件名的信息记录文件。信息，自动存盘，形成以日期为文件名的信息记录文件。 和电务维修机交换信息和电务维修机交换信息，向电务维修机提供信息记录和未存盘的，向电

5、务维修机提供信息记录和未存盘的各种信息，接收维修机修改的时钟信息。各种信息，接收维修机修改的时钟信息。 同同CTC、TDCS通信通信，为控制中心提供站场信息。，为控制中心提供站场信息。2022-3-210控制台控制台系统使用的直接人机界面部分，由监控机管辖。系统使用的直接人机界面部分，由监控机管辖。 功能功能 显示站场状态，接受操作命令；显示站场状态，接受操作命令； 将站场表示、进路状态、操作结果用彩色监视器或单元表示将站场表示、进路状态、操作结果用彩色监视器或单元表示盘的光带显示给操作人员；盘的光带显示给操作人员； 将操作人员的操作命令传输给监控机。将操作人员的操作命令传输给监控机。2022

6、-3-211控制台控制台控制台有数字化仪、鼠标、数字化仪加鼠标和单元控控制台有数字化仪、鼠标、数字化仪加鼠标和单元控制台四种可选方式。制台四种可选方式。2022-3-2122.联锁机联锁机联锁机的主要功能：联锁机的主要功能： 实现与监控机和执表机的通信实现与监控机和执表机的通信。联锁备机（在联机状态）定。联锁备机（在联机状态）定时呼叫主机，进行信息交换和信息比较。时呼叫主机，进行信息交换和信息比较。 实现信号设备的联锁逻辑处理功能，完成进路确选、锁闭，发实现信号设备的联锁逻辑处理功能，完成进路确选、锁闭，发出开放信号和控制道岔的控制命令。出开放信号和控制道岔的控制命令。 采集现场信号设备状态，

7、采集现场信号设备状态，如轨道电路状态、道岔表示状态、信如轨道电路状态、道岔表示状态、信号机状态等。号机状态等。2022-3-213联锁机的主要功能：联锁机的主要功能： 输出动态控制命令，通过动态驱动板驱动偏极继电器，控制输出动态控制命令，通过动态驱动板驱动偏极继电器，控制动作现场设备。动作现场设备。 在热备方式工作时，主备机之间进行信息交换。在热备方式工作时，主备机之间进行信息交换。当同步工作时，当同步工作时，系统出现故障，能进行热切换。系统出现故障，能进行热切换。2022-3-214联锁机柜：联锁机柜：为了适应不同规模车站的控制对象容量，机柜分为为了适应不同规模车站的控制对象容量，机柜分为I

8、、II和和III型。型。 I型为普通型，型为普通型，II型适合于小站，在一个柜内同时安装型适合于小站，在一个柜内同时安装A、B两套两套联锁系统；联锁系统；型为增强型，其采集增加到两层，最多可容纳型为增强型，其采集增加到两层，最多可容纳28块采集板，驱动层为一层，最多可容纳块采集板，驱动层为一层，最多可容纳14块驱动板。块驱动板。普通型的联锁机柜结构如图所示。普通型的联锁机柜结构如图所示。2022-3-2152022-3-216 TYJL-II TYJL-II型计算机联锁型计算机联锁3/2/2022162022-3-2172.2 联锁机柜的组成电源指示层计算机层（STD层）采集层驱动层零层202

9、2-3-218采集驱动层采集驱动层采集层采集层电源层电源层零层零层STDSTD层层由三个电源组成：STD总线电源+5V、 +12V、-12V,采集电源+12V ，驱动电源+12V；由CPU板、报警板、1604I/O板、STD-01通信板、总线母板等组成由采集板（最多14块）及总线母板组成；由驱动板（最多8块）、采集板（最多6块）及总线母板组成；由各种电源端子、切换板及切换手柄组成，切换手柄只有A机才有，B机无切换手柄；联锁机与执表机 联锁机由五层组成：2022-3-219联锁机主要由联锁机主要由计算机层计算机层、电源层电源层、采集板采集板、驱动板驱动板、零层零层等组成。等组成。 计算机层计算机

10、层 计算机层由计算机层由CPU板，通信板，板，通信板，I/O板构成。板构成。 各板有各自固定的安装位置，机柜上已标明，槽位不能各板有各自固定的安装位置，机柜上已标明，槽位不能互换。互换。 联锁程序固化在联锁程序固化在CPU板上的板上的U16、U17两个两个FLASH芯片上，芯片上，是系统的中枢神经，负责联锁关系检查及联锁运算。是系统的中枢神经，负责联锁关系检查及联锁运算。2022-3-220层正面2022-3-221背面2022-3-2222.2.2计算机层（STD层） STD层主要由：CPU板、网络板（STD01）、I/O（1604）板和报警板构成。若CPU板采用7863板，在联锁机上的ST

11、D层还应配备内存扩展板7709（或7710）和中断板7320、7308板。2022-3-223CPU板 CPU 板是系统的核心部件，联锁程序就安装在该板上，它的故障会导致系统的彻底瘫痪。它故障后，机器会有死机的现象，或报双份程序比较不一致的错误信息。 2022-3-224报警板 报警板负责软件控制点亮运行灯、通信灯、中断灯、工作灯、联机同步灯等和鸣笛报警。它的故障只会影响指示灯的点亮和鸣笛，不会影响设备的正常工作。 2022-3-225STD-01通讯板 联锁机插两块联锁机插两块: : STD-01(1) STD-01(1) 经切换控制后与监控机和执表机通信经切换控制后与监控机和执表机通信(

12、(接收监控机发送来的值班员控制命令，并向其发送站场接收监控机发送来的值班员控制命令，并向其发送站场表示和提示报警信息；接收执表机发送来的站场表示和提表示和提示报警信息；接收执表机发送来的站场表示和提示报警信息，并向其发送其所管辖范围内的信号、道岔、示报警信息，并向其发送其所管辖范围内的信号、道岔、等的控制命令等的控制命令) )； STD-01(2)STD-01(2)实现联锁主、备机之间，以及对监视控实现联锁主、备机之间，以及对监视控制机的通信制机的通信。联锁机的两块通讯板由。联锁机的两块通讯板由K2K2开关区分。开关区分。2022-3-226STD-01通讯板 2022-3-227STD-16

13、04 I/O板 用于控制采集总线和驱动总线。板上共有8个I/O端口地址，每个端口地址有8位输入和输出，可输入或输出位信息量。每块板均有不同的地址，根据板上的短路跳接线的位置来设定。该板具有输出回读功能，可以用来检查输出信息的正确性。采集板芯片：U16-U18、U20-U23插273，U11插244驱动板芯片：U17-U23插273，U8插244 K1的跳线不同决定1604的用途功能不同 2022-3-228 电源层电源层 机柜电源层由计算机用电源、采集电源、驱动电源组成。机柜电源层由计算机用电源、采集电源、驱动电源组成。 系统对计算机电源的要求很高，其电压不能低于系统对计算机电源的要求很高，其

14、电压不能低于4.9V，否，否则可能会出现死机，或无故脱机。则可能会出现死机，或无故脱机。 采集和驱动电源要求其直流电压的输出值大于采集和驱动电源要求其直流电压的输出值大于10V，一，一般在般在1112V之间。之间。2022-3-229电源层正面2022-3-230电源层背面2022-3-231 采集层采集层 用来安装采集板，最多用来安装采集板，最多14块。块。 采集板包含有电源测试板及采集板包含有电源测试板及32芯采集端子。芯采集端子。 每块采集板可以采集每块采集板可以采集32位信息，并以红色采集指示灯指位信息，并以红色采集指示灯指示，红灯点亮表示有采集信息送到采集板。示，红灯点亮表示有采集信

15、息送到采集板。 联锁机柜第一块采集板面板左侧的指示灯的含义。联锁机柜第一块采集板面板左侧的指示灯的含义。2022-3-232采集层正面2022-3-233 驱动层驱动层 用来安装驱动板，最多用来安装驱动板，最多14块。块。 采集板包含有电源测试板及采集板包含有电源测试板及32芯采集端子。芯采集端子。 每块驱动有每块驱动有32位驱动信息，对应每一个驱动信息，驱动位驱动信息，对应每一个驱动信息，驱动板上有一个绿色的指示灯，有驱动信息时指示灯应以板上有一个绿色的指示灯，有驱动信息时指示灯应以36Hz的频率闪烁。的频率闪烁。 每一机柜的第一块驱动板的第一和第四控制输出驱动事每一机柜的第一块驱动板的第一

16、和第四控制输出驱动事故继电器。故继电器。2022-3-234驱动层正面2022-3-235 零层零层 零层的结构，不同机柜的生产厂家的机柜可能有所不同。零层的结构，不同机柜的生产厂家的机柜可能有所不同。2022-3-2362.2.4 零层零层 机构底层即为零层，该层仅供安装机构底层即为零层，该层仅供安装芯输出端子板及其他辅助装置使用（如联锁机芯输出端子板及其他辅助装置使用（如联锁机切换手柄、监控机切换手柄、地线、切换继电切换手柄、监控机切换手柄、地线、切换继电器等）。器等）。 零层的正面为各数据传输线的接口座。零层的正面为各数据传输线的接口座。 零层的背面为各切换手柄和地线接线端子等零层的背面

17、为各切换手柄和地线接线端子等。2022-3-237零层正面2022-3-238零层背面2022-3-2393.执表机执表机 执行表示机简称执表机执行表示机简称执表机。执表机只负责表示信息的采集和控。执表机只负责表示信息的采集和控制命令的执行，不参与联锁运算，类似于简单的逻辑系统。制命令的执行，不参与联锁运算，类似于简单的逻辑系统。 不是所有的车站都有执表机，只有当联锁机柜的容量不能满不是所有的车站都有执表机，只有当联锁机柜的容量不能满足车站监控对象数量的需要时，才设执表机。足车站监控对象数量的需要时，才设执表机。执表机的容量为执表机的容量为640个二进制对象，控制容量为个二进制对象，控制容量为

18、256个二进制对象。个二进制对象。号机状态等。号机状态等。2022-3-240执表机的功能：执表机的功能： 接收联锁机发出的执行命令和向联锁机发送采集信息；接收联锁机发出的执行命令和向联锁机发送采集信息； 采集现场信号设备状态；采集现场信号设备状态； 输出动态控制命令，通过动态驱动板驱动偏极继电器，控制现输出动态控制命令，通过动态驱动板驱动偏极继电器，控制现场设备。场设备。执表机柜与联锁机柜的区别，只是没有联锁软件，其他完全相执表机柜与联锁机柜的区别，只是没有联锁软件，其他完全相同。同。2022-3-2414.接口系统接口系统 TYJL-II型计算机联锁系统基本上完全保留了型计算机联锁系统基本

19、上完全保留了6502继电集中联继电集中联锁对室外设备的控制和表示电路（如道岔控制电路，信号点灯锁对室外设备的控制和表示电路（如道岔控制电路，信号点灯电路等），以这些电路中的相关继电器（定电路等），以这些电路中的相关继电器（定/位操纵继电器、定位操纵继电器、定/位表示继电器、轨道继电器、信号继电器和灯丝继电器等）为位表示继电器、轨道继电器、信号继电器和灯丝继电器等）为界面进行控制和信息采集。界面进行控制和信息采集。2022-3-242 通常在机械室内靠近计算机房的地方设置接口架，由联锁机、通常在机械室内靠近计算机房的地方设置接口架，由联锁机、执表机的零层端子，采集层和驱动层引出的采集回线和驱动回

20、执表机的零层端子，采集层和驱动层引出的采集回线和驱动回线以及大量的采集和驱动电缆均以线以及大量的采集和驱动电缆均以32芯插头插接至本接口架的芯插头插接至本接口架的里侧。接口架是主控系统与接口系统的一个十分清晰的分界面。里侧。接口架是主控系统与接口系统的一个十分清晰的分界面。2022-3-243 接口系统可分为两大部分：接口系统可分为两大部分： 一是基本未做更改的一是基本未做更改的6502继电电路以及其他电路或系统；继电电路以及其他电路或系统； 二是计算机联锁所特有的，分为采集电路、驱动电路和专用二是计算机联锁所特有的，分为采集电路、驱动电路和专用防护电路。防护电路。 接口电路必须符合故障接口电

21、路必须符合故障安全原则。安全原则。2022-3-244信息采集电路信息采集电路 2022-3-245输出驱动电路输出驱动电路 2022-3-246防护电路防护电路 TYJL-II型计算机联锁主控系统中经过改进的采集板和驱动型计算机联锁主控系统中经过改进的采集板和驱动板已经达到部颁防雷标准，在接口系统中增设的防护电路是为板已经达到部颁防雷标准，在接口系统中增设的防护电路是为重雷区内增强雷电防护能力而设的，对电气化区段牵引电流的重雷区内增强雷电防护能力而设的，对电气化区段牵引电流的侵入也有相当的防护能力。侵入也有相当的防护能力。2022-3-2475.电务维修机电务维修机 电务维修机通过与主备监控

22、机连接，接收监控机送来的系统电务维修机通过与主备监控机连接，接收监控机送来的系统运行状态的各种信息，储存记录系统的全部运行信息，向监控运行状态的各种信息，储存记录系统的全部运行信息，向监控机传送修改后的时钟信息。机传送修改后的时钟信息。 电务维修机是计算机联锁系统的重要辅助设备，为维修人员电务维修机是计算机联锁系统的重要辅助设备，为维修人员提供人机界面，与其他系统的连接一般也是通过维修机实现的。提供人机界面，与其他系统的连接一般也是通过维修机实现的。2022-3-248电务维修机的功能电务维修机的功能 屏幕显示功能屏幕显示功能 记录功能记录功能 操作记录，车站值班员的操作过程记录；操作记录，车

23、站值班员的操作过程记录； 铅封按钮记录，车站值班员对铅封按钮的操作记录；铅封按钮记录，车站值班员对铅封按钮的操作记录； 变化信息，所采集的变化信息记录；变化信息，所采集的变化信息记录； 提示信息，控制台错误提示记录；提示信息，控制台错误提示记录； 报警记录，各种报警提示信息记录；报警记录，各种报警提示信息记录；2022-3-249电务维修机的功能电务维修机的功能 图像再现功能图像再现功能 时钟功能时钟功能 监控系统的时钟统一由维修机进行调校，以使整个系统的时监控系统的时钟统一由维修机进行调校，以使整个系统的时钟保持一致。钟保持一致。 与远程诊断设备的通信功能与远程诊断设备的通信功能 与微机监测

24、及与微机监测及TDCS、CTC的接口功能的接口功能 帮助功能帮助功能2022-3-250lCPU板lPC总线母板l以太网卡l硬盘l3英寸软盘驱动器l显卡l微机电源l调监通信串口多功能板电务维修机 2022-3-2512022-3-2526. 电源电源 电源系统主要由系统电源及配电柜、主控机柜电源、动态驱电源系统主要由系统电源及配电柜、主控机柜电源、动态驱动电源、切换电源组成。动电源、切换电源组成。2022-3-2532022-3-2542022-3-2557.应急盘应急盘 在计算机联锁系统失效时，用以控制道岔和引导信号。应急在计算机联锁系统失效时，用以控制道岔和引导信号。应急盘有直观、清晰的站

25、场图形表示，并有道岔位置及引导信号开盘有直观、清晰的站场图形表示，并有道岔位置及引导信号开放的表示。放的表示。 双机热备型计算机联锁的两套设备正常时，无须使用应急盘，双机热备型计算机联锁的两套设备正常时，无须使用应急盘，只有两套设备都不能使用时，为了不影响行车，才启用应急盘只有两套设备都不能使用时，为了不影响行车，才启用应急盘扳动道岔，替代人摇道岔，但应急盘没有联锁条件，它的安全扳动道岔，替代人摇道岔，但应急盘没有联锁条件，它的安全要由人来保证。要由人来保证。2022-3-256 五、系统软件五、系统软件 1.系统软件构成系统软件构成2022-3-257 系统软件系统软件 2.系统软件概述系统

26、软件概述 人机对话层人机对话层 联锁逻辑运算层联锁逻辑运算层 执行层执行层安全输入程序和安全输出程序。安全输入程序和安全输出程序。 监控机软件流程如右图所示。监控机软件流程如右图所示。2022-3-258 六、传输通道六、传输通道 1.联锁通信总线联锁通信总线 联锁机之间和联锁机与执表机之间交换的表示、驱动信息联锁机之间和联锁机与执表机之间交换的表示、驱动信息能否安全可靠地传输，直接关系到系统的安全性、可靠性。能否安全可靠地传输，直接关系到系统的安全性、可靠性。 联锁机与监控机、联锁机之间、联锁机与执表机通信采联锁机与监控机、联锁机之间、联锁机与执表机通信采用用ARCNET通信接口。通信接口。

27、联锁机之间通过集成于联锁机之间通过集成于CPU板上的板上的ARCNET网卡进行通信，网卡进行通信，联锁机与监控机的通信为独立联锁机与监控机的通信为独立ARCNET网卡。网卡。2022-3-2592.维修机通信维修机通信 维修机通过以太网与主备监控机连接，构成维修局域网。维修机通过以太网与主备监控机连接，构成维修局域网。3. 与与CTC/TDCS的通信的通信 监控机可同监控机可同CTC/TDCS通信，采用通信，采用TCP/IP协议。协议。2022-3-260 七、系统的切换七、系统的切换 1.双机切换技术双机切换技术双机通信双机通信双机同步双机同步单机自检测单机自检测双机切换双机切换2022-3

28、-261双机同步双机同步备机脱机备机脱机备机联机备机联机联机同步联机同步2022-3-262单机自检测单机自检测1）软件冗余采用两套联锁软件将输出结果进行比较，如输出）软件冗余采用两套联锁软件将输出结果进行比较，如输出命令不一致，表示出错，应禁止输出。命令不一致，表示出错，应禁止输出。2）采用闭环工作原理，对命令输出和回读信息进行比较，能）采用闭环工作原理，对命令输出和回读信息进行比较，能及时发现故障点。及时发现故障点。3） 采用信息冗余技术，用编码方法进行检测和纠错。本系采用信息冗余技术，用编码方法进行检测和纠错。本系统用一个字作为有关行车安全的信息码。统用一个字作为有关行车安全的信息码。4

29、）对输入、输出信息进行动态处理，将）对输入、输出信息进行动态处理，将1、0连续交替变换连续交替变换信息作为有效信息，若有故障，信息固定在信息作为有效信息，若有故障，信息固定在1或或0状态。状态。2022-3-263双机切换双机切换1）主机定时向备机发送信息，主要内容为主机发车信号控制）主机定时向备机发送信息，主要内容为主机发车信号控制命令，备机将此信息与备机的控制命令进行比较，如一致，命令，备机将此信息与备机的控制命令进行比较，如一致，则双机保持在热备同步状态，如不一致且备机命令多于主机，则双机保持在热备同步状态，如不一致且备机命令多于主机，表明主机由于某种故障而停止输出控制命令，这时备机发动

30、表明主机由于某种故障而停止输出控制命令，这时备机发动切换，备机升为主机工作，继续向现场设备发送控制命令，切换，备机升为主机工作，继续向现场设备发送控制命令，原主机转入脱机状态；若主机命令多于备机命令，则备机自原主机转入脱机状态；若主机命令多于备机命令，则备机自动脱机，等待查明原因。动脱机，等待查明原因。2022-3-2642）双机间的通信是由备机向主机进行呼叫和接收应答，若通）双机间的通信是由备机向主机进行呼叫和接收应答，若通信中断，备机接收不到主机的信息。此时备机认为主机出现信中断，备机接收不到主机的信息。此时备机认为主机出现故障，发动切换升为主机工作。故障，发动切换升为主机工作。3） 主机通过自检测程序，发现严重故障，即通知备机进行主机通过自检测程序，发现严重故障，即通知备机进行切换倒机。切换