ei32-jd型计算机联锁系统教案

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1、交通簿绪论一、计算机联锁概述1、计算机联锁的发展概况。车站联锁设备经历了从机械联锁到继电联锁的发展过程，并进行过电子联锁的试验，目前正在向计算机联锁发展。20 世纪年代中期，有些国家从设计可靠的计算机硬件入手，应用故障安全元器件构成计算机联锁，但因价格昂贵，没有得到推广。20 世纪 70 年代后期，随着电子计算机尤其是微型计算机的迅速发展和推广应用，以及可靠性技术的进步，各国相继研究计算机联锁，从软件入手，采用通用计算机，通过软件冗余来实现故障安全。我国第一套计算机联锁设备于 1984 年在南京梅山铁矿地下运输线正式开通，后陆续在冶金矿山等铁路试用。1989 年铁道科学研究院通号所研制的计算机

2、联锁系统首先在郑州北编组站峰尾开通，这是计算机联锁系统应用于国家铁路的开始。以后，铁科院通号所于 1993 年又在拉滨线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计算机联锁。铁道科学研究院通号所研制的 TYJL-型TYJL-TR9 型计算机联锁于 1997年 12 月通过铁道部技术鉴定。通号总公司研究设计院研制的 DS6-11 型DS6-20 型计算机联锁于 1999 年 1 月通过铁道部技术鉴定。北方交通大学（现北京交通大学）研制的 JD-1A 型计算机联锁于 2000 年 5 月通过铁道部技术鉴定。卡斯柯公司研制的 VPI

3、型计算机联锁于 2000 年 8 月通过铁道部技术鉴定。在此过程中，还相继引进了美国英国德国日本意大利的计算机联锁共 20 多个站。由于各方面的原因，主要是不适应我国铁路运输和联锁的特点，实际运用中大多数不理想。我国的计算机联锁发展非常迅速，现已有数百个车站安装了计算机联锁设备，有的区段已发展为成段计算机联锁。2、什么是计算机联锁（1）以计算机为主要技术手段实现车站联锁的系统。（2）用微型计算机和其他一些电子继电器件组成具有“故障安全”性能的实时控制系统。（3）采用计算机控制并实现道岔进路和信号机之间联锁的设备称为计算机交通簿联锁。3计算机联锁系统和电气联锁系统的主要区别是什么？计算机联锁系统

4、和电气联锁系统的主要区别在于：计算机联锁系统用计算机或微处理器取代了继电电路，构成了智能化的联锁机构。二、计算机联锁系统的层次结构联锁系统从操作到监控对象的进路控制可以分为人机对话层、联锁层和控制层。1、人机对话层：是指操作人员向联锁系统输入操作信息和接收来自联锁系统表示信息的一层。2、联锁层:是指系统中实现联锁功能的一层。3、控制层（也称作执行层）：是指对室外的道岔信号机以及轨道电路等信号设备进行控制和采集其状态信息的一层。三、计算机联锁的控制结构现在全部采用分散式控制结构。分散式控制结构的特点是将联锁系统的功能按结构层次划分成若干个相对独立又有一定联系的功能模块，各功能模块均由相应的计算机

5、或微处理器来处理，从而使系统在处理机的配置上形成多机分散式结构。1、上位机 该机的主要任务是完成人机对话功能，一方面接收来自控制台的值班员操作输入信息，判明能否构成有效的操作命令，并将操作命令转换成约定的格式，由串行口输送给联锁机；另一方面，接收联锁机提供的关于监控对象状态和列车运行情况等各种信息，把它们转换成表示盘或屏幕显示器能够接受的格式。2、联锁机 联锁机也称下位机，主要用于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、驱采机（执表机）功能：控制采集电路工作，将采集到的站场状态传送到联锁机。接收联锁机传送的控制命令，并根据控制命令控制相应驱动电路

6、。4、电务维修机 功能：接收上位机传来的站场状态信息、操作信息、提示信息、故障信息等。显示站场运行状况、车站值班员操作信息、故障信息、系统运行状况等。记录一个月的历史信息，可查看一个月内站场运行状况、车站值班员交通簿操作信息、故障信息等。为调度监督DMIS 系统微机监测等提供接口。四、系统的冗余结构1、可靠性冗余结构为了减少在出现故障时系统停止工作的概率，采用互为备用的二重结构，亦即为了提高可靠度而采用逻辑上为“或”关系的二重结构。模块 A模块 B 输出或门输入2、安全性冗余结构在出现故障时，为了减少产生危险侧输出的概率，采用相互校核的二重结构，也就是逻辑“与”关系的二重结构。模块 A模块 B

7、 输出与门输入3、计算机联锁系统对高可靠度和高安全度的要求都是必要的，所以具有二重系交通簿统结构的计算机联锁控制系统的一般结构如下图：4、双机热备结构主机和备机都在运行状态，且备机和主机完全同步运行，这种状态称为双机热备。5、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。系统系统 A系统 B与门系统系统 A系统 B与门或门交通簿第一篇 EI32-JD 型计算机联锁系统第一章 系统主要技术特点1 1技术特点在日本，EI32 电子联锁系统

8、已经在 300 多个车站中投入使用，最长运用时间达 15 年。在高速、高密度的日本地铁、新干线上，都安全可靠地运行着 EI32 电子联锁系统。EI32 电子联锁系统硬件具有以下技术特点：1安全的保证 总线控制的双系统，采用 2X2 取 2；每个计算机由双 CPU 分别运算，比较一致后，才作为该计算机的输出； 采用 FSOS（Fail-Safe Operation System） ；FSOS 是故障安全的实时操作系统，在系统运行期间，每个周期都进行硬件单元的诊断以及 ROM/RAM 诊断、内存保护诊断、运行周期监视等。确保系统的安全性、实时性。 采用故障安全的输入输出系统。2系统可靠性的保证 联

9、锁机、驱采机间的通信采用局域网光接口，光缆通道双倍冗余，具有高速、高可靠性； 驱动电路、采集电路具备强大的自诊断功能，在电路工作时实时进行检测，出现故障立即报警或系统停止运行； 驱动电路、采集电路双倍冗余，单路故障不影响系统工作； 与之配套的操作表示机双倍冗余，故障时能自动切换。3高速处理能力 系统经日本地铁、新干线等地的检验，具有高速、高密度的控制能力。4维护方便 计算机联锁系统直接驱动组合架中的 JWXC1700 继电器，无需在组合架增加动态驱动电路； 联锁系统具备强大的故障诊断能力，精确的故障定位； 维修机提供并记录丰富的信息，供电务维修人员参考。12系统对环境的要求及技术指标系统环境温

10、度： 045系统环境湿度： 不大于 90大气压力： 74.8KPa106Kpa双机切换时间： 小于 500ms系统运用环境，如微机室应采取防静电措施，加装防静电地板。交通簿地线要求：EI32-JD 计算机联锁系统要求两种地线，即防雷地和保护地。设备防雷地接地电阻不大于 10 欧姆，可与信号防雷地共享。设备保护地接地电阻不大于 4 欧姆，一般需单设。保护地与防雷地接地体直线距离不小于 20 米。保护地线和防雷地线分槽走线。引接线电阻应达到毫欧级。第二章 系统结构2 1系统体系结构EI32-JD 型计算机联锁系统属于分布式计算机控制系统，也称集散型测控系统，其特点是分散控制、集中信息管理。系统包括

11、人机对话层（也称操作表示层） 、联锁运算层、执行层，体系结构如图 2.1 所示： 电 务 维 修 网 执 行 层 （ 机 械 室 ） 执 行 层 （ 微 机 室 ） 人 机 对 话 层 A操 作 表 示 机 B操 作 表 示 机 A联 锁 机 B联 锁 机 A驱 采 机 B驱 采 机 采 集 电 路 驱 动 电 路 机 械 室 组 合 架 继 电 器 接 口 配 线 联 锁 运 算 层 （ 微 机 室 ） VME总 线 接 口线 缆 图 2.1 EI32-JD计 算 机 联 锁 系 统 体 系 结 构 图 电 务 维 修 机 采 集 电 路 驱 动 电 路 从图 2.1 可见，EI32-JD

12、计算机联锁系统主要组成部分如下：1、操作表示机操作表示机也称人机对话微机，简称上位机。它和联锁机构成上下位分层交通簿结构。操作表示机有以下功能： 办理进路等操作功能它接收车站值班员的操作按钮，将按钮通过网络通信传送给联锁机。 站场及信息显示功能它接收来自联锁机的站场状态数据和提示信息等，在 CRT 显示器或控制台上显示站场情况、系统工作状况、提示信息、报警信息等，对主要的错误或故障提供相应的语音报警。 信息转发功能将站场状态数据及提示信息、报警信息、系统状态信息等转发给电务维修机。2、联锁机联锁机也称下位机。功能如下： 接收操作表示机下发的操作命令。 进行联锁运算。 根据运算结果，产生控制命令

13、；并通过 LAN 通信，将控制命令传送到驱采机。 通过 LAN 通信，接收驱采机传送的采集站场状态。 将站场状态信息、提示信息、故障信息等传送给操作表示机。3、驱采机功能如下： 控制采集电路工作；通过 LAN 通信，将采集到的站场状态传送到联锁机。 通过 LAN 通信，接收联锁机传送的控制命令；并根据控制命令控制相应驱动电路。4、采集电路、驱动电路采集电路在驱采机的控制下，采集组合架继电器状态；驱动电路在驱采机的控制下，驱动组合架继电器动作。5、接口配线组合架继电器与采集、驱动电路间一一对应，即接口信息表规定好了某采集电路采集哪个继电器，某驱动电路驱动哪个继电器。从组合架室内分线盘到采集电路、

14、驱动电路间通过 32 芯电缆相连。6、电务维修机维修机通过电务维修网与操作表示机相连，功能如下： 接收操作表示机传来的站场状态信息、操作信息、提示信息、故障信息等。交通簿 显示站场运行状况、车站值班员操作信息、故障信息、系统运行状况等。 记录一个月的历史信息，可查看一个月内站场运行状况、车站值班员操作信息、故障信息等。 为调度监督、DMIS 系统、微机监测等提供接口。2 2硬件结构 运 转 室 前 台 监 视 器 鼠 标 或 数 字 化 仪 等 音 箱 后 台 监 视 器 显 示 分 屏 器 车 务 人 员 终 端 综合机柜 联锁机柜 A采 集 机 箱 A驱 采 机 与 驱 动 机 箱 B驱

15、采 机 与 驱 动 机 箱 B采 集 机 箱 A操 作 表 示 机 操 作 倒 机 单 元 B操 作 表 示 机 网 络 集 线 器 UPSA PSB 微 机 室 隔 离 变 压 器 机 械 室 组 合 架 接 口 图 2. EI32-JD计 算 机 联 锁 系 统 硬 件 结 构 图 A联 锁 机 B联 锁 机 联 锁 倒 机 单 元 24V开 关 电 源 、 接 口 箱 机 械 室 维 修 机 终 端 电 务 维 修 机 监 视 器 鼠 标 键 盘 打 印 机 图 2.2 所示的系统硬件结构图表明，在运转室，通过车务前台监视器、音箱、输入设备（鼠标）等为车站值班员提供操作表示界面。同时在运

16、转室还可以提供后台监视器，便于车站值班员监视前台操作及站场运行情况。在微机室，有联锁机柜、综合机柜，以及提供给电务人员的维修机终端设备。联锁机柜中包括倒机电路、24V 开关电源（供联锁机、驱采机、以及采集电交通簿路、驱动电路使用） 、联锁机、驱采机、采集机箱、驱动机箱、以及和组合架间的配线接口。综合机柜中包括操作表示机、操作表示机倒机单元、网络集线器、以及不间断电源 UPS、隔离变压器。交通簿第三章 联锁机柜3 1联锁机柜的机箱式结构EI32-JD 型计算机联锁系统的联锁机柜采用欧洲标准结构，机柜内包括联锁机箱（包括 I 系联锁机、II 系联锁机、联锁倒机单元） 、驱采机与驱动机箱（包括驱采机和驱动电路） 、采集机箱（包括采集电路） 。