TYJLII型计算机联锁系统的组成及维护.docx

1、TYJLII型计算机联锁系统的组成及维护毕业设计（论文） 题目：TYJL-II型计算机联锁系统的组成及维护专 业： 铁道通信信号 班 级： 学 号： 姓 名： 指导老师： 起止日期： 诚 信 承 诺本毕业设计（论文）是本人独立完成，没有任何抄袭行为，如有不实，一经查出，本人自愿承担一切后果。承诺人：2015年 月 日陕西铁路工程职业技术学院毕业设计（论文）总成绩评定表班 级姓名学 号 设计（论文）题目TYJL-II型计算机联锁系统的组成及维护成 绩指导教师评分答辩评分总成绩指导教师评语：指导教师签名：年 月 日系毕业设计（论文）答辩小组评语： 答辩小组组长签名： 年 月 日注：1.根据专业具体

2、实际情况，如未安排答辩环节，答辩评分及答辩小组评语可不填写。摘 要本文通过对计算机联锁的概述,组成和维护等方面进行介绍的。首先对其概述进行介绍,通过计算机联锁的特点和发展介绍。计算机联锁是向高可靠性与高安全性方向发展,向全电子化方向发展,向站区一体化、区域化的方向发展,向信息化、智能化和综合自动化的方向发展。TYJL-II型计算机联锁系统的组成：监视控制机、联锁机、执表机、接口设备、防雷元件、电源系统、电务维护终端,另外根据需求设应急操作盘。联锁机具有：实现联锁的基本功能、实时反映现场设备状态、具有完善的自诊断功能、维护和远程诊断功能、具备故障弱化功能。TYJL-II型计算机联锁系统的主要性能

3、,系统具有很高的可靠性、高安全性，系统具有很好的可用性、系统具有很好的可维修性。计算机系统的维护,处理故障时的原则有,“勤观察、善分析、慎动手”的原则,先切换后修复的原则,计算机联锁维护的内容,计算机联锁故障的排除措施。关键字：计算机联锁的概述；计算机联锁组成；计算机联锁维护第1章 绪 论计算机联锁通常采用通用的工业控制微机,由一套专用的软件来实现车站信号、进路、道岔间的联锁关系,进行联锁关系的逻辑运算和判断。计算机联锁的优点与继电集中联锁相比,计算机联锁具有以下优点：进一步提高了安全性、可靠性；增加和完善了功能；方便设计；省工省料,降低造价。最重要的是,计算机联锁为铁路信号向智能化和网络化方

4、向发展创造了条件。计算机系统的故障按性质可分为硬件故障和软件故障,通常情况下根据硬件故障发生的时间特性,可分为永久性故障、间歇性故障和瞬时故障。计算机联锁故障时处理的原则有,“勤观察、善分析、慎动手”的原则,先切换后修复的原则,计算机联锁维护的内容,计算机联锁故障的排除措施。1.1 TYJL-II型计算机联锁与6502的区别通过与6502设备的比较,发现主要区别集中在按钮操作、进路解锁和引导接车等方面。1. 排列进路时按“始端”和“终端”方式直接点击信号机,排列接发列车进路需用鼠标右键（包括取消或解锁列车进路也是用右键按压始端或终端即信号机）,排列调车进路需用鼠标左键。6502设有单独的通过按

5、钮,而TYJL-II刚没有单独的通过按钮,以接车端的进站信号按钮代替。侧线通过时两种设备都须分段排列。2. 进路解锁方面,取消解锁（预先锁闭）和人工解锁（接近锁闭）在两种设备上的操作方法基本相同,两种设备的延时时间设置（TYJL-II会在信号机旁边显示红色倒数数字30秒或3分钟）也是同样原理的；但TYJL-II的人工解锁除了总人解+始端方式外,还有总人解+终端的方式,主要是应用于排列的进路中某区段故障时,该故障区段至终端之间的进路需解锁时就用此种方式。TYJL-II的故障解用于解锁轨道区段故障后造成的区段不解锁或故障区段修复后的绿光带,与6502的区段人工解锁使用方法也基本相同（但进路始、终端

6、存在时,使用故障解方式不能解锁进路,屏幕下端会提示操作无效；进路始端的信号机会以不同的颜色一般是蓝色标示名字）。区段故障解锁操作方式：故障解+道岔按钮+口令。3. 6502设置的道岔操作时,总定位与总反位的设置分上下行咽喉区的,而TYJL-II的定操和反操侧全站统一、不分上下行咽喉区的。“单锁”“单解”也是全站只设一个,操作方法与道岔的定操反操相同。4. TYJL-II设备需操作信号或道岔时,必须等鼠标指针变成手型时操作才有效。5. TYJL-II设备特性：若故障区段为进路的第一区段,接近区段又有车,则使用任何解锁方式该进路都无法解锁。这是TYJL-II防止迎面解锁的设备特性。接近及第一区段红

7、光带可用引导总锁闭接车（不用人工引导但引导进路锁闭不行）：先接近区段后第一区段出现红光带,无法解锁进路也无法引导进路锁闭接车,只能引导总锁接车；先第一区段后接近区段出现红光带,可解锁进路也可办理引导进路锁闭接车。6. 轨道区段进路光带颜色：6502只有排列进路后才显示白色光带,而TYJL-II则会显示许多不同的颜色：白色光带（进路锁闭状态）、红色光带（有车占用或故障）、绿色光带（区段出清后尚未解锁）、蓝色光带（选路状态）、青色光带（接通光带）。7. 道岔定反位表示颜色：定位显示短绿色,反位显示短黄色；红色是道岔无表示或故障挤岔。8. 车次（6502没此功能）：股道名+车次（没有的数字或字母可点

8、击下方的“数字”或“字母”调出来）+客（货）车。列车通过后会自动消失,或用股道名+客（货）车方式取消。9. 封闭信号和封闭道岔（6502没此功能）：信号机外会套上白色方框,道岔名显示白色（道岔单锁时显示红色名称）,表明信号机按钮已不能再进行操作,也不能再通过该道岔排进路。10. 机占（6502没此功能）：信号名显示套上红色方框,不允许向该股道排列接发列车进路,有机占标志的一端不能办理调车接车进路。接车停车后（单机或小运转调机）原路返出站后要注意取消机占标志；办好的接车进路的接车股道故障红光带后会自动显示机占标志,必须取消该机占,否则无法开放引导信号或其他信号。11. 分路不良（6502没此功能

9、）：可设置提示某区段的分路不良状态,引起值班员注意。12. 清按钮（6502没此功能）：错误按压某些按钮时,可点击它清除前面的最后一次错误操作。如果按压了两个（如总人解+始端但还没输入口令会致始端信号名字在闪烁）则用总取消方式。13. 清提示（6502没此功能）：清除正在响起的语音提示或清除屏幕下端提示栏的文字提示。14. 到发线中间道岔的正常解锁（6502有此功能,但无提示）：有中间道岔的到发线接车时,列车头部压上到发线后,该线的信号机会显示红色180秒倒数,倒数完毕后中间道岔才会解锁。15. 破封检查：相当于6502的计数器,可记录每个需输入口令的按钮的使用情况（包括次数和最后使用时间）。

10、每点击一次显示一个记录。16. 接通光带按钮（非自复式）：需显示光带时要点击一次,不需显示时要再点击一次。17. 上电解锁按钮（6502没此功能）：开机或设备停电后又来电时,该按钮可解锁全站处于锁闭状态的轨道区段光带,然后方可排列进路。也可用故障解代替上电解锁分别解锁两头各道岔区段的绿光带锁闭。第2章 计算机联锁系统的概述2.1 计算机联锁系统的概述为了保证行车安全和必要的通过能力,信号、道岔与进路之间必须以必要的技术手段保持一定的制约关系和操作顺序,称这种制约关系和操作顺序为联锁,用计算机技术来实现的系统成为计算机联锁系统1。2.1.1 计算机联锁的特点计算机联锁通常采用通用的工业控制微机,

11、由一套专用的软件来实现车站信号、进路、道岔间的联锁关系,进行联锁关系的逻辑运算和判断。这就使得计算机联锁与继电集中联锁有明显的区别,也使得计算机联锁具有显著的优点。 1. 计算机联锁与继电集中联锁的主要区别 （1）利用计算机对车站值班员的操作命令和现场监控设备的表示信息进行逻辑运算后,完成对信号机、道岔及进路的联锁和控制； （2）计算机发出的控制信息和现场发回的表示信息,均能由传输通道串行传送,可节省大量的干线电缆,并使得采用电缆成为可能； （3）用CRT、LCD屏幕显示代替继电联锁的表示盘,大大缩小了体积,简化了结构,方便了使用,提供了比较友好的人机交互环境,可提供比继电集中更丰富的信息和表

12、现形式（例如光带、图形、音响和语音等）； （4）采用积木式的模块化软件和硬件结构,便于站场变更,并容易实现故障控制、分析等功能。2. 计算机联锁的优点与继电集中联锁相比,计算机联锁具有以下优点 （1）进一步提高了安全性、可靠性； （2）增加和完善了功能； （3）方便设计； （4）省工省料,降低造价。 最重要的是,计算机联锁为铁路信号向智能化和网络化方向发展创造了条件。2.2 计算机联锁系统的发展随着新型技术的不断涌现以及现代化铁路的发展需求,车站计算机联锁系统将朝着以下几个方面发展。2.2.1 向高可靠性与高安全性方向发展当前的计算机联锁系统虽然已经处于可用阶段,但是在可靠性和安全性方面都有待

13、提高。就拿双机热备计算机系统来说,它在长期应用和发展中已经逐步成熟和稳定,但由于其先天的不足,仍然暴露出许多软、硬件设计上的缺欠。随着提速、客运专线、大型客运站、重点车站、重载线路的建设和改造,它们对计算机联锁系统的可靠性、安全性提出了更高的要求,以适应铁路跨越式发展形式的需要。我国目前的研究成果主要为三取二冗余系统,但国外更多的是四机冗余系统,多为二乘二取二冗余结构。在国内,由于有现场脱机模拟联锁测试的需求,造成三取二冗余系统不适应于这种模式,因而有其发展的局限性。因此实现计算机联锁在双机热备上的突破,向多重冗余/校核方向发展,采取二乘二取二模式是一个必然。2.2.2 向全电子化方向发展就目

14、前广泛使用的计算机联锁系统来说,其执行部分,也就是信号机和道岔的控制器件仍然是由继电器来完成的且保留了轨道电路。而电子单元具有体积小、功能强大等特点,便于组网、远程管理和远程诊断,还可以为铁路自动化、信息化提供基础信息。在国外,只有西门子、ABB京山、瑞典等少数国家有全电子计算机联锁技术。国产车站全电子计算机联锁系统研制始于1996年,1999年纳入铁道部铁路科技发展计划项目,“计算机联锁智能型全电子信号道岔控制一体化的研究”,由兰州交通大学主持,铁道科学研究院、郑州铁路局参与该项目的研究,并于2000年1月通过铁道部技术审查。全电子计算机联锁系统2002 年通过甘肃省技术成果鉴定；2003年

15、列入科技部国家科技成果重点推广项目计划。该系统从2001年开始,就先后在信阳电厂、襄樊北机务段整备场投产使用。2003年11月,区域全电子计算机联锁系统在洛阳石化工业站及装卸站开通投产使用。可以认为,随着技术的进一步完善和产品质量的不断提高,全电子计算机联锁系统会得到更广泛的应用。2.2.3 向站区一体化、区域化的方向发展站区一体化、区域化信号安全技术代表了当今世界铁路信号安全控制技术的发展方向,并已在法、日、德、意等铁路发达国家得到实际应用。它是我国既有线提速、客运专线、高速铁路、地铁、城市轻轨交通建设所急需的信号安全控制技术。随着我国计算机联锁技术、列控技术的进步以及网络通信技术、数字信号

16、处理技术的飞跃发展,大大推动了计算机联锁系统向着一体化、区域化的发展进程。计算机联锁系统可以通过各种制式的通信网络实现多层次控制,使控制范围扩大,即可由一个枢纽站控制周边的若干站及区间的道岔控制点,既优化了控制,又减少了投资和运营成本。如由铁道部科学研究院研制的ZQY-I型站区一体化信号安全控制系统就可实现对多个站区的控制,即完成站区一体化、区域控制的功能。2.2.4 向信息化、智能化和综合自动化的方向发展计算机联锁系统还应努力适应铁路信号系统向信息化、智能化和综合化发展的要求。宏观地看,信息化是当代和今后较长时期内社会发展的基本潮流。信息化的突出标志是智能工具系统的不断涌现和应用。这些智能工

17、具系统包括计算机系统、通信系统以及控制系统。它们的应用不仅能取代劳动者的体力劳动,而且具有扩展和延伸人类信息器官的功能。 就铁路行车过程来说,在其中导入了四个智能系统,即列车自动控制系统、计算机联锁系统、调度管理信息系统（TDCS）以及列车运行指挥系统（CTC）。这些智能系统正处在应用与逐步应用之中。作为其中之一的计算机联锁系统位于列车运行指挥系统与列车自动控制系统之间,是联系两个系统的中间环节。由此可见,计算机联锁系统本身将不再是一个孤立的车站信号联锁设备,而是综合行车指挥控制系统的一个重要组成部分,是具有多种功能和安全保证的行车指挥系统的一个基础设备。第3章 TYJL-II型计算机联锁系统

18、组成3.1 系统构成TYJL-II型计算机联锁系统为分布式多计算机系统,它主要由以下部分组成：监视控制机、联锁机、执表机、接口设备、防雷元件、电源系统、电务维护终端,另外根据需求设应急操作盘。其系统框图如图所示。系统中所有的计算机设备均为A、B双套,联锁机、执表机具有热备,自动切换功能,其他如监视控制机和控制台的设备由人工切换。各备用的计算机同样构成系统与主机同步工作,备用系统可脱机,作为现场联锁测试用。图3.1 TYJL-II型计算机联锁系统框图情况以图象方式再现。以便更直观的查找故障及分析问题。本系统的主要特点如下: （1）最大限度的利用软、硬件资源,对直接危及行车安全的联锁逻辑处理和执表

19、机提出高的故障安全要求,采用联锁软件冗余及其他容错技术大大提高系统的安全性和可靠性。（2）计算机联锁容量不受限制,(通过增设执表机柜满足容量要求)。（3）满足目前通用的室外设备的结合。（4）采用分离式的控制台和大屏幕显示,操作简便、舒适、显示清晰。（5）大屏幕彩色监视器能显示6502所有的表示,还增加了时间、音响和汉字提示,如“始端”,“终端”“按钮有误”、“有要点”、“道岔扳不动”等等,此外,还给出设备错误号,供维修人员诊断故障用。 （6）采用双套互为备用(热备)的计算机系统,系统有人工、自动切换两种方式,备用系统有脱机、联机、联机同步三种工作状态。（7）设备维修简便,计算机设备均采用模块接

20、插件结构,便于更换,在机房内可通过电务维护终端的监视器监视现场设备和列车运行情况,设于机柜上的测试孔和指示灯,供维修人员分析和判断故障。在维修终端,电务维修人员通过鼠标操作,就能在屏幕上将前一段时间内的机器状态或作业情况按规定格式显示出来,若需要还可在打印机上打印输出,记录储存时间为1个月。系统提供的图象再现功能,可将进路办理和车列运行2。3.1.1 显示部分控制台和屏幕显示控制台的主要功能是采集控制命令信息和实现与监视控制机的通讯。根据本项目比选文件的要求,控制台可根据用户要求采用按钮盘+屏幕显示、拼装式光带显示按钮控制台、数字化仪或鼠标+屏幕显示等方式。最新系统中的数字化仪能与鼠标控制兼容

21、。1. 屏幕图形显示基本上同6502的控制台的表示（1）站场基本图形为灰色光带。（2）道岔的显示有其特色: 道岔岔尖处有缺口,无缺口的一侧表示道岔开通位置。当道岔无表示时（道岔转换过程中）,岔尖处闪白光。平时道岔不显示道岔名称号,当显示时其含义为:黄色道岔正在转换。白色表示道岔封闭。红色表示道岔单独锁闭,在单锁状态下,道岔不能单独操纵,但可以排列通过道岔所在位置的进路。 红色闪光表示道岔挤岔。显示道岔名称时,岔尖处黄色亮点表示道岔处于反位,绿色亮点表示该道岔处于定位。（3）屏幕下部有各种汉字提示及报警信息,帮助信号值班员进行操作。办理各种原铅封按钮时,如总人工解锁按钮时,屏幕上将显示输入口令号

22、码,确认输入口令正确后,总人解生效,并将此操作做登记记录。（4）在监控机与联锁机通讯中断时屏幕上股道和道岔区段的显示转为红光带,信号显示转为灯丝报警。（5）具备语音提示报警功能3。3.1.2 联锁机和执表机的构成及其功能一主要功能1. 联锁机主要功能（1）实现与上位机和执表机的通讯调度。采用循环呼叫应答方式,如通讯 不通,则超时报警及退出,接着呼叫下一个设备。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,完成进路确选、锁闭,发出开放信号和动作道岔的控制命令。（3）采集现场信号设备状态,如轨道状态,道岔表示状态,信号机状态等。（4）输出动态控

23、制命令,通过动态板驱动偏极继电器,控制动作现场设备。2. 执表机的主要功能（1）接收联锁机发出的执行命令和向联锁机发送采集信息。（2）同联锁机功能3。（3）同联锁机功能4。二主要构成1. 联锁机和执表机均由下列AT96总线的单元模块组成（1）386微处理器板；（2）电源板；（3）通讯板；（4）I/O端口板。在I/O端口板上有8个I/O端口地址,每个端口地址有8位输入、输出,共可输入或输出64位信息量。I/O端口板具有输出回读功能,可以用来检查输出信息的正确性。三联锁机（执表机）柜的结构布置为了适应大、中、小站的不同的控制对象容量,联锁机柜的结构分I、II和III型,I型为普通型,II型适合于小

24、站,在一个柜内同时安装A、B两套联锁系统,在III型机中采集层增加到两层（28块采集板）,驱动层为一层（14块驱动板）。联锁机和执表机的应用程序已都固化在CPU板的芯片上,只要开启电源,程序就开始运转。在计算机的状态表示面板上设有运行、中断、接收、发送等指示灯,若运行灯闪烁,则显示CPU运行正常,联锁机和执表机上电、复位和倒机时给出音响指示约20秒,正常运行时,若有音响输出则为报警信息,应检查机间通讯,并根据错误信息表查对错误（如图3.2所示）。图3.2 联锁机组成示意图1. 联锁机（执表机）的组成（1）电源层：由电源指示面板、采集电源、驱动电源和总线电源组成。（2）计算机层（STD层）。（3

25、）报警板：控制机柜上的指示灯和蜂鸣器的报警。（4）采集I/O板：用以控制采集总线。（5）驱动I/O板：用以控制驱动总线。 （6）CPU板：是整个系统的指挥中心,装载联锁运算程序,保障设备的运行安全。（7）STD-01通信板：用以实现联锁机与执表机之间、主备联锁机之间,以及对监视控制机的通信。（8）采集层：由采集机笼、采集板以及与计算机层和电源层联系的电缆、电源线及相应的接插件等所组成。 （9）驱动层：由驱动机笼、驱动板以及与计算机层和电源层联系的扁平电缆、电源线及相应的接插件等所组成。 （10）零层：位于机柜最下层,主控系统最为重要的连接线缆从这里引入和引出。上面装有联锁总线切换盒、零端子和接

26、地端子联锁机切换手柄、监控机切换手柄（执表机切换手柄）等（如图3.3所示）。图3.3 联锁（执表）机柜示意图2. 采集层的构成及其显示意义 采集机笼的主体是采集母板。母板背侧的32芯插座连接接口架的专用32芯采集信息配线电缆。机笼最多可容纳14块采集板,左边控制前8块采集板,右边控制后6块。每块采集板面板上两个指示灯是其板选指示,系统正常工作时应有规律地闪动。3. 驱动层的构成及其显示意义（1）驱动机笼的主体是驱动母板。母板背侧的32芯插座用于接插来自接口架的专用32芯驱动配线电缆。（2）驱动机笼最多可容纳14块驱动板,左边控制前8块驱动板,右边控制后6块。驱动板前端均匀设置的32个指示灯分别

27、对应每一个驱动位,当该位有驱动输出时其对应的指示灯闪烁。（3）每一机柜的第一块驱动板的第一和第四位控制输出专门用于驱动事故继电器。工作机的事故继电器应在吸起状态,备机在与主机同步后其事故继电器亦应吸起。4. 零层的构成（1）联锁总线切换盒上装有A,B两条总线的两组共6个接插端口盒内装有总线切板。联锁机、执表机和监控机之间通过屏蔽电缆的插接连通总线4。（2）零端子分01、02两个,01零端子主要是电源配线,02零端子主要是切换校核电路的配线。（3）切换手柄-在LA机上有一个三位式手柄,此手柄直接控制切换电路。其左侧位置为人工指定A机为工作机；右侧位置为人工指定B机为工作机；中间为自动位置,手柄在

28、此位置上系统方可自动倒机切换。5. STD层各指示灯的显示意义 （1）工作指示灯和备用指示灯：工作灯亮灯绿表示控制权在本机,备用灯亮黄灯表示本机为备机。（2）运行灯：指示计算机CPU的运行状态,闪动表示CPU正常运行。（3）中断灯：此灯只联锁机使用,只有中断2有效,指示CPU的中断请求信号是否正常。（4）收发灯：此灯分四组,指示系统的通信状态。（5）主控灯：此灯当前工作状态相符时点亮稳定绿色灯光,指示本机为工作机。（6）联机灯：指示备机处于联机状态。（7）同步灯：指示备机处于同步状态。（8）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。（9）停鸣键：联锁机和执表机在启动

29、、复位和倒机及联锁机在与其他设备通信中断时给出音响指示。联锁机CPU面板上装有工作指示灯、备用指示灯、同步指示灯、面板中部有联机按钮。当切换手柄置于自动位置并按动备机的联机按钮,备用灯着灯,表示主备机在联机状态,当主机、备机的控制命令和锁闭信息一致时,双机同步,同步灯着灯表示主机、备机已处于联机热备工作状态。表示灯为：（1）1灯- 亮灯的为 A机,否则即为 B机。（2）2灯- 亮灯的应为主机,灭灯的是备机。（3）3灯- 亮灯时表示切换手柄在本机工作位置。（4）4灯- 亮灯时表示切换手柄在对方机的工作位置。（5）5灯- 切换电路校核条件的采集,校核无误时此位亮。（6）6灯- 切换电路校核条件的采

30、集,切换电路正常时此位灭灯。（7）7灯- 采集对方机切换控制的驱动条件,亮灯时表示对方机正在发动切换。（8）8灯- 亮灯时表示切换手柄在自动位置。（9）15灯- 锁闭防护继电器总后接点的采集。当主机出现故障如死机,通讯中断,事故继电器落下等,此时,备机发出切换命令,使备机的切换继电器动作,如备机为B机，则BQHJ,切断设于继电器室内的切换继电器LQHJ的自闭电路,使LQHJ失磁落下,B机升为工作机,而A机自动转为脱机状态。在A机故障修复后,需人工按压设于A机上的联机按钮,A机才能与B机联机恢复通讯5。联锁机和执表机内各设有3台电源,一组是STD5V电源,供STD总线用和采集、驱动模板内计算机用

31、电源；一组采集12V电源,12V(T)；一组驱动12V电源,12V(Q)。各路电源在机柜的电源面板上均装有电源指示灯和测试孔。各路电源之间要求有良好的隔离性能。计算机与外部设备通讯一次,发、收指示灯闪烁一次,若有通讯故障,则接收灯停止闪烁,按压停鸣按钮,可以关掉喇叭音响,在设备恢复正常后,需将按钮复位,接通喇叭以备报警用。每一机柜的第一个控制输出驱动事故继电器,正常时工作机和处于同步状态的备机的事故继电器应在吸起状态,设于第四层面板上的第一个事故指示灯应不停地闪烁。95年以后,事故继电器改为双路反面输入,通常由第一和第四个驱动点同时控制。当机器出现某些关键性的错误时,计算机会停止对事故继电器的输出控制。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。系统经过十多年的发展改进,TYJL-II型计算机联锁系统工艺已相当成熟,完全达到工厂化生产,并且建立了一套成熟的模拟仿真系统,使设备出厂前就可基本完成现场调试的大部分工作。3.1.3 监视控制机监控系统主