ei32jd计算机联锁介绍.ppt

1、北京交大微联科技有限公司,EI32-JD型计算机联锁介绍,引言,公司简介,公司性质： 代表北京交通大学研制、生产以铁路信号及相关产品为主的高新技术企业； 经铁道部特许进行铁路车站计算机联锁设备生产的四家企业之一； 通过ISO9001:2000质量管理体系认证。,主要产品： 全路开通车站416个车站(06年底) JD-IA型计算机联锁全国14个铁路局都有使用车站。 EI32-JD型计算机联锁22取2容错型。 TJWX-2000型微机监测系统参与铁道部联合攻关组。 新一代CTC系统已经通过铁道部评审。 注：计算机联锁硬件委托沈阳、上海、北京、成都4家工厂生产。,公司概况： 员工约140余人：教授级

2、专家4人、博士1人、硕士9人、高级工程师8人。(06年底) 部门：技术部、市场部、联锁部、物资部、工程维护部、质检部、财务部、行管部。,微联公司发展历程 第一阶段：理论研究19801995年,1978年,北方交通大学何文卿教授率先提出国内发展计算机联锁的设想。 1983年，第一篇与计算机联锁相关的硕士研究生论文答辩通过，此后相继有数十名研究生对计算机联锁理论进行了多方面深入研究。 1990年，北方交通大学在总结多年科研成果的基础上，开始计算机联锁系统的工程实践工作。 1993年，赵志熙教授主编的高等院校应用的车站信号控制系统第一次对微机联锁系统进行了系统论述。 1994年4月,由北方交通大学主

3、持编制的微机联锁系统暂行技术条件在北京经专家会议审查通过。同年7月，发布实施。 1995年8月，赵志熙教授编著的第一本理论专著微机联锁系统技术由中国铁道出版社出版。 2002年2月，铁道部发布由北京交大微联科技有限公司主持编制的计算机联锁技术条件。同年7月，该技术条件正式实施。,1996年，由北方交通大学自主研制的采用STD8088和双机热备技术的计算机联锁系统投入运用。 1997年，采用外部控制总线和双机热备技术的JD-A型计算机联锁系统的前身研制成功。 1999年5月，JD-IA型产品通过铁道部专家审查组的第二次技术审查和严格测试。 1999年7月，第一套JD-A型计算机联锁系统在哈尔滨局

4、对青山站开通使用。,微联公司发展历程 第二阶段：工程实践19952000年,2000年4月，北京交大微联科技有限公司成立，标志着企业开始按公司机制运作。 2000年5月，JD-IA型产品通过铁道部科技司组织的技术鉴定。 2000年8月，通过铁道部产品质量鉴定检验中心的联锁软件制式测试。 2001年7月，通过铁道部产品质量鉴定检验中心的电磁兼容测试。 2001年7月，通过铁道部对现场仿真测试系统的审查。 2002年3月，率先获得铁道部工业产品制造特许证 ，成为具备进行铁路车站计算机联锁设备研制生产资格的四家企业之一 。 2002年4月，通过ISO9001:2000质量管理体系认证。 2002年5

5、月，公司被北京市科学技术委员会批准为高新技术企业。 2003年6月， EI32-JD型22取2计算机联锁开通使用。 2003年11月， EI32-JD型计算机联锁系统通过铁道部技术审查。,微联公司发展历程 第三阶段：公司运作，稳步发展2000,已获得的证书和通过的测试,主要业绩,发展经历 2001年： 9站 2002年： 29站 2003年： 31站 1站 2004年： 57站 7站 2005年: 52站 50站 2006年: 81站 99站 总计: JD1A 259站 157站 提速干线车站（占1/3）： 哈大线（大连-沈阳） 哈大线（长春-哈尔滨） 陇海线（徐州-西安） 京广线 京沪线,1

6、. EI32-JD型微机联锁的研制过程,研制背景,目前国内以双机热备为主流机型 高速、提速、重载、大型客运站、重点车站对计算机联锁的可靠性和安全性提出了更高要求 国外的通常的做法（四机冗余多为二乘二取二） 22取2系统的现状,以跨越式发展的思维： 引进国外先进成熟的计算机硬件既有技术 与国内成熟的联锁软件结合 与国内具体的应用需求结合 -利用国外的技术核心，包括硬件单板产品和支持的软件内核，配以适合我国具体应用国情的应用软件，在较短时间内达到目标： 达到国际先进技术水平 符合我国具体应用需求 可实际应用的产品 基于这种理念北京交大微联科技公司与日本信号 株式会社进行合作。,我们的思路,日本信号

7、计算机联锁在日本开通的车站（截止03年）,在日本新干线及国铁、私铁及海外多条线路上已有约500个车站应用业绩 (日本国内430、台湾60、土耳其16） (EI-32:日本国内81，台湾60，土耳其16）,日本信号计算机联锁认证,日本国铁研究所（官方）的认证： 32比特故障-安全CPU板的设计评审 EI32型计算机联锁的安全性评价 国内认证测试： EMC测试：防雷、干扰、静电等 耐压测试、绝缘测试 联锁软件制式安全性测试,审查意见（第1条）,EI32-JD型由双机热备操作表示机、22取2联锁机、2重驱采机构成硬件冗余系统，其中： 联锁机采用经日本铁道综合研究所安全认证的日本信号株式会社的EI-3

8、2型专用计算机及系统软件。 操作表示机采用JD-IA型的工控机。联锁软件移植经制式测试合格的JD-IA型联锁软件。,审查意见（第2条）,双系的切换采用JD-IA型计算机联锁的设计原理，无主从之分，切换不影响正常作业。 （操作表示机的双机（无缝）切换受到专家好评）。,审查意见（第3条）,EI32-JD系统的驱动继电器电路为独立的双线方式，没有共用回线。具有较高的防止混线误动的能力，提高了系统的安全性。,审查意见（第4条）,EI32-JD型集成了两个成熟系统的核心技术，特别是22取2联锁机、2系并联的驱采机，进一步提高了计算机联锁系统的可靠性和安全性。 经北京局张辛车站近半年的运用和铁道部测试组现

9、场测试证明系统工作稳定、安全可靠，满足运营要求。研制方提供的技术资料齐全。审查委员会一致同意通过技术审查，建议推广使用。,2. 技术概述,设计理念：引进技术和国产技术相对独立,技术要点,EI32-JD型微机联锁是采用日本信号株式会社研制的EI-32型计算机联锁主机，搭载北京交大微联科技有限公司编制的联锁软件开发研制而成的符合故障-安全原则的高可靠性、高安全性的计算机联锁系统。 其技术要点可归纳为以下两点：,技术要点,硬件： 联锁机/驱采机完全采用日信成熟技术EI-32型安全型计算机联锁主机； 操作表示机JD-A型计算机联锁的成熟技术，是两者有机的结合。 软件： 故障安全实时操作系统FS-OS、

10、安全性通信软件、安全性输入-输出程序采用日信公司在海内外各计算机联锁车站使用的既有软件； 操作表示机软件（不含通信软件）、联锁软件（不含输入输出和通信部分）JD-A型计算机联锁的现用软件,技术特点,1、联锁机/驱采机硬件及驱动、采集电路为日本信号株式会社产品，操作表示机为工控机； 2、联锁机为二乘二取二结构，分为I、II系，各系内部为二取二结构，双系互为热备；双系中每一单系均包括双套计算机实时校核工作；每一单系中必须双机工作一致才能对外输出，实现全系的高安全性；任一单系检出故障均可立即倒向备系工作，实现全系的高可靠性。 3、联锁系统中联锁功能和驱采功能分离，联锁系统有联锁层和执行层（驱动采集电

11、路）组成，根据车站的规模，每一冗余系可能包括一套驱动采集机或两套驱动采集机。每套驱动采集机均为二乘二取二冗余结构,技术特点,4、单系为双CPU结构，双系各自独立，具备自律功能； 5、各联锁机和驱动采集机之间采用双环光缆构成的专用局域网（LAN网），物理通道为双倍冗余； 6、每一继电器输出驱动的末级采用独立的电源隔离技术，驱动无极继电器，防止因线路混线使继电器误动; 7、联锁软件由北京交大微联科技有限公司编制。系统整体符合铁道部计算机联锁技术条件要求； 8、操作表示机为双机热备结构,技术特点,9、考虑了与调度集中自律机结合方案，支持设备集中和设备分散两种制式； 10、联锁系统可与微机监测系统一并

12、设计； 11、适用于区域联锁。联锁机和驱动采集机分离，使冗余结构更为灵活、合理，易于通过远程连接实现分散控制、区域集中。,主要技术指标和参数,采用32位CPU 100MBPS的LAN 处理周期为100400mS。 双机切换时间：小于500mS. 微机室采取防静电措施，加装防静电地板； 防雷地不大于10欧，可与信号防雷地共用，保护地不大于4欧，一般需单设。,总体结构,上述结构的核心为联锁机、所有驱动采集机均通过光缆连结为局域网（LAN）。操作表示机与联锁机直连的目的在于减少日信公司产品和JD-A型计算机联锁产品之间的耦合，提高开发的成功率。,优点：易于与国产CTC接口,上述体系结构的另一种表示方

13、法。明确体现了操作表示机与联锁机之间的连接关系。,系统中包括的主要子系统,操作表示机，即控显分机 联锁计算机 驱动采集机及驱动、采集接口 控制台相关设备，包括站场屏幕显示器（根据车站大小采用12台21英寸彩色显示器）、鼠标器、数字化仪、语音提示报警音箱、显示驱动器等 组合架 电务维修机及微机监测系统,各部件的功能、作用,1、联锁计算机 联锁计算机简称联锁机，两套共4个CPU构成二乘二取二容错系统。联锁机采用日本信号公司EI32型计算机联锁专用计算机。 联锁机接收来自操作表示机传来的操作命令、接收驱动采集机传来的室外信号设备状态、进行联锁运算，向驱动采集机传输室外信号设备动作命令，同时向操作表示

14、机传输表示信息。 联锁计算机为安全型系统。 驱动采集计算机也采用日本信号公司EI-32型计算机联锁系统系列产品，同为二乘二取二容错结构。其作用为采集室外信号设备的状态，驱动室外信号设备动作。为安全型系统。 安全型驱动采集电路为驱动采集计算机的组成部分。其小型化的动态采集、输出电路为其电路特色。,各部件的功能、作用,1、操作表示机 操作表示机（俗称上位机）和联锁计算机（包括驱动采集机）构成上下位控制的分层结构。操作表示机采用PC系列工业控制计算机。根据系统具体配置和要求的不同可插入不同的电路板。CPU采用P或以上的处理器，向上兼容。 操作表示机的主要作用是为车站值班员提供操作显示界面。操作表示机

15、从联锁计算机取得站场当前状态，驱动站场屏幕显示器、采集操作信息传输给联锁计算机、将当前联锁状态信息传输给电务维修机和监测机。 操作表示机为双机热备。设备的倒接无需人工干预，也不对正常行车造成干扰。 操作表示机可支持单元拼装式控制台、数字化仪、鼠标器、显示器等多种操作显示工具。,各部件的功能、作用,1、驱动采集计算机执行层 驱动采集计算机执行层为组合架，完成现场状态信息的输入和控制命令的输出。组合架上安装有信号点灯电路、道岔控制及表示电路、轨道继电器、其他结合电路等继电器电路。,3. 冗余结构, 全面的22取2，消除了可靠性瓶颈,系统级冗余结构是指在计算机联锁发生故障时，能使计算机联锁继续运行下

16、去的设计方法。 EI32-JD型计算机联锁系统采用二乘二取二冗余结构。所谓二取二即为在一套系统上集成双套CPU系统。双套系统严格同步，实时比较。只有双机运行一致时才对外输出或传输运算结果。 “2”的作用为上述双机组合取用2组，可采用双机热备或并用方式。 EI32-JD型计算机输入-输出接口、驱动单元电路、电源均为双套。 在保证安全的基础上，为提高系统的可靠性，操作表示机、通信网络也采用双套。操作表示机也实现了双机热备。,核心二取二CPU电路（FS-32单元）,二乘二取二计算机联锁核心部件二取二安全型CPU板。在该印制板上集成了完全相同的两套计算机系统，包括时钟、RAM、ROM和必要的接口电路，

17、还集成了实现双机校核的总线比较电路。CPU-A和CPU-B硬件完全相同，所装软件包括系统软件和应用软件完全相同。该印制板在日本已通过了日本国内有关机构的安全性认证。正常情况下，A、B两套CPU电路应当工作完全相同，此时，由该板驱动一个继电器，称作正常继电器，证明该印制板双套电路工作正常并且同步，可以运用。只有正常继电器接点闭合，才能给该板输出部供电，形成真实的输出，从硬件上保证设备的安全。,总线同步校核实现的二取二安全型CPU板,一、双系热备的结构,审查意见： 22取2联锁机、2系并联的驱采机，进一步提高了计算机联锁系统的可靠性和安全性。 驱动继电器电路为独立的双线方式，没有共用回线。具有较高

18、的防止混线误动的能力，提高了系统的安全性。,共用底板系统的缺点,1.母板故障将对全站造成影响 2.双系之间容易发生共模故障 由于雷害等原因容易造成、系同时受到影响，不能起到双系冗余的作用，导致系统瘫痪,二、倒机电路及安全性保障,硬件切换的目的：简洁、倒机更加可靠 硬件切换的本质：主备状态的相互通知 切换的核心：输入-输出部对联锁部通过LAN传来的主用信息的判断和利用 日信提供支持双系切换的硬件电路（VSYS电路板）,倒机电路,倒机电路的要点如下： 1) 输入、输出电路具有回读检测能力。当电路发生故障时，输入输出处理部具有自诊断功能，日信公司提供的底层软件给出故障报告，应用软件予以判断，决定是否

19、切除本系或倒机。例如判断输出和回读是否一致（和JD-IA型一样）；输入电路也同JD-IA型一样，在采集的间隙进行部分电路的自诊断。 2) 日信公司提供有支持双系切换的硬件电路（VSYS电路板）。该板上安装有小型的安全型继电器，对各系的主CPU板及其软件运转正确性的判断，最终驱动一组倒机继电器，其状态决定主系和备系。 3) 采用两重系时，两系的切换时间为300500ms。实际上，EI32-JD型系统的双系切换，本质上是输入-输出机对联锁机通过LAN传来的主用信息的校核，从而输入输出部的输出缓冲区从“根据原主机设置内容”切换到“根据当前主机设置内容”。 4) 联锁机、输入-输出机的每一系均提供一个

20、倒机切换板（VSYS板），安装有复位开关，允许通过对本机系统复位实现人工倒机。 VSYS板上安装的各种继电器均在设备面板上有指示灯，便于维护人员监督设备运行，辅助判断故障。,倒机板,表示盘,4. 驱采电路, 双断驱动电路,单系2取2的采集电路,该电路从组合架引入接点闭合时的直流电压，由软件产生内部动态信号，形成对外采集的开闭，形成对外部采集的开闭，形成采集的动态信号，该动态信号被采集到后分别送往A、B两条总线，分别被CPU板的两个CPU读取，纳入联锁运算。该电路采集的是典型的动态采集原理。,单系2取2的输出驱动电路,继电器输出的基本原理仍为动态原理。在电路内部设一个频率发生器，通过动态转换将频率信号转变为24V直流电平，转换电路，即驱动电路是故障安全的。频率发生器受CPU板正常继电器的控制，如果正常继电器接点断开，则频率发生器不工作，使故障导向安全。,双断和单断电路,双断电路,单断电路,EI32-JD系统的驱动继电器电路为独立的双线方式，没有共用回线。具有较高的防止混线误动的能力，提高了系统的安全性。,铁道部审查意见（第3条）,EI32-JD系统的驱动继电器电路为独立的双线方式，没有共用回线。具有较高的防止混线误动的能力，提高了系统的安全性。,-国内惟有EI32-JD型计算机联锁采用了双