城市轨道交通联锁系统维护（第2版）项目5任务4复习思考题及答案

项目5任务4复习思考题及答案27.简述通号集团公司研究设计院研发的CBTC系统组成。答：通号集团公司研发CBTC系统包含ATS、ATP、ATO、CBI、DCS和MSS子系统。ATS子系统是一个分布式的计算机监控系统，其主要设备设置在控制中心，关键设备采用热备冗余的方式，在一级设备集中站、二级设备集中站各设置一套冗余的车站ATS设备，通过冗余以太网与中心ATS设备相连。ATP/ATO子系统在一级设备集中站设置一套区域控制器设备（ZC），用以实现管辖区域的控制，进行列车移动授权的计算；在每列车首尾各安装一套车载设备，包括ATP计算机、ATO计算机等，用以自动控制列车运行以及对速度实现安全监控。CBI子系统在正线上每个一级设备集中站设置一套计算机区域联锁设备，在二级设备集中站设置一套联锁目标控制器设备，用以实现管辖区内的联锁控制。DCS子系统由有线网络和无线网络两部分构成，两个网络间通过接入交换设备互相连接，共同构成DCS子系统。DCS子系统同ATS子系统、联锁子系统、ZC子系统、ATP子系统等通过专用接口进行互联，实现数据在各个子系统间透明传输的功能。MSS维护子系统为非安全子系统，用于CBTC系统设备状态的监测和系统维护，主要负责CBTC各子系统设备状态、通信接口状态、操作日志、故障报警、交互数据等信息的采集、处理和本地显示以及远程集中监视，提供设备亚健康预警，帮助维修人员对故障设备进行分析、定位，指导维修作业管理。28.DS6-60计算机联锁系统的体系结构是什么？简述每一层结构的作用。答：DS6-60计算机联锁系统体系结构分为三个层次，分别为人机会话层、联锁逻辑运算层和执行表示层。人机对话层通过可视化的人机界面，提供操作及维护人员向系统输入控制命令并获得行车作业及设备工作状态信息，完成操作界面的显示、系统状态显示、系统运行状态和故障记录。人机对话层由控显机、监测机组成。联锁安全运算层是联锁系统的核心，它接收来自人机对话层的操作信息和执行表示层的信号、道岔、轨道等设备状态信息。根据以上信息通过安全计算机进行安全逻辑运算，产生相应的控制输出，通过执行表示层对信号设备进行实际控制。执行表示层直接或通过现场设备的继电器结合电路，按联锁安全运算得出的结果以安全的方式转变成可使现场信号设备动作的电压（或电流），并以安全的方式获得现场信号设备的状态。29.简述DS6-60计算机联锁系统冗余设计采取了哪些措施？答：DS6-60计算机联锁系统冗余设计采取如下措施：（1）双系冗余DS6-60系统采用双系设计，即两套联锁系统同时在线运行，并保持同步，保证系统在任何一个系出现故障的情况下另一系可继续完成所需功能，系统功能不受任何影响，以提高系统的可靠性。（2）双系数据交换为实现双系输入、输出的同步，达到互为热备的目的，必须实现双系的数据交换，为此提供双系之间的数据交叉通信通道。这种数据交换存在于双系中央逻辑控制单元之间以及一个系的中央逻辑控制单元与另一个系的I/O控制单元之间。（3）系统网络双网冗余为保证上位的MMI与联锁CIL层之间的网络通信的可靠性，系统网络采用双网结构，互为冗余备份，保证当一个网络失效时，另一个网络能够继续承担上位系统之间的通信任务。（4）系统数据冗余根据具体的可靠性设计的要求，在一些重要的系统数据进行冗余设计。30.简述在地铁一级设备集中站和二级设备集中站，DS6-60计算机联锁系统硬件设备标准配置是什么？答：在一级设备集中站（又称主站）DS6-60计算机联锁系统硬件设备标准配置为三个19英寸标准机柜，分别为电源柜、联锁柜、输入输出柜。在二级设备集中站（又称目标控制站）DS6-60计算机联锁系统硬件设备配置一个19英寸机柜，机柜内主要配置OC机笼、I/O防雷单元、远程通信单元、24VDC电源、LEU接口适配器等。另外在一级设备集中站设置联锁维护工作站。31.简述联锁柜、输入输出柜、电源柜的配置。答：（1）联锁柜由联锁子系统和控显子系统组成，机柜由上而下分别为联锁I系机笼、联锁II系机笼、两台控显机、两个ARCNET集线器、两个LEU接口适配器。（2）输入输出柜由输出子系统和输入子系统组成，机柜由上而下分别为I系输出1机笼、II系输出1机笼、输出防雷1机笼、I系输入1机笼、II系输入1机笼和输入防雷1机笼。（3）电源机柜由上而下分别是逻辑24V电源、电务维护子系统、接口24V电源和远程通信单元。32.每一系的联锁机笼有哪些通信板？答：每一系的联锁机笼包括3块逻辑部以太网通信接口板、逻辑部双系通信接口板、逻辑部ARCNET通信接口板、逻辑部CAN通信接口板和逻辑部IO通信接口板组成。联锁逻辑部以太网通信板功能是完成联锁逻辑部与ZC和LEU的通信。联锁逻辑部双系通信板完成联锁双系间数据通信的功能，它将一个系CPU模块通信数据转发给另一系CPU模块。联锁逻辑部ARCNET通信接口板完成联锁子系统与控显子系统、监测系统的通信。逻辑部CAN通信板是联锁系统对外的一个接口，使系统能够和其他具有CAN接口的智能设备进行数据交换。联锁逻辑部I/O通信接口板实现联锁逻辑部与本系I/O机笼的通信和他系I/O数据的交叉传输，完成应用数据包的发送和接收。33.联锁逻辑部如何与I/O子系统系统通信？答：联锁逻辑部与本系I/O机笼的通信和他系I/O数据的交叉传输是由联锁逻辑部I/O通信接口板完成。该模板与I/O子系统通过光纤连接，通过DPRAM与CPU运算单元接口。为提高系统的可靠性，在联锁双系本地I/O通信板间增加光通信通道，实现双系输入和输出数据的交叉传输，联锁单系可以实现接收到两系的输入机笼的采集数据和向双系的输出机笼发送输出数据。前插板是I/O通信接口板，完成VME总线接口、本板核心逻辑功能和状态指示灯；后插板I/O通信端子板，完成光纤通信收发驱动电路及端子引线功能。由于逻辑部I/O通信板供电是由联锁逻辑部后插电源板供电，因此在联锁前插电源板电源关闭时，只要后插电源板在正常工作状态，逻辑部I/O通信板可以正常工作。34.联锁逻辑部的双系之间采用哪块电路板通信？答：联锁双系间数据通信由联锁逻辑部双系通信板完成，它将一个系CPU模块通信数据转发给另一系CPU模块。该板采用前、后插板设计，前插板完成VME总线接口及逻辑功能，后插板完成光纤收发驱动电路及光纤连接功能。35.远程控制单元的高速通道用在哪里？低速通道用在哪里？答：一级设备集中站的远程通信单元安装在电源柜内，二级设备集中站的远程通信单元安装在目标控制柜内，远程通信单元用于实现远程通信网上各通信节点如联锁逻辑部、远程I/O机笼、区域控显机之间远距离的数据通信。远程通信单元具有8路UART低速光通道和2路高速光通道，在远程通信网上每一个通信节点都配有一个远程通信单元，各个节点的远程通信单元相互连接组成一个环形远程通信网络。目标控制器系统当中远程通信单元完成通信环网上数据中继，为联锁逻辑部和目标控制器单元提供数据通路，高速光通道接入远程通信网，实现站间通信，低速光通道与目标控制器远程通信接口板连接。36.联锁逻辑部什么时候与LEU通信？一般传送什么数据？答：当CBTC系统降级为点式ATC系统时，联锁逻辑部与LEU通信，将信号显示信息传送给应答器，由应答器将信号显示信息传送到车载ATP，以替代连续ATC下轨旁ATP移动授权的数据传送。37.ARCNET集线器的作用是什么？答：ARCNET集线器用于系统内ARCNET网络通信连接。联锁双系、控显双机和监测机通信光纤都直接与ARCNET集线器连接,通过ARCNET集线器实现各个子系统间通信信息的交互。38.能说说联锁逻辑部的冗余结构吗？答：联锁逻辑部为二乘二取二结构，联锁逻辑部由两系构成，分为I系和II系。每系中有两个相同的、独立的处理器，各自通过不同的通信控制板与其他子系统通信，运行联锁逻辑运算生成的的控制命令。主从系之间通过系间串行高速总线实现双系的数据信息交换和系同步切换，处理器与各功能电路之间采用VME总线通信。联锁单系内的两个处理器是“取二”安全性冗余结构，采用相同的输入数据进行独立运算，运算结果交换后进行比较，当比较一致时各自给出有效的输出，比较不一致时系统退出控制，使输出导向安全侧，以保证系统的高安全性。双系采用并行主从运行方式，即“二乘二”可靠性冗余结构。根据开机顺序，首先投入运行的为主系，后投入的为从系。在每个运行周期双系进行同步数据交换和比较，当主系发生故障时，完成主从系转换。即当主系故障时，主系主动降级，从系升为主系；当从系故障时，从系主动降级，不影响主系控制。从系在取得主系同步数据后与主系同步数据进行比较，比较不一致时，从系主动降级，重新与主系取得同步。从系每个运算周期接收主系发送的周期开始同步信号作为自系周期开始信号，达到从系与主系周期同步。这就构成保证可靠地二乘二冗余。39.简述联锁逻辑部主板、电源板面板指示灯含义。答：（1）联锁逻辑部主板正面面板上为每个联锁CPU单元设置了电源指示灯、运行指示灯和状态指示灯。电源指示灯亮表示给UPCPU和DOWNCPU供电的5V电源正常；如果电源指示灯灭，则表示对应电源掉电或者LED失效。uRUN和dRUN两个指示灯分别用来表示上下两个CPU是否在正常运行。如果uRUN和dRUN正常闪烁，则表示CPU程序运行正常；如果处于长灭状态，则表示对应的CPU程序运行异常；如果处于长亮，表示对应CPU处于初始化状态（此时uS1、ds1-uS5、ds5处于熄灭状态）或者CPU处于初始化故障状态（此时uS1、ds1-uS5、ds5处于对应故障类型指示灯点亮状态）。uS1、ds1两个指示灯为主从系指示灯，指示灯常亮为主系，灯灭为从系或待机。uS2、ds2两个指示灯为控制态与待机态指示灯，指示灯常亮为控制态，灯灭为待机态。uS3、ds3两个指示灯用来表示主从系是否同步，如果主从系同步则灯常亮。uS4、ds4两个指示灯用来表示CPU处于脱机或运行状态，指示灯常亮为脱机检测状态，灯灭为正常运行状态。uS5、ds5两个指示灯用来表示主从系是否故障，灯亮存在故障，灯灭无故障。（2）联锁逻辑部前插电源面板上对应电源的LED指示灯亮，说明其逻辑电源工作正常，否则为对应电源掉电。前插电源面板上有4个测试柱，分别是+24V逻辑电源输入，+5V逻辑电源输出，以及24GND和5GND，这两种逻辑电源的地端。面板上设置“工作模式”钥匙开关，系统正常工作时，钥匙开关应置于中间位“N”位，系统为联锁软件脱机测试模式时，钥匙开关置于“T1”位，对应LED指示灯亮，否则灯灭。联锁逻辑部后插电源面板共有5个测试柱，分别是+24V逻辑＋24V输入；+5VB背板上产生的+5V输出，+5VA是前插板上的+5V输出。24GND、5GND是+24V和+5V的地。对应电源的LED指示灯亮，说明其逻辑电源工作正常，否则为对应逻辑电源掉电。40.简述输出机笼电路板组成，输出子系统I系、II系机笼之间如何接线？答：输出机笼正面由CPU主板、数字量输出接口板和电源板组成，背面由输出底板、输出端子板和I/O通信接口板组成。输出子系统I系、II系机笼之间采用并线输出模式，即I系和II系输出接口在柜内完成并线，后插输出端子板上的T1端子对应接口架输出信号，T2端子对应输出防雷机笼的防雷板或另一系对应输出端子板的T1端子。系统输出信号线（正线和负线）加载在继电器的1/4线圈，任何一系有输出信号，继电器都会吸起。41.简述输入机笼电路板组成，输入子系统I系、II系机笼之间如何接线？答：输入机笼正面由CPU主板、数字量输入接口板和电源板组成，背面由输入底板、输入端子板和I/O通信接口板组成。输入子系统I系、II系机笼之间采用并线采集模式，即I系和II系输入接口在柜内完成并线，后插输入端子板上对应其相应位置的输入板，其中：U1、U2插座对应01-32路采集，D1、D2插座对应33-64路采集。当端子板作为I系输入机笼端子板时，U1、D1插座对应接口架采集信号，U2、D2对应II系输入机笼端子板U1、D1。当端子板作为II系输入机笼端子板时，U1、D1插座对应I系输入机笼端子板U2、D2，U2、D2插座对应防雷输入机笼的防雷板。42.简述DS6-60计算机联锁系统供电配置，并画出系统供电配置图。信号电源屏经隔离变压器单独提供2路单相交流220V电源，每路220V电源经由防雷单元和UPS后送到DS6-60的电源柜，向系统设备供电。AC220V电源按照其承担负载性质的不同经由逻辑电源电路和接口电源电路处理为24V直流稳压电源，两类电源分别由两台直流稳压电源并联供电,保证每一类电源在有一台发生故障时不影响该类电源所带负载的供电。逻辑24V电源（L24）电源为联锁机笼和输入输出机笼使用，经DS6-60内部电源板的DC-DC变换，产生逻辑电路工作所需的5V电源；同时ARCNET集线器等设备也使用逻辑24V电源。接口24V电源（I24）供输出接口驱动继电器和输入接口采集继电器状态使用。每一路电源均设两台并联工作。控显机、监测机使用AC220V电源，DS6-60计算机联锁系统供电配置见教材P？？？图5-84所示。43.目标控制器的作用是什么？一般配置在哪里？与主站的联锁逻辑部怎样通信？DS6-60目标控制器系统设置在二级设备集中站。它通过远程通信接口与高速环网其它节点上的联锁逻辑部进行通信；根据联锁逻辑部通信数据和目标控制器应用软件运算，完成逻辑运算、I/O接口采集、现场设备驱动（全部为继电器接口）等功能；通过外部通信接口（如CAN、RS-422/485、以太网等）与其它外部设备进行通信；通过模拟输入接口测量OC电源、转辙机供电电源屏等，并可将这些信息上传至联锁系统供远程监测。如教材P339如图5-86所示，OC通过高速环网与位于此环网另一个节点上的联锁逻辑部OC进行通信并受其监控。I系OC的远程通信接口接入I号高速环网并只与I系联锁逻辑部进行通信，II系OC的远程通信接口则接入II号高速环网并只与II系联锁逻辑部进行通信。OC二取二故障安全处理器通过系间通信接口完成二乘二逻辑。44.简述目标控制器机柜的配置。答：DS6-60OC机柜高2250mm，宽600mm，深800mm，机柜从上到下包括如下功能单元：OC机笼I系、OC机笼II系、I/O防雷单元、远程通信单元I系、远程通信单元II系、24VDC电源、LEU接口适配器1、LEU接口适配器2。45.说说OC机柜内各单元是如何连接的？答：如教材P345图5-92所示，OC机柜内各单元连接关系如下所述。数字量输入端子板采用信号电缆从继电器接口架采集数据接入I系U1/D1端子，I系U2/D2端子信号电缆与II系机笼连接端子U1/D1相连完成双系输入并线，II系端子U2/D2通过信号电缆连接防雷单元。数字量输出端子板I系输出板卡T1为输出端子，通过信号电缆连接接口架插座，I系T2端子与II系T1端子通过信号电缆相连，完成双系输出并线，II系T2端子通过信号电缆连接防雷单元。模拟量输入端子板连接同数字量输出端子板。目标控制器系统后插远程通信板的通道1、2为系间通信通道，采用光纤连接另一系对应通道；通道3、4为站间通信通道，通道5为I/O通信通道，与远程通信单元的连接方式要根据一级设备集中站联锁逻辑部的具体配置而定。远程通信单元低速光通道与目标控制器远程通信接口板连接，高速光通道接入远程通信网，实现站间通信。46.CBTC系统中DS6-60计算机联锁系统外部接口有哪些？答：DS6-60计算机联锁系统外部接口包括类型包括串行接口、以太网通信接口、CAN总线通信接口等。（1）RS-422串口完成DS6-60系统与ATS分机交叉连接，可以将进路锁闭信息、道岔、信号机、计轴区段等的状态信息发送给ATS。（2）以太网通信接口实现DS6-60计算机联锁系统与外部设备间的连接，通常设计为双网冗余，可应用于联锁系统与ATP系统的通信、联锁系统与LEU的通信、联锁系统的站联通信。（3）DS6-60联锁系统通过CAN接口与本地TWC通信单元交换应用数据，通过站间光通道接口与OC站TWC通信单元交换应用数据。47.控显子系统有哪些接口？答：控显机通过串口卡，与ATS系统的通信，接收ATS系统下发的按钮操作命令，向ATS系统发送信号设备状态及系统的报警和提示信息。与联锁子系统通过ARCNET通信接口板实现通信，同时还具备音频接口、VGA视频接口，鼠标USB接口等。48.你能说出CBTC系统中DS6-60计算机联锁系统的继电器接口有哪些？答：DS6-60计算机联锁继电接口电路主要包括信号点灯电路，道岔控制电路，轨道电路、紧停按钮电路、屏蔽门控制电路、防淹门控制电路、自动折返按钮电路及其他结合电路。49.DS6-60计算机联锁系统如何采集继电器信息？以屏蔽门采集接口电路为例说明。答：DS6-60系统通过采集下行开门继电器XKML和下行关门继电器XGMJ的前接点来判断对XKML或XGMJ的操作是否成功；而通过采集XMGJ的接点判断屏蔽门的状态，为ATC对列车控制提供屏蔽门状态条件。有时因运营需求需将联锁系统与屏蔽门的互锁关系切除（例如屏蔽门故障，无法关门时，列车还需继续进行），这时联锁系统在采集到XHSJCJ的前接点信息才可操作，而在通常情况下采集XHSJCJ的后接点信息。50.DS6-60计算机联锁系统如何驱动继电器？以屏蔽门驱动接口电路为例说明。屏蔽门驱动接口电路中通过计算机输出板输出KZ24V和负极电压时，驱动XGMJ、XKMJ的线圈，继电器吸起后，通过其前接点接通屏蔽