TYJL-II微机联锁系统

TYJL-II型计算机联锁铁道科学研究院通号所研制双机热备系统北京1号线四惠车辆段广州地铁2号线车辆段深圳地铁车辆段南京地铁1号线车辆段、大连轻轨车辆段重庆单轨交通北京13号正线车站计算机联锁以及车辆段计算机联锁2023/2/511、系统构成

1.1

系统结构

TYJL双机热备型计算机联锁主要由以下5个部分组成:控制台、监控机、联锁机、执表机（车辆段没有此设备）和电务维修终端。控制台和维修终端是单套配置；监控机、联锁机为主、备双套。联锁机具有双机热备和自动切换功能，监控机是双机工作、人工切换。各备用计算机均构成备用系统，与工作系统同步工作，也可脱离工作系统独立工作（备机对继电部分永远无控制权），因此备用系统可作为软件修改时模拟联锁试验使用。1.1.1

控制台的功能

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。控制台的操作方式有：数字化仪操作盘、鼠标操作、单元按钮控制台三种；表示有二种，即彩色监视器和单元表示盘。当前计算机联锁操作控制台，均采用多种操作并用，以防操作设备故障造成系统瘫痪。1.1.2监控机的功能

监控机又称上位机，主要由主板、串行通讯口、并行通讯口、PC-01网卡、以太网卡、多屏卡、硬盘等组成。其主要的功能是：

★实现与联锁机的通讯功能，接收联锁机的表示信息，将站场的状态、进路的状态、操作提示送给CRT和控制台；同时也将CRT或控制台的操作命令处理后发送给联锁机。1.2

双机热备的构成

计算机联锁系统采用的是主、备（热备）两套系统也即计算机级二模协同系统，二模协同系统在纠错方法上采用切换技术，从系统中撤除出现故障的模块。二模系统中双套单机同时执行相同的任务，各有自检测功能，并设有比较器（由软件和硬件组成），在工作机出现故障时发动切换。要实现热备，必须达到以下要求：双机通讯双机同步单机自检测双机切换1.2.1双机通讯

本联锁系统主、备两机之间增设了信息交换通道。通道采用CPU单板上的RS422接口，由备机作为通讯主站，定时呼叫主机（子站），双机采用半双工通信方式。

1.2.2双机同步

双机同步可采用指令级同步，也可依据计算机外部事件，在此是引用两机间的“定点”通信“信号”来实现双机同步的。双机通信周期和系统联锁程序循环周期相同，每隔一定的时间间隔即联锁程序扫描一个周期双机相互握手通讯一次，确定双机的工作状态。1.2.3

单机自检测

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。对输入、输出信息进行动态处理，将１、０连续交替变换信息作为有效信息，若有故障，信息固定在１或０状态，则信息定格为安全侧信息，同时显示错误号。1.2.4双机切换

本微机联锁系统是在满足故障—安全要求的条件下允许单机运行的，其备用系统是为提高整个系统的可靠性和可用性而设置的。系统采用的是整机切换的方式，除微机部分发生故障，需进行备机切换外，对采集、驱动模块的故障，也需进行切换。1.2.4双机切换的条件1）、主机定时向备机发送信息，主要内容为主机发出的信号控制命令，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，这时由备机发动切换，备机升为主机工作，继续向现场设备发送控制命令，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。

２）、双机间的通信是由备机（主站）向主机（子站）进行呼叫和接收应答，若通讯中断，这有两种情况，一是主机死机，不应答；二是通讯本身中断，备机接收不到主机的信息。此时热备机认为主机出现故障，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，即通知备机进行切换倒机。1.3

双机热备的状态转换

微机联锁系统的备机有三种工作状态：脱机状态、联机状态和热备同步状态。只有在联机同步的状态下备机才真正作为热备机。微机联锁的主机与备机的进路状态和控制驱动命令完全一致，如主机的某信息采集或驱动模块发生故障而中止驱动命令的输出时，备机能立即发动切换，接替控制命令的输出，而不影响现场设备状态，这时的双机工作状态我们称为热备同步状态。3.1.3联锁机的功能

联锁机主要由CPU板、报警板、STD-01通讯板、1604I/O板等组成。其主要功能是：

1）、实现与上位机的信息通讯。联锁机备机（在联机状态），定时呼叫主机，进行信息交换和信息比较。

2）、实现信号设备的联锁逻辑处理功能，完成进路的确选、锁闭，发出动作道岔和开放信号的控制命令。

3）、采集现场信号设备状态，如轨道状态、道岔表示状态、信号机状态、相关的报警信号等。

4）、输出动态控制命令，通过动态板驱动偏极继电器，控制动作现场设备。2、联锁系统的组成：联锁机监控机维修机切换板控制台和CRT2.1

联锁机（系统通讯架构图）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I、II和III型。I型为普通型，II型适合于小站，在一个柜内同时安装A、B两套联锁系统；Ⅲ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14块驱动板。普通型的联锁机柜结构如图所示。2.2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2.2.1电源指示层STD电源：5±0.2V，该电源为计算机层所有电路板和采集板、驱动板的工作电源，它的故障可能会导致机器死机。它提供的±12V电压用于调试设备使用。采集电源：12±1V，该电源用于采集板对继电器接点信息的采集，采集回线的电压就由该电源提供。2.2.1电源指示层驱动电源：12±1V，该电源用于驱动板送驱动信息给动态继电器（或动态驱动组合），驱动回线的电压就由该电源提供。各路电源在机构的电源面板上均装有电源指示灯和测试孔。电源层正面电源层背面2.2.2计算机层（STD层）CPU板报警板STD-01通讯板1640I/O板ＳＴＤ层正面ＳＴＤ背面2.2.2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STD层还应配备内存扩展板7709（或7710）和中断板7320、7308板。CPU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。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。STD-01通讯板

STD-01通讯板联锁机插两块，STD-01(1)经切换控制后与监控机和执表机通信，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；STD-01(2)实现联锁主、备机之间，以及对监视控制机的通信。联锁机的两块通讯板由K2开关区分。STD-1604I/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６４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

STD-1604I/O板CPU板通过采集I/O板及相应的扁平电缆，向采集板发送采集扫描信息—即板选和片选信息，收集采集信息。CPU板通过驱动I/O板及相应的扁平电缆，向驱动板发送板选、片选信息、控制命令及采集相应的控制回读信息。2.2.2计算机层面板各表示灯的作用

运行灯—指示计算机CPU的运行状态，此灯闪动表示CPU正常运行，停止不动时，表示CPU未在正常运行状态，系统处于“死机”状态。

2.2.2计算机层面板各表示灯的作用中断灯—中断指示灯只联锁机使用，共有中断1，中断2和中断3三个，现只有中断2有效，指示CPU的中断请求信号是否正常，正常运行时应一直闪烁。2.2计算机层面板各表示灯的作用同步灯

—指示备机处于同步状态。此时备机已与主机同步工作，系统已进入热备状态。在此状态下若工作机发生故障，备机将发动切换转为工作机。4.2.2计算机层面板各表示灯的作用收发灯—此灯分四组，共8个灯，用以指示系统的通信状态。主控系统的通信由联锁机控制，联锁机上的第一组收发灯指示其与监控机的通信状态；第四组收发灯指示主备联锁机间的通信状态，此组灯只在按了联机按钮使主备联锁机联机同步时才有指示；有一个执表机时以第二组收发灯指示与执表机的通信状态；第三组收发灯指示本机接、收信息在正常状态。通信正常时，各组收发灯有规律地快速闪烁，当联锁机上某组收发灯有发无收时，就表示与相应设备的通信不通。4.2.2计算机层面板各表示灯的作用工作灯—此灯由CPU确认本机拥有控制权且与本机当前工作状态相符时点亮稳定灯光，指示本机为工作机。当工作机未发现切换动作而失去控制权时[如相关的采集电路故障或电源屏瞬间掉电]，将使工作指示灯转为闪光，此时在确认其已非工作机后应将其复位。2.2.2计算机层面板各按钮的作用备用灯

—指示备机处于联机状态。当切换手柄在自动状态时按下备机的联机按钮后点亮此灯，指示备机已与工作机联机工作，正在进行同步跟踪。2.2.2计算机层面板各按钮的作用联机键—当切换手柄在自动位置时，按此键可使在脱机状态的备机与主机联机（此时站场应无任何进路或控制命令）。其上的指示灯为按钮本身自带的。2.2.2计算机层面板各按钮的作用停鸣键

—联锁机在启动、复位和倒机时给出约20秒的音响指示；联锁机在与其他设备通信中断时亦会给出音响指示。按下此键可停止鸣响。2.2.3采集层

采集现场信号设备状态，如轨道状态，道岔表示状态，信号机状态等。

采集层由14块（或12块）采集板组成。

采集条件为表示继电器的接点。采集板采用光电隔离技术。采集板板选、片选等控制电路所需的5V，由STD5V电源供给。采集表示继电器状态所需的电源由采集12V供给。

2.2.3

采集层

每块采集板为32位，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。与每一块采集板相应的有一个32芯的接插件，采集32芯的插头通过32芯电缆连到接口架上对应的32芯插座上，为每块采集板提供采集信息。采集层接收CPU通过采集I/O板，采集扁平电缆送来的板选、片选信号，收集采集信息。采集层正面2.2.3

采集层每块采集板最上面的一排指示灯，应不停地闪动。当CPU板、I/O板和采集板及相应的扁平电缆故障，这些灯停止闪烁。第一块采集板左侧指示灯定义如下：第一个指示灯指示该机为A机还是B机，经常着灯的机柜是

A机，不着灯的机柜是

B机。第二个指示灯指示该机是工作机还是备用机，着灯的是工作机，灭灯的是备用机。2.2.3

采集层第三、四指示灯指示设于继电器室内切换手柄人工切换时的状态，电路中的接法是工作机的第三个指示灯着灯第四个指示灯灭灯，备用机的第三个指示灯灭灯第四个指示灯着灯。第五、六指示灯指示切换校核条件，校核无误，工作机和备用机必须是第五指示灯着灯第六指示灯灭灯。当指示不符时，联锁机将按故障处理。2.2.3

采集层第八个指示灯着灯表示切换手柄在中间（自动切换）位置。第八指示灯着灯时，第三或四指示灯都不应着灯。第十六指示灯是联机指示灯。2.2.4驱动层

输出动态控制命令，通过动态板驱动偏极继电器，控制动作现场设备。驱动层有14个（或12个）槽位，一般情况下，其中前8个槽位为驱动槽位，后6个槽位（或4个槽位）为采集槽位，个别情况下，驱动层的所有槽位都用作驱动。驱动板采用光电隔离技术，驱动板选、片选等控制电路所需的5V，由STD5V电源供给，驱动输出的12V电源由驱动12V供给。

2.2.4驱动层每块驱动板为32位，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3~6Hz的频率闪烁。与每块驱动板相应的有一个32芯接插件，驱动的32芯插头通过32芯电缆连到接口架上相应的32芯插座上，给动态组合送动态的驱动命令。驱动板接收CPU通过驱动I/O板，驱动扁平电缆送来的板选、片选信息和送出驱动信息和收集驱动回读信息。驱动层正面2.2.4驱动层每一机柜上第一块驱动板的第1、4位控制输出驱动事故继电器，平时工作机的事故继电器在吸起状态，设于第四层面板上的第一个事故指示灯不停地闪烁，当工作机出现某些关键性的错误时，备用机将发出倒机命令，自动将备用机切换成工作机，系统保持正常工作。在人工切换时，工作机的故障将使事故继电器落下，从而切断动态继电器的局部电源，属于该机柜控制的所有对象都失磁落下。2.2.4驱动层第一块驱动的第二、三位命令，是热备工作方式时的自动切换命令，它不是动态输出命令，直接控制AQHJ和BQHJ的工作。当主备机处在同步工作时，主备机驱动板上输出命令的指示灯应一致。2.2.4零层

机构底层即为零层，该层仅供安装３２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、切换继电器等）。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。零层正面零层背面地线特别说明：

数字地就是ＳＴＤ层逻辑数字运算时用的５Ｖ电压的负极，与综合地线相连。采集地就是采集电源１２Ｖ的负极，与综合地线相连。处理故障时，可借助任何机柜或组合架的接地体来判断采集回线是否正常。驱动地是通过一个压敏电阻接在采集地上面的，实际上驱动地就是一个悬空地，当对地电压超标时击穿后接地从而保护设备。所有地均通过汇流排与各自的电源模块负极相连。3.电务维修机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。电务维修机的功能1、屏幕显示功能

2、记录功能操作记录，车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；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；报警记录，各种报警提示信息记录；

3、图像再现功能

4、时钟功能监控系统的时钟统一由维修机进行调校，以使整个系统的时钟保持一致。

5、与远程诊断设备的通信功能与微机监测及TDCS、CTC的接口功能帮助功能3.2切换板

切换板受上位机切换的控制，用于切换控制台处图像显示、语音报警、数字化仪和鼠标的操作，故障后会使切换失效、图像无显示或缺色、没有语音、操作失灵等现象。它使用QKZ、QKF，切换条件线在32芯插座的13号端子，并通过接口架接到LA零端子板的13号端子，和上位机切换手柄相连接。4.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