国际标准提案论证报告格式要求.docx

1、国际标准提案论证报告格式要求运输、信号微机联锁实训室建设论证报告实验室名称 运输、信号微机联锁综合实训室 论 证 单 位 铁道运输系 方案论证人 王继有、蔡洪祥 一、微机联锁实验室建设的目的和必要性为满足我校铁道交通运营管理专业、铁道信号专业的专业核心课程的教、学、做一体化教学、校内实训、实习的需要，适应铁路信号设备向着低成本、高效率、高安全、高可靠及信息化、智能化、网络化和综合自动化的方向快速发展的需求，我们亟需新建车站计算机联锁实验室，以培养一批会正确、及时地处理计算机设备故障等突发事件能力的专门人才，增强我院高职学生在铁路企业的竞争力，争创我院铁道交通运营管理专业和铁路信号专业的品牌。

2、二、我国微机联锁的现状与发展趋势我国第一套微机联锁设备于1984年在南京梅山铁矿地下运输线正式开通，而后陆续在冶金、矿山等铁路试用。1989年，铁科研通号所研制的微机联锁系统首先在郑州北编组站峰尾开通，这是微机联锁系统应用于国家铁路的开始。而后，铁科研通号所于1993年在哈局平房站安装计算机联锁，通号总公司于1994年在浦口交通站安装计算机联锁。至此，我国铁路开始在铁路干线采用微机联锁系统。1998年，铁道部加强了计算机联锁的上道管理，并实行“三证”制度，即制造许可证、制式监测合格证、产品合格证，以确保计算机联锁系统的积极、稳妥、健康发展。目前，我国已经研制出了多套适合我国铁路和城轨交通特点的

3、计算机联锁系统。以铁科研通号所、通号总公司、北京交通大学、卡斯科公司等单位为代表的生产厂家相继通过铁道部的技术鉴定，有的已经达到了国际先进水平。在此过程中，我国还相继引进美国、法国、英国、德国、日本等地的计算机联锁系统共20多个站。但是由于各个方面的原因，主要是不适应我国铁路运输和联锁的特点，实际运用中大多数效果不甚理想。因此，继续加大在微机联锁系统领域的研究，将国外先进的技术引进并致力于设备国产化进程是目前我国微机联锁系统的主要发展方向。目前国内已经有一千多个车站装配了微机联锁系统。该系统体系结构主要有二乘二取二、三取二、双机热备三种类型，其中主要采用由通用的工业控制计算机组成的双机热备系统

4、。随着国外技术的引进、消化吸收和再创新的不断深入，二乘二取二系统的可用性、可维护性逐渐得到国有铁路的认可，铁道部2007年1124号文件明确指出，自2007年10月29日起“繁忙干线铁路及其他铁路自动闭塞区段，在选用国产计算机联锁时采用二乘二取二硬件安全冗余结构的系统”；“将二乘二取二系统列为我国计算机联锁发展的主流产品”。三、铁路市场现有联锁系统配置及特点优势我国的微机联锁系统经过多年的发展，目前已经成为铁路信号领域的重要设备，也是关系到列车安全稳定运行的关键设备。目前国内市场上各种类型的微机联锁系统有很多种，从事微机联锁领域研究工作的厂家也有很多。为此，铁道部自1998年起加强了项目管理，

5、开始对各种产品设备进行严格的技术质量评估，并制定了诸多规章制度来规范微机联锁系统领域的研究。从系统配置的角度来讲，目前市场上应用最为广泛的有三种，分别是双机热备配置、三取二冗余配置、二乘二取二冗余配置，属于这三种配置的产品也有很多种。其中，通过铁道部技术鉴定，并具有生产资格的厂家主要有铁科研通号所、通号总公司、北京交通大学、卡斯科公司。他们微机联锁控制系统产品的特点和优势如下。（一）双机热备配置的微机联锁系统双机热备配置是目前技术比较成熟的硬件冗余配置方式，同时也是我国铁路使用的计算机联锁系统较多采用的硬件配置方式。这里重点介绍具有双机热备配置特点的微机联锁系统，主要包括TYJL-II型、DS

6、6-11型、JD-IA型、VPI型等。1、TYJL-II型微机联锁系统TYJL-II型微机联锁系统是由铁道部科学研究院通号所研制开发的微机联锁系统，也是第一个在我国铁路投入使用、第一个实现双机热备、第一个通过铁道部科技成果鉴定的国产计算机联锁系统。该系统全面采用高可靠性的工业控制产品，其关键核心部分采用专门研发的高可靠专用控制系统，全面和多层次的故障安全设计，再加上多年积累的经验和坚持不懈的努力确保了系统的高安全性。TYJL-II型系统采用可灵活配置的系统结构，具有远程和区域控制能力。可满足从特大型枢纽站场到城市轨道交通等不同规模和不同功能的需求。具有优良的性能价格比。符合铁道行业标准和各项，

7、管理规范，首批获得铁道部颁发的生产特许证，被列为国家重点新产品。在市场应用方面，国内特大型枢纽站场（如沈阳、长春、哈尔滨等）全部采用TYJL-II型计算机联锁系统，该系统在大型复杂站场方面具有绝对的优势。同时，TYJL-II型计算机联锁系统也是第一个在国内城市轨道交通投入使用的微机联锁系统。1999年开通北京地铁四惠车辆段，2002年开通北京西直门东直门快速轨道交通全线16个车站，重庆轻轨较新线全线也采用了该制式的计算机联锁系统。目前TYJL-II型计算机联锁系统已在全国铁路、地方铁路、城市轨道交通以及厂矿专用线500多个站场开通使用，市场占有率全国第一。2、DS6-11型微机联锁系统DS6-

8、11型计算机联锁系统是根据铁道部科技发展计划的要求，由通号总公司设计研究院研究开发取得的成果。该系统是双机热备计算机联锁系统，采用具有高可靠性的工业控制计算机，运用网络通信技术构成多机分布式控制系统。DS6-11型计算机联锁系统在我国的国铁和城轨系统都有了比较广泛的应用。DS6-11型微机联锁系统于1995年研制成功，1997年起开始上道使用，并于1999年1月通过铁道部技术鉴定，批准推广使用。目前，该设备已经在我国铁路系统中有了较多的运用。与此同时，在城轨交通领域该产品也有较多的运用。例如在大连快轨3号线的正线采用的就是DS6-11型计算机联锁系统。该系统投入使用多年，系统运行稳定，安全可靠

9、。3、JD-IA型微机联锁系统JD-IA型计算机联锁是北京交大微联科技股份有限公司研制的双机热备系统。它采用最新的计算机技术、总线技术、网络技术，实现了一套性能可靠、具有“故障-安全”性能、功能完善、操作简单、维护方便的车站微机联锁系统。JD-IA型计算机联锁系统保留了6502电气集中的执行电路，包括道岔启动电路、信号机点灯电路、轨道电路、各种联系电路等成熟的继电器电路，其它电路则由计算机联锁系统代替。计算机联锁系统的关键部分均采用双套热备，保证故障时不间断使用。JD-IA型计算机联锁系统的维修机可以实时监视车站运行情况、联锁系统的运行情况，记录车站值班员的操作情况、车站运行情况、及联锁系统故

10、障、故障原因。为事故分析、电务人员维修计算机联锁系统提供帮助。JD-IA型计算机联锁系统的技术特点如下：1）采用独特的外部控制型总线控制器，实现计算机总线和控制总线的分离。系统抗干扰能力提高，兼容、扩展能力增强；2）联锁机、操作表示机之间采用双通讯网进行通信，双网同时工作，一旦其中一网故障，另一网仍可保证系统正常通信；3）联锁计算机通过故障安全型动态采集电路采集组合架继电器接点状态，每个采集接点通过两套电路同时采集，提高硬件自诊断能力；4）联锁系统具有强大的故障诊断能力，并通过维修机记录下来，供电务维修人员参考；5）电务维修系统可向其他系统提供本站的开关量信息，供监测系统、调监系统等使用。JD

11、-IA型计算机联锁系统已经通过了铁道部技术鉴定，交大微联也成为国内仅有的四家可为铁路系统提供联锁产品的厂家之一。该系统目前已经应用于国内的铁路系统（尤其在沈阳铁路局占有比例较大）、客运专线系统、城市轨道交通系统之中，运行状态良好。4、VPI型微机联锁系统VPI型微机联锁系统是由卡斯柯公司与ALSTOM公司合作，开发出的一种安全型双机热备配置的车站联锁设备。该系统是一种“故障-安全”的、以多处理器为基础的车站联锁信号控制系统，具有综合的控制和管理功能，能确保行车安全，提高运输效率，改善劳动条件，并为实现管理和信息现代化创造条件。在工程实施中，可以以计算机联锁系统（VPI）为核心，构成包括计算机联

12、锁和调度集中/调度监督、信号微机监测等子系统的综合信号系统。VPI型计算机联锁系统于1993年4月10日通过了中国铁路通信信号总公司的技术鉴定，被授于“科学技术成果鉴定证书”，并于1999年8月通过了铁道部评审，也使卡斯柯信号公司成为铁道部指定的四家计算机联锁研制生产单位之一。VPI型计算机联锁系统的优越性能，使它得到了诸多地铁和轻轨车站联锁系统的广泛应用。上海地铁2号线车辆段、上海轨道交通3号线车辆段、上海地铁1号线北延伸线均采用了VPI系统，而上海轨道交通3号线正线也采用了其升级替代产品VPI2型计算机联锁系统。同时VPI系列产品也广泛应用于国铁、停车场、港口等需要联锁设备的站点。（二）三

13、取二配置的微机联锁系统为了进一步提高我国微机联锁系统的技术水平和可靠性，与国际铁路信号技术接轨，满足我国铁路列车速度不断提高、运行密度不断加大的要求，进行了三取二微机联锁系统的研究。它采用三重系的容错计算机，具有更高的可靠性、安全性和可用性。下面主要介绍目前国内具备三取二配置的微机联锁系统。1、TYJL-TR9型微机联锁系统TYJL-TR9型微机联锁系统也是铁科研通号院的产品。与TYJL-II型系统相比，它最大的区别在于它从输入模块、主处理模块到输出模块全面实现三重系统，以保证系统中任何部分的单永久性故障或瞬间故障发生时系统仍能无差错、不间断的工作。TYJL-TR9型微机联锁系统具有以下的特点

14、：1）高可靠性：联锁主机双路电源互为备用；主处理器三取二配置，并可自动降级为二取二运算；I/O板内各点都有三条独立电路进行三取二。2）高安全性：三重冗余结构和高诊断覆盖率使系统主机达到IEC 1508安全标准的三级水平，保证了系统I/O的“故障-安全”。3）高可用性：上位监控机双机热备，联锁主处理器三取二运行，故障板可在不中断联锁系统运行情况下在线替换，故障率极低。4）可靠的联锁软件库和简单的软件设计：联锁安全软件和联锁功能软件相分离，按照IEC 1131标准设计联锁通用软件库，通过了严格审核和完善测试。5）设计施工简单：完全内部实现三重系，外部仅是一套系统，没有复杂的切换电路，数量比双机热备

15、减少了一倍，并取消了动态继电器，维修工作量大大降低。6）便于现场维护：具有广泛的在线自诊断功能，可以迅速进行故障定位和诊断。7）可以带故障运行：自动完成切换功能，利用热备模块，继续运行，并可以提供故障报警，以供远程诊断功能的实现。在系统功能扩展方面，TYJL-TR9型微机联锁系统预留了诸多接口，以满足其与其他相关系统配套的能力，包括微机监测、远程诊断、计算机辅助设计、现场测试软件等等。目前TYJL-TR9型计算机联锁系统已经投入使用在天津津滨轨道交通系统中，成为第一个在国内城市轨道交通投入使用的容错计算机联锁系统，运行效果良好。2、TYJL-ECC型微机联锁系统TYJL-ECC型三取二容错计算

16、机联锁控制系统同样来自于铁科研通号所的研制，它采用了西门子公司铁路信号控制专用的故障-安全计算机和操作系统。该系统全面遵从欧洲电子技术标准化委员会的标准，并通过了最高级别SIL4级的安全认证，具有强大的信息处理能力和接口能力，在功能和规模上均可灵活配置，能适应各种规模的站场，易于实现综合信号的一体化控制。TYJL-ECC型三取二容错计算机联锁控制系统是新一代的容错微机联锁控制系统，其安全性和可靠性较TYJL-II型系统都有了很大的提升。但是关于其在实际站场的应用还需要时间的考证，相信TYJL-ECC型系统会在信号领域发挥巨大的作用。3、DS6-20型微机联锁系统DS6-20计算机联锁系统是通号

17、总公司设计研究院开发的具有三重冗余（三取二）结构的高性能的计算机联锁系统。该系统的联锁子系统和输入输出接口部分，采用具有容错和故障-安全性能的GMR(Genius Modular Redundancy)系统。GMR系统由美国GE FANUC公司生产，经国际技术检测机构认证，适用于高可靠性和高安全性要求的实时控制系统。其结构包括操作层、联锁运算层、直接控制层三大部分。DS6-20型计算机联锁系统的联锁软件全部由 DS6-11系统移植，因此，DS6-20系统是通号院独立开发的成熟的软件与引进国外高性能的硬件完美的结合。整个系统分为操作层、联锁运算层、直接控制层三大层面。按功能模块划分为控制显示模块

18、、监测模块、通信模块、接口模块、采集模块、执行模块等六个部分，每个模块的硬件和软件具有相对的独立性。模块之间通过网络互联，实现信息的交换。DS6-20系统的硬件设备由控制显示分机及控制台、监测分机及外部设备、联锁分机、输入采集分机、输出控制模块、通信模块、继电器结合电路七大部分组成，其系统构成如图3-12所示。图中所示的监测分机、控制显示分机、通信模块都通过双冗余工业控制局域网互联，联锁分机、输入分机和输出控制模块通过三冗余GENUIS工业控制网互联，构成三级分布式控制系统。DS6-20型微机联锁系统于1997年10月开始上道使用，1999年1月通过铁道部技术鉴定，批准推广使用，效果非常良好。

19、（三）二乘二取二配置的微机联锁系统二乘二取二配置，顾名思义，其联锁系统的联锁机有两套，每套内有双CPU，满足系统“故障-安全”的要求。二乘二取二系统是为了进一步提高计算机联锁系统的可靠性而开发的。目前在我国市场上比较成熟的微机联锁系统有如下几个。1、EI32-JD型微机联锁系统EI32-JD型微机联锁系统采用日本信号株式会社研制的硬件系统，即EI32电子联锁系统硬件，由北京交通大学及交大微联公司研制软件系统，从而形成的二乘二取二系统，具有“故障-安全”性能，其关键部分均采用双套设备，保证故障时不间断使用。EI32-JD型微机联锁系统具有如下的系统特征：1）联锁机/驱动采集机硬件及驱动采集电路为

20、日本信号株式会社产品。联锁机为二乘二取二结构，分为、系，各系内部为二取二结构，双系互为热备；2）联锁功能和驱动采集功能分离，每套驱动采集机均为二乘二取二冗余结构；3）单系为双CPU结构，双系各自独立，具备自律功能；4）联锁机和驱动采集机之间采用双环光缆构成专用局域网，物理通道为双倍冗余；5）继电器输出驱动的末级采用独立电源隔离技术，防止因线路混线使继电器误动；6）操作表示机为双机热备结构，支持设备集中和设备分散两种制式，适用于区域联锁。EI32-JD型微机联锁系统属于分布式计算机控制系统，也称为集散型测控系统，其特点是分析控制，集中管理。系统包括人机会话层（操作表示层）、联锁运算层、执行层等三

21、个层次， 联锁机采用双机热备的动态冗余，两套互为主备用，不分主次。每套联锁机内为二取二结构，双CPU分别运算，比较一致后输出。系统运行器件，一套联锁机作为主机运行，另一套联锁机作为备机运行。两套及其同时接收操作表示机发送的命令，同时通过LAN通信接收两套采集电路所采集的站场状态信息，进行联锁运算，产生控制命令，并通过接口驱动继电器工作。系统符合铁道部微机监测技术标准，功能完善，是安全性和可靠性都非常高的二乘二取二动态冗余配置的微机联锁控制系统。2、DS6-K5B型微机联锁系统DS6-K5B型微机联锁控制系统是通号总公司设计研究院和日本京三制作所联合开发的计算机联锁系统。该系统的联锁计算机和I/

22、O电路采用了京三公司的K5B型产品，在软件中保留了K5B的管理程序，删除了原有的联锁程序，而将DS6-11型系统的联锁程序移植到K5B系统中。DS6-K5B型微机联锁控制系统所有涉及到安全信息处理和传输的部件均按照“故障-安全”原则采取了2重系结构设计。联锁处理部件采取双CPU共同时钟，对数据母线信号执行同步比较，发生错误时输出导向安全。系统内通信采用光缆连接，提高了抗干扰能力和防雷性能，保证系统具有高的运行稳定性。因此，DS6-K5B型微机联锁系统具备K5B的高可靠、高安全的性能，在联锁功能上满足我国铁路技术条件的要求，而其造价大大低于京三公司原有的K5B系统。DS6-K5B型计算机联锁系统

23、具有如下的技术特点：1）交流电源经UPS供给，UPS和直流稳压电源均采取热备冗余设计，具有过压、过流保护功能；2）系统内各模块内部用电均经过DC-DC变换，实现电气绝缘和电气隔离；3）系统经过安全型继电器和电子终端内部光电隔离电路的两级隔离，与现场信号设备连接；4）联锁机的二重系通过交换同步定时信号，实现周期同步运行。同时实现自动接替工作，保证现场信号设备控制不发生间断；5）冗余的连接方式保证系统安全稳定运行，符合“故障-安全”特性，又具有很高的可靠性。此外，DS6-K5B型系统硬件设备的国产化工作一直都在进行当中。到目前为止已经完成了MMIF2电路板、PIO2电路板、MMIF2机架、电子终端

24、（ET）机架的国产化工作，并通过了日本京三公司的生产认证，完全可以进行工厂化生产。联锁机子系统中的电路板及联锁机架，正在进行国产化试制工作，到2007年底就能全部完成整套DS6-K5B型计算机联锁系统的硬件设备国产化工作。届时通号公司设计研究院将独立研制完全国产化的新型二乘二取二冗余配置联锁控制系统，从而大大降低系统的生产造价。3、TYJL-III型微机联锁系统TYJL-III型计算机联锁系统是铁科研通号所研发的微机联锁系统，也是我国第一个自主研发的全面采用整体安全冗余结构的高安全等级的计算机联锁系统。TYJL-III型计算机联锁系统在结构和组成上具有如下的特点：1）系统的核心部分为二乘二取二

25、冗余配置，其典型结构由I、II两系组成，各系全面采用二取二安全冗余结构，双系构成对等的互为热备的可靠性冗余；2）系统的I/O单元采用智能化、两重系和动、静态结合的故障安全设计，配合控制驱动电源的整体安全防护设计直接驱动偏极继电器，可以确保在多重故障和整体击穿情况下的系统安全；3）系统支持光纤环网，具有区域联锁功能，并可实现完全意义上的现场脱机测；4）系统具有全面、快速的故障诊断能力，响应时间小于20ms，并已历经多年现场运用的实际考验，设备运行效果良好。四、微机联锁系统设备生产厂家目前国内市场上生产微机联锁系统设备的厂家很多，其产品也已经广泛应用在国有铁路、客运专线、城市轨道交通、以及地方铁路

26、和厂矿铁路中。其中，通过铁道部技术鉴定，并具有生产资格的厂家如表4-1所示。表4-1：已经获得铁路信号联锁设备生产企业认定证书的厂商名录(截至2006.9.18)序号证书编号厂商名称适用范围有效期限1REAC2016-00128沈阳铁路信号工厂JD-1A/VPI/TYJL-II型微机联锁硬件设备，干线铁路半自动闭塞和非干线路段2010.8.232REAC2016-00130沈阳铁路信号工厂DS6-11型微机联锁硬件设备，干线铁路半自动闭塞和非干线路段2010.9.183REAC2016-00029铁科研通号研究所TYJL-II型微机联锁系统软件和系统集成，干线铁路半自动闭塞和非干线路段2010

27、.8.234REAC2016-00025通号总公司设计院DS6-11型微机联锁系统软件和系统集成，干线铁路半自动闭塞和非干线路段2010.9.185REAC2016-00027卡斯柯信号公司VPI型微机联锁系统软件和系统集成，干线铁路半自动闭塞和非干线路段2010.8.236REAC2016-00028卡斯柯信号公司CIS-I型微机联锁系统软件和系统集成，干线铁路半自动闭塞和非干线路段2010.8.237REAC2016-00212北京交大微联科技JD-1A型微机联锁系统软件和系统集成，干线铁路半自动闭塞和非干线路段2010.8.23五、所需设备类型及报价为满足铁路运输、铁路信号两个专业的实践

28、教学和最大限度满足国有铁路所需设备的覆盖面的需求，增加毕业生竞争力，准备购置如下设备：1、我们拟建设微机联锁车站4个，选择铁科研通号所（TYJL-II型）、通号总公司（DS6-11型）、北京交大微联科技有限公司（JD-IA型）、卡斯柯公司（VPI型）四个单位的计算机联锁系统。针对上述四家单位联锁设备类型对学生和现场职工进行培训，以满足国家铁路新技术、新设备发展的需要。其中铁科研的TYJL-II型微机联锁车站，站型为教科书中的标准站型（见附图1），下行列车到达端为控制到继电器输出级（分线盘），上行列车到达端为到输入输出接口。以满足课堂教学、在职培训的需要；也为下一步自主开发或新建信号专业使用的电

29、转机实验室、信号机、轨道电路实验室奠定基础。报价103万（设备配置见附件1）。其他3个车站联锁系统采用三家不同的联锁设备，站型均为35股道中间站站型，控制到输入输出接口；并设有模拟“列车、调车车列运行及设备故障设置控制台”1个。北京交大微联科技有限公司（JD-IA型）双机热备计算机联锁设备（单套），报价48.8万。通号总公司（DS6-11型）双机热备计算机联锁设备（单套），报价？万；（DS6-60型）二乘二取二计算机联锁设备，报价84万；卡斯柯公司（VPI型）双机热备计算机联锁设备（单套），报价29.9万；2、TDCS（Train Operation Dispatching Command S

30、ystem）列车调度指挥系统；并预留CTC（分散自律调度集中）接口。第一，北京全路通信信号设计研究院作为 TDCS 工程的总体设计单位，负责系统的总体方案及工程设计工作。先后承担了包括铁道部调度指挥中心 1 个和全路18个铁路局中的哈尔滨、北京、太原、郑州、西安、呼和浩特、济南、上海、柳州、昆明、兰州、乌鲁木齐等铁路局的 TDCS调度中心 12个及基层网约 3500个车站的工程设计任务。 与此同时，全部参与了铁道部关于TDCS工程的各项标准、规划和各种方案的制订工作。因此，以北京全路通信信号设计研究院的TDCS设备为首选；报价106万。另外还有卡斯柯列车调度指挥系统（TDCS），全覆盖11个铁

31、路局，业绩共涉及14个铁路局、2个地方铁路公司、11个路局中心、170个行调台、3300个车站以上。铁科研主要业绩：铁路局（TDCS）工程项目：北京、郑州、成都等铁路局TDCS中心，北京、成都、太原、郑州、广铁集团、沈阳、济南、西安等局的TDCS工程建设。系统累计推广里程达15000公里以上，遍及京广、京沪、京九、陇海、哈大等铁路重大干线，产品市场占有率45%以上。3、大屏幕投影设备2套。一是用于车站微机联锁教学，采用4进1出VGA选择器(VAS141A)VAS，根据需要显示不同车站的信息。二是将调度所行车台内容作为软沙盘反映出来，显示一个区段或一个车站的工作情况，即形象又直观并类似于铁路局调

32、度所的大屏幕。价格约5万。根据以上设备类型和报价，提出以下三个方案：其中铁科研的TYJL-II型微机联锁车站， 方案一，四个车站分别采用四家设备，调度指挥中心采用：（1）铁科研的TYJL-II型微机联锁车站，站型为教科书中的标准站型（见附图1），下行列车到达端为控制到继电器输出级（室内分线盘），上行列车到达端为到输入输出接口；（2）北京交大微联科技有限公司（JD-IA型）双机热备计算机联锁设备（单套）；（3）卡斯柯公司（VPI型）双机热备计算机联锁设备（单套）；（4）通号总公司（DS6-11型）双机热备计算机联锁设备（单套），报价？万；（DS6-60型）二乘二取二计算机联锁设备，以上3项 合计292.7+？万。若将TDCS换成卡斯柯的模拟分散自律调度集中系统（CTC）（37.4万），总价224.1+8