DS6-K5B计算机联锁系统

1、 概述概述 DS6-K5B DS6-K5B型计算机联锁是我院与日本京三制作所联合开型计算机联锁是我院与日本京三制作所联合开 发的一套用于车站信号联锁控制的系统。发的一套用于车站信号联锁控制的系统。 该系统的核心硬件联锁机和输入输出电路采用京三公司该系统的核心硬件联锁机和输入输出电路采用京三公司 的的K5BK5B型产品。该产品所有涉及到安全信息处理和传输的部型产品。该产品所有涉及到安全信息处理和传输的部 件均按照件均按照“故障故障- -安全安全”原则采取了原则采取了2 2重系结构设计。重系结构设计。 该系统联锁软件通过了铁道部计算机联锁检测中心检测。该系统联锁软件通过了铁道部计算机联锁检测中心检

2、测。 DS6-K5BDS6-K5B系统的安全性能通过日本铁道综合技术所认证系统的安全性能通过日本铁道综合技术所认证 和日本运输省认证，达到铁路信号控制系统的安全性要求。和日本运输省认证，达到铁路信号控制系统的安全性要求。 K5BK5B系统在日本铁路得到广泛的使用。在中国，京三公系统在日本铁路得到广泛的使用。在中国，京三公 司最早在济南局周村站开通司最早在济南局周村站开通K5K5系统以来已使用近十年，无任系统以来已使用近十年，无任 何故障，其优异表现受到用户的高度评价。何故障，其优异表现受到用户的高度评价。 主要特点主要特点 系统组成系统组成 DS6-K5BDS6-K5B计算机联锁系计算机联锁系

3、 统由六个部分组成：统由六个部分组成： 控制台控制台 电务维护台电务维护台 联锁机联锁机 输入输出接口（电输入输出接口（电 子终端，子终端，ET-PIOET-PIO） 电务维修机电务维修机 电源电源 控制台控制台 控制台由控显双机和车站值班员办理行车作业的操作和控制台由控显双机和车站值班员办理行车作业的操作和 显示设备组成。操作设备可以选择按钮操纵盘、鼠标或数字显示设备组成。操作设备可以选择按钮操纵盘、鼠标或数字 化仪。显示设备可选用图形显示器或单元式表示盘。化仪。显示设备可选用图形显示器或单元式表示盘。 采用单元控制台时可选用京三生产的高可靠性采用单元控制台时可选用京三生产的高可靠性MMIF

4、MMIF电路电路 完成按钮采集和表示驱动。完成按钮采集和表示驱动。MMIFMMIF电路采用双重系并行工作，电路采用双重系并行工作， 可以实现系统不间断运行的情况下，带电拔插维护。可以实现系统不间断运行的情况下，带电拔插维护。 每一台控显机内安装了两个采用光缆连接的串行通信接每一台控显机内安装了两个采用光缆连接的串行通信接 口板，用于同联锁机的口板，用于同联锁机的2 2重系通信。控显双机的工作方式为重系通信。控显双机的工作方式为 双机热备，无扰切换。控显机转换箱用于控制台操作显示设双机热备，无扰切换。控显机转换箱用于控制台操作显示设 备与控显双机之间的转换。备与控显双机之间的转换。 控显机配备专

5、用控显机配备专用CTCCTC通信接口，具有与分散自律型调度通信接口，具有与分散自律型调度 集中系统结合的功能。集中系统结合的功能。 维护台维护台 电务维护台设备包括：监测机、键盘、显示器、打印机。电务维护台设备包括：监测机、键盘、显示器、打印机。 监测机内安装两个采用光缆连接串行通信接口板，用于与联监测机内安装两个采用光缆连接串行通信接口板，用于与联 锁机锁机2 2重系通信，从联锁双机取得联锁系统维护信息。重系通信，从联锁双机取得联锁系统维护信息。 监测机通过串行通信接口可从微机监测前置机取得模拟监测机通过串行通信接口可从微机监测前置机取得模拟 量检测信息。量检测信息。 电务维护人员可以通过键

6、盘，显示器，打印机查询或打电务维护人员可以通过键盘，显示器，打印机查询或打 印输出各类监测信息。印输出各类监测信息。 监测机通过通信接口可以与监测机通过通信接口可以与DMISDMIS等其它系统结合，监测等其它系统结合，监测 机还具有远程监测和维护的功能。机还具有远程监测和维护的功能。 联锁机联锁机 联锁机由联锁机由2 2重系组成，以主从方式并行运行。每一系采用重系组成，以主从方式并行运行。每一系采用 故障故障- -安全的双安全的双CPUCPU处理器，两系之间通过并行接口（处理器，两系之间通过并行接口（FIFOFIFO）建）建 立的高速通道交换信息，实现立的高速通道交换信息，实现2 2重系的同步

7、和切换。重系的同步和切换。 联锁机每一系通过联锁机每一系通过FSD486(FSD486(或或FSIO)FSIO)各用一对光缆经过光分各用一对光缆经过光分 路器与控显双机相连，使联锁的每一系都能够分别与两台控显路器与控显双机相连，使联锁的每一系都能够分别与两台控显 机通信。联锁机每一系用一对光缆分别与监测机的两个光通信机通信。联锁机每一系用一对光缆分别与监测机的两个光通信 接口相连，联锁机每一系的维护信息分别送到监测机。接口相连，联锁机每一系的维护信息分别送到监测机。 联锁机每一系有联锁机每一系有5 5个连接电子终端的通信接口（个连接电子终端的通信接口（IF486IF486或或 FSIOFSIO

8、），每个通信接口最多可连接三个电子终端机架。），每个通信接口最多可连接三个电子终端机架。 联锁机主、从系各自执行全部处理功能。联锁机主、从系各自执行全部处理功能。 联锁机主系在每个处理周期的启始时刻向从系发出同步信联锁机主系在每个处理周期的启始时刻向从系发出同步信 号，令从系与主系保持周期同步。号，令从系与主系保持周期同步。 联锁机主、从系交换处理结果。从系取与主系一致的结果联锁机主、从系交换处理结果。从系取与主系一致的结果 输出。输出。 总线比较总线比较FSPFSP故障安全处理故障安全处理 总线比较器以时钟为单位，对双重总线比较器以时钟为单位，对双重CPUCPU的处理经过、处理的处理经过、处

9、理 结果进行对照检查，可以做到对结果进行对照检查，可以做到对CPUCPU及周边器件故障，在最短及周边器件故障，在最短 的时间内（即一个的时间内（即一个CPUCPU时钟周期内）最及时的发现，通过屏蔽时钟周期内）最及时的发现，通过屏蔽 对外输出或停止对外输出或停止CPUCPU动作，使安全得到最有效的保证。动作，使安全得到最有效的保证。 联锁机的安全保证机制联锁机的安全保证机制 处理器以一定的周期执行所有的处理，必要的硬件资源在规处理器以一定的周期执行所有的处理，必要的硬件资源在规 定的周期内会全部被访问到，对外部的输入和输出在规定的周期定的周期内会全部被访问到，对外部的输入和输出在规定的周期 内全

10、部进行更新。软件在执行过程中将输出交变的定时监视信号内全部进行更新。软件在执行过程中将输出交变的定时监视信号 WDTWDT和检查信号和检查信号CHKCHK，标志所有处理是按照规定周期正确执行。，标志所有处理是按照规定周期正确执行。WDTWDT 信号接受故障信号接受故障- -安全驱动电路（安全驱动电路（FSDFSD）的监视。）的监视。 故障故障- -安全驱动电路对总线比较器输出的交变信号和安全驱动电路对总线比较器输出的交变信号和WDTWDT交变交变 信号进行监视，当有一方停止变化时，将从物理上（切断输出电信号进行监视，当有一方停止变化时，将从物理上（切断输出电 路的电源）屏蔽对外输出。路的电源）

11、屏蔽对外输出。 设计了软件诊断程序。对总线比较器检查不到的部分（如未设计了软件诊断程序。对总线比较器检查不到的部分（如未 使用到的内存等），实现故障使用到的内存等），实现故障- -安全功能，并对冗余系统管理用到安全功能，并对冗余系统管理用到 的特定的硬件资源进行诊断监视。的特定的硬件资源进行诊断监视。 系统的两重系之间，通过专门设计的信息交换通道，进行同系统的两重系之间，通过专门设计的信息交换通道，进行同 步信息交换，实现两重系同步运行。当一系发生故障时停止工作，步信息交换，实现两重系同步运行。当一系发生故障时停止工作， 输出倒向安全侧，另一系自动接替工作，保证系统连续不间断地输出倒向安全侧，

12、另一系自动接替工作，保证系统连续不间断地 运行。运行。 电子终端（电子终端（ET-PIOET-PIO） 电子终端输入和输出电路电子终端输入和输出电路 电子终端安全逻辑电子终端安全逻辑 电子终端的每块电路板都是智能的电子终端的每块电路板都是智能的, ,控制是分散独立的。控制是分散独立的。 每一系的每个电路板上都设有双每一系的每个电路板上都设有双CPUCPU的故障安全处理器，的故障安全处理器， 完成对本板的输入输出数据的安全处理和对本板电路完成对本板的输入输出数据的安全处理和对本板电路 的故障检测。的故障检测。 ET-PIOET-PIO输出电路的故障安全保证通过输出电路的故障安全保证通过FSDFS

13、D对输出数据进对输出数据进 行处理。行处理。 每一路输出发出动态和静态两种输出信号。每一路输出发出动态和静态两种输出信号。CHK1CHK1检查检查 静态输出，静态输出，CHK2CHK2检查动态输出。检查动态输出。 动态输出通过动态输出通过FSDFSD控制输出检查继电器（控制输出检查继电器（RORROR）。）。 电子终端的安全通信电子终端的安全通信 联锁机二重系的输出均发送给电子终端，电子终端每一联锁机二重系的输出均发送给电子终端，电子终端每一 系的输入都发送给联锁机的二重系。这种冗余的连接方式保系的输入都发送给联锁机的二重系。这种冗余的连接方式保 证任何一部分的单系发生故障，系统都能正常运行。

14、既保证证任何一部分的单系发生故障，系统都能正常运行。既保证 故障故障- -安全性又具有高可靠性。安全性又具有高可靠性。 安全信息传送具有安全信息传送具有 正正/ /反码两次传送、反码两次传送、CRCCRC 校验、标志码检查等故校验、标志码检查等故 障安全保证机制，发现障安全保证机制，发现 任何一项错误，丢弃本任何一项错误，丢弃本 周期的信息。周期的信息。2 2个周期没个周期没 有接受正确信息，给出有接受正确信息，给出 警告信息。警告信息。4 4个周期没有个周期没有 接收正确信息，全部信接收正确信息，全部信 息按安全侧处理。息按安全侧处理。 电源系统电源系统 DS6-K5B DS6-K5B计算机

15、系统要求信号电源屏经隔离变压器单独计算机系统要求信号电源屏经隔离变压器单独 提供一路单相交流提供一路单相交流220V220V电源。从电源屏来的电源。从电源屏来的220V220V电源送到电源送到 DS6-K5BDS6-K5B的电源柜，经过的电源柜，经过UPSUPS后向计算机设备供电。后向计算机设备供电。 控显机、监测机及控制台显示器等设备使用控显机、监测机及控制台显示器等设备使用UPSUPS输出的输出的 220V220V电源。系统电源采用两台电源。系统电源采用两台2000VA2000VA或或3000VA3000VA的的UPSUPS热备冗热备冗 余供电，任意一台故障自动切换，系统不受影响。余供电，

16、任意一台故障自动切换，系统不受影响。 DS6-K5BDS6-K5B的联锁机和的联锁机和ET-PIOET-PIO采用两路直流采用两路直流24V24V电源供电。电源供电。 第一路称为逻辑第一路称为逻辑24V24V电源（电源（L24L24），此电源经），此电源经DS6-K5BDS6-K5B内部的内部的 DC-DCDC-DC变换，产生逻辑电路工作所需的变换，产生逻辑电路工作所需的5V5V电源。第二路称为电源。第二路称为 接口接口24V24V电源（电源（I24I24）。供输出接口驱动继电器和输入接口采）。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热备工作，共集继电器状态使

17、用。每一路电源均设两台并联热备工作，共 有四台有四台24V24V电源。电源。 电源连接图电源连接图 DS6-K5BDS6-K5B区域计算机联锁区域计算机联锁 DS6-K5BDS6-K5B区域计算机联锁的特点区域计算机联锁的特点 整个控制区域只要在中心站设一套联锁主机，控制操作与联整个控制区域只要在中心站设一套联锁主机，控制操作与联 锁逻辑运算集中在中心站完成，其它车站不设联锁机和控制台，锁逻辑运算集中在中心站完成，其它车站不设联锁机和控制台， 只设电子终端。集中联锁逻辑部与各站电子终端间采用光纤构成只设电子终端。集中联锁逻辑部与各站电子终端间采用光纤构成 的安全局域网连接，传输信息高速、安全、

18、可靠，而且不需另设的安全局域网连接，传输信息高速、安全、可靠，而且不需另设 专用传输设备。专用传输设备。 在区域联锁的控制范围内，不需要另设站间闭塞或场间联系在区域联锁的控制范围内，不需要另设站间闭塞或场间联系 电路，实现车站区间一体化，进一步提高安全保障性能。电路，实现车站区间一体化，进一步提高安全保障性能。 集中控制和调度，全面掌握全线列车运行和车站应用状态，集中控制和调度，全面掌握全线列车运行和车站应用状态， 合理指挥行车，保证列车安全、正点运营，并能提高列车通过能合理指挥行车，保证列车安全、正点运营，并能提高列车通过能 力。平时车站不需办理行车作业，从而能够节省人力。力。平时车站不需办

19、理行车作业，从而能够节省人力。 配备设备监视装置，在中心站能自动监测、记录全线内设备配备设备监视装置，在中心站能自动监测、记录全线内设备 的运用情况，能迅速完成故障定位和故障排除。的运用情况，能迅速完成故障定位和故障排除。 车站只设电子终端和接口设备，不需要整套联锁装置，另外车站只设电子终端和接口设备，不需要整套联锁装置，另外 可大量节省室外联系电缆，可以降低工程总投资。可大量节省室外联系电缆，可以降低工程总投资。 系统结构图系统结构图 系统物理结构外观系统物理结构外观 物理结构的优点物理结构的优点 DS6-K5B DS6-K5B系统的联锁机架采用悬浮式结构，联系统的联锁机架采用悬浮式结构，联

20、 锁机与系统其他部分的连接全部采用光缆，实现完锁机与系统其他部分的连接全部采用光缆，实现完 全电气隔离。对设备安装制定具体的隔离措施。例全电气隔离。对设备安装制定具体的隔离措施。例 如联锁机架和电子终端机架在机柜上安装必须采取如联锁机架和电子终端机架在机柜上安装必须采取 绝缘隔离等。这些设计，有利于增强系统的抗干扰绝缘隔离等。这些设计，有利于增强系统的抗干扰 能力，增强系统可靠性，提高防雷性能。能力，增强系统可靠性，提高防雷性能。 联锁逻辑部外观联锁逻辑部外观( (一一) ) 联锁逻辑部外观联锁逻辑部外观( (二二) ) 联锁机的同步切换联锁机的同步切换 DS6-K5B DS6-K5B联锁机的

21、二重系安装在一个机架的同一联锁机的二重系安装在一个机架的同一 个底板上，双机信息交换通过底板高速通道实现，个底板上，双机信息交换通过底板高速通道实现， 不需要经过外部的电缆连接。双机切换由不需要经过外部的电缆连接。双机切换由CPUCPU板内的板内的 安全电路实现，不另设独立的切换电路。二重系之安全电路实现，不另设独立的切换电路。二重系之 间没有经过外部连接的通道。从而保证了双机切换间没有经过外部连接的通道。从而保证了双机切换 控制的高安全性和高可靠性。控制的高安全性和高可靠性。 DS6-K5BDS6-K5B系统采用的无接点控制切换和通过机架系统采用的无接点控制切换和通过机架 内部高速通道保持同

22、步的方法，确保了系统的高安内部高速通道保持同步的方法，确保了系统的高安 全性和高可靠性。全性和高可靠性。 电子终端外观电子终端外观( (一一) ) 电子终端外观电子终端外观( (二二) ) 3 R T 4 3 4 R T T R R T R T T R T A 1 2 3 4 B 1 2 3 4 CODE REPS-RS OPTICAL LINE 3 R T 4 3 4 R T T R R T R T T R T A 1 2 3 4 B 1 2 3 4 CODE REPS-RS OPTICAL LINE 2系1系 J1 L24 电源插座 J5 J4 J3 I24V J1输入 J2输出 J5 J

23、4 J3 I24V J1输入 J2输出 J5 J4 J3 I24V J1输入 J2输出 J5 J4 J3 I24V J1输入 J2输出 J5 J4 J3 I24V J1输入 J2输出 PIO 5PIO 5PIO 4PIO 4PIO 3PIO 3PIO 2PIO 2PIO 1PIO 1LINELINE 5 6 6 6 5 5 6 7 5 6 7 输入配线示意输入配线示意 输出配线示意输出配线示意 电子终端的可扩充性和可维护性电子终端的可扩充性和可维护性 DS6-K5B DS6-K5B每个电路板通过光电隔离的通信链路与联锁每个电路板通过光电隔离的通信链路与联锁 机进行通信机进行通信, ,并且每一块

24、并且每一块PIOPIO板都设有专用的保险。因此，板都设有专用的保险。因此， 任何一个电路板的故障不影响其他电路板工作。机架扩展任何一个电路板的故障不影响其他电路板工作。机架扩展 也是通过光纤连接实现扩展，可靠性不受影响。也是通过光纤连接实现扩展，可靠性不受影响。 DS6-K5BDS6-K5B每个电路板上设有电源开关，可以单独断电，每个电路板上设有电源开关，可以单独断电， 实现机架不停电的情况下拔插电路板，进行更换维修。实现机架不停电的情况下拔插电路板，进行更换维修。 DS6-K5BDS6-K5B二重系的电路板并列插在同一机架上，对外二重系的电路板并列插在同一机架上，对外 的并联连接通过底板的印

25、制电路实现，避免外部连接接插的并联连接通过底板的印制电路实现，避免外部连接接插 件和连接电缆对系统可靠性的影响。件和连接电缆对系统可靠性的影响。 现场测试方法现场测试方法 现场测试时断开被现场测试时断开被 测联锁机与电子终测联锁机与电子终 端、控显主机之间端、控显主机之间 的光缆连接，即可的光缆连接，即可 进行测试。进行测试。 使用控显备机进行测试操使用控显备机进行测试操 作设备，监测机作为电子作设备，监测机作为电子 终端模拟机模拟输入终端模拟机模拟输入/ /输输 出，并通过出，并通过TCP/IPTCP/IP与测试与测试 设备连接，完成现场联锁设备连接，完成现场联锁 软件测试。软件测试。 控显B机监测机 联锁系联锁系 ET-PIO 控显A机 控显B机模拟机 联锁系联锁系 ET-PIO 控显A机测试设备 正正 常常 运运 行行 情情 况况 现现 场场 测测 试试 情情 况况 TCP/IP 系统开发合作过程系统开发合作过程 京三的京三的K5K5型系统型系统19961996年在济南局周村站开通，同年通年在济南局周村站开