城市轨道交通联锁系统维护（第2版）（共2册）课件 项目5 城市轨道交通正线ATC系统中的联锁设备维护2

任务2卡斯柯Urbalis888信号系统中联锁设备维护

Urbalis888信号系统由卡斯柯信号有限公司和其母公司Alstom联合开发，是一套基于无线通信的CBTC系统。

5.2.1卡斯柯Urbalis888信号系统中联锁设备认知

1.Urbalis888信号系统结构、组成及功能

Urbalis888信号系统结构如图5-17所示。

图5-17Urbalis888信号系统结构

Urbalis888信号系统的组成如图5-18所示。图5-18Urbalis888信号系统的组成

该系统主要由5个子系统构成：自动列车控制子系统（ATC）、联锁计算机子系统（CBI）、自动列车监控子系统（ATS）、维护支持子系统（MSS）、通信子系统（DCS）。

（1）自动列车监控子系统（ATS）

1）ATS子系统的构成

ATS子系统的组成：控制中心ATS、集中站ATS、非集中站ATS、车场及车辆段ATS。

2）ATS子系统的功能

ATS子系统的功能有：信号设备状态监控、列车监控、离线计划管理、线路列车运行管理、模拟培训、维护支持和外部接口。

（2）自动列车控制子系统（ATC）

1）ATP子系统

它包括轨旁ATP和车载ATP子系统。

①轨旁ATP子系统

安装在轨旁的ATP子系统有：轨旁线路控制器(LC)、数据存储单元（DSU）、轨旁区域控制器（ZC）和信标。

线路控制器(LC)管理整个线路的临时限速，负责存储、更新ATS发送的TSR（临时限速）请求。LC还控制ZC和CC的应用软件和配置数据版本的校核。同时，在通信过程中LC也向ZC和CC提供内部时钟同步。

数据存储单元(DSU)管理：用户访问DSU软件，列车配置，线路上每列列车的静态配置，每种类型列车适用文件的版本，车载数据的升级，DSU和CC之间的通信，CC模式的改变，DSU到CC的CC数据文件的传输，处理CC的重启，核查当前安装于CC的版本，处理一组列车的升级。

轨旁区域控制器（ZC）：处理线路占用信息、自动防护和进路等信息。根据CC设备发送的列车精确位置信息，ZC设备主要为每列列车计算保护区域，即AP（自动防护），并通过无线传输向每列车发送其授权终点（EOA）。ZC设备通过DCS子系统同其它子系统（内部和外部）设备连接。

当列车越过信标时，信标子系统允许CC子系统读取轨旁信息。轨道上安装了1种信标，称RB(重定位信标)。

②车载ATP子系统

安装在列车上的车载ATP设备主要包括：车载控制器CC、司机显示单元DMI、编码里程计、信标天线。

③ATP子系统的功能

ATP子系统的功能有：列车定位、列车位移和速度测量、超速防护和防护点防护、临时限速管理、运行方向和倒溜的监督、停稳监督、退行监督、车门监督及释放、紧急制动激活、站台屏蔽门监督、紧急停车按钮、列车完整性监督和车辆故障监督。

2）AT0子系统

从硬件来看，ATP/ATO系统是一个整体。ATO子系统包括ATO应用软件（安装在CC机架的CMP板内），CMP板上有两个不同的CPU：一个用于安全软件应用，主要用于ATP软件应用；一个用于非安全软件应用，包括ATO。

ATO子系统的功能有：

①自动驾驶功能：自动驾驶和车门管理；

②ATO精确停车；

③调整功能：发车、区间运行时间、提前发车、扣车和跳停。

（3）联锁计算机子系统（CBI）

联锁计算机子系统（CBI）有：设备集中站CBI、非集中站CBI、停车场CBI和试车线CBI。

联锁功能、接口功能、故障诊断、信号设备监督、报警功能和操作防护功能。

（4）通信子系统（DCS）

1）DCS子系统的组成

DCS数据通信系统为信号系统提供一个可靠的冗余的通信网络，主要由以下四大部分组成：

①DCS有线传输系统包括:

a.核心骨干层：SDH传输节点所组成的环状网络；

b.接入网层：接入网交换机。

②DCS无线通信系统，包括车载无线设备和轨旁无线设备，DCS采用波导管方式建立车载和轨旁设备间可靠的通信连接。轨旁设备通过光电转换器与DCS有线传输系统相连。

③DCS网络管理系统，包括SDH网管系统和IP设备网管系统。实现对所有DCS设备的管理，维护和配置。

④DCS接入网：DCS的接入网设备包括交换机、光电转换器等。

2）DCS子系统的功能

①DCS有线传输系统：为信号系统提供一个信息交互所需的传输通道，保证地面应用间可靠的通信连接，同时DCS有线系统也为轨旁无线设备和车载无线设备的通信提供一个接口。

②DCS接入网：DCS骨干网在每个设置有SDH的车站、车辆段和停车场为ATP(ATO)、CBI、ATS和MSS(维护支持系统)提供以太网接口，并在SDH网络上设置专用局域网(EPLAN)。

③DCS无线系统：为轨旁和车载CBTC系统提供可靠、持续、双向的通信服务。

（5）维护支持子系统（MSS）

维护支持子系统（简称MSS系统）作为信号系统项目的一个子系统，是整个信号系统的设备状态监测和维护辅助工具，主要用于维护信息的采集，帮助维修调度人员对故障设备进行定位，管理维修作业。调度员可借助远程维修诊断系统制定、计划与安排维修工作，达到比传统人工方式更加有效的效果。

主要承担的功能包括：

①对整个信号系统所有设备（包括电源设备）的工作状态和基础信号设备的模拟量电气性能指标进行在线监测和集中报警；

②收集、显示包括ATS、ATP/ATO、联锁、DCS等子系统设备的状态和报警信息；

③辅助用户进行设备台帐管理；

④辅助用户方便计划和制定预防性和纠正性维护作业；

⑤辅助用户分析数据，自动生成文本和图形格式的标准预定制维修报表功能；

⑥提供功能性操作员的管理操作。

2.设备集中站计算机联锁子系统（CBI）的组成及功能

（1）设备集中站结构，设备集中站结构如图5-19所示。

图5-19设备集中站结构

（2）设备集中站计算机联锁子系统（CBI）的主要设备组成及功能

设备集中站计算机联锁子系统（CBI)采用卡斯柯限号有限公司的ilock型计算机联锁系统，它是二乘二取二结构的系统。如图5-20所示。

ilock联锁处理子系统主要由联锁综合机柜、联锁I/O机柜（A/B）、接口架、继电器机架、分线盘及室外设备等组成。

图5-20设备集中站计算机联锁子系统（CBI)的系统结构

1）联锁综合机柜

联锁综合机柜如图5-21所示。联锁综合机柜有：

系统切换箱：该箱面板上有多个指示灯，指示联锁A/B机的工作情况；有联锁机切换手柄，可进行联锁A/B机的切换。

电源切换箱：该箱面板上有多个按钮，可进行A/B两路电源的切换；可进行UPSA/B两个电源的切换。

交换机A/B：用于联锁子系统CBI与冗余SDH骨干网交换信息。

不间断UPSA/B电源：在外电网断电的情况下，给计算机提供稳压电源。

UPSA/B电池：给UPSA/B提供电源。

操作台主机A/B：与HMIA/B连接，进行人机界面信息处理。

2）联锁I/O机柜（A/B）

①A/B机系统机笼

联锁I/O(A/B)机柜如图5-22所示。

图5-21联锁综合机柜图5-22联锁A/B机柜

a.安全逻辑运算板（VLE）

VLE板是整个联锁处理子系统的核心，包括通过I/O选址读取输入/输出信息、进行联锁运算、与MMI、SDM、其它iLOCK系统安全通信等。该板指示灯表示的含义如图5-23所示。

图5-23安全逻辑运算板（VLE）指示灯b.安全校验板（VPS）

VPS板是iLOCK系统的安全型监视机构，独立于VLE板面对系统进行全面的安全检查。它以一定的间隔接收到一组编码检查信息，如经检查这组信息正确，则输出一个安全型数字信号，这个信号通过一个安全型滤波器滤波并用于励磁一个安全型继电器VRD，用以证明系统自检正常。所有通向iLOCK系统的安全型输出的电源都经过该继电器VRD的前接点。当发现系统有错误时，VRD继电器立即失磁，然后这个安全型继电器将会切断iLOCK所有的安全型输出的电源。VRD继电器在VPS经过7个周期连续检查后，证明系统是正常时才能再度激励，以确保系统安全。该板指示灯表示的含义如图5-24所示。

图5-24安全校验板（VPS）指示灯

c.输入输出总线接口板（I/OBUS2）

I/OBUS2板是VLE板和输入输出板交换信息的通道，I/OBUS2为输入板的测试数据和输出板的端口校验数据提供存储空间；同时它也包含逻辑和时序电路，以控制输出端口的连续校验。I/OBUS2板能与I/OBE2板交换信息，通过I/OBE2板实现差分驱动，驱动双断输出板。该板指示灯表示的含义如图5-25所示。

图5-25输入输出总线接口板（I/OBUS2）表示

②A/BI/O机笼（第一层）

a.输入输出总线扩展板（I/OBE2）

I/OBUS2板与I/OBE2板交换信息，通过I/OBE2板实现差分驱动，驱动双断输出板。

该板指示灯表示的含义如图5-26所示。

图5-26输入输出总线扩展板（I/OBE2）表示灯b.双采安全型输入板（VIIB）

VIIB板为iLOCK系统的两个CPU分别采集提供相同的接口。每块VIIB板有16个输入端口，每个输入端口对应一个指示灯，当某端口有输入信号时，相应的指示灯点亮。该板指示灯表示的含义如图5-27所示。

图5-27双采安全型输入板（VIIB）表示灯

③A/BI/O机笼（第二层）

安全型双断输出板（VOOB）

VLE板通过VOOB板产生输出信号，驱动接口设备，并且系统能时时检测VOOB板输出的正确性，输出与实际驱动的一致性。作为双断输出板，VOOB板为“2取2”系统的两个CPU分别提供正负电控制对象。每块VOOB板有8对输出，每对输出设一个正电输出和一个负电输出对应一个有效输出。每对输出端口设一个指示灯，当正电和负电输出同时有效时，相应的指示灯点亮。该板指示灯表示的含义如图5-28所示。

5-28安全型双断输出板（VOOB）图表示灯

④母板（MB）

母板是iLOCK联锁处理子系统中各印制电路板之间连接的桥梁，通过母板VLE板可以进行I/O选址，可以与VPS板交换信息，对于配置安全通信板的联锁车站还可以与CPU/PD1板交换信息，通过母板、I/OB板可以与输入、输出板交换数据，从而达到了整个联锁处理子系统之间的信息互通。

⑤DVCOM板

DVCOM板为双通道安全通信板，主要负责相邻两站ZLC之间的安全通信。该板指示灯表示的含义如图5-29所示。

图5-29DVCOM板指示灯

（3）冗余网络子系统

计算机联锁子系统（CBI）配置3层通信传输通道，一层用于冗余ATS子网，一层用于冗余信号子网。另外，单设一个独立的站间传输通道，适用于联锁站间传输。CBI网络子系统如图5-30所示。

图5-30CBI网络子系统1）联锁A机、联锁B机、车站操作员工作站和系统维护台各提供2个网络接口，接入冗余的基于TCP/IP协议的ATS子网，实现相互之间信息交换。同时，通过SDH节点接入骨干网，实现和中心ATS之间的信息交换；

2）联锁A/B机通过另外独立的两个网口接入冗余的基于FSFB2协议的信号子网（ATP/ATO），通过SDH节点接入骨干网，实现和中心轨旁ATP/ATO、车载ATP/ATO之间的信息交换；

3）联锁A/B机通过独立物理通道的站间安全通信子网，实现站间独立的信息的安全交换，并不受其它2个子网工作状态的影响。

这三层通信传输通道，均采用冗余的方式，因此一旦冗余网络中的一条网络发生故障时，各子系统仍可以通过另一条网络进行通信。5.2.2计算机联锁子系统（CBI）的工作原理

1.联锁机的硬件原理

CBI硬件方框图如图5-31所示。

图5-31CBI硬件方框图

2.计算机联锁子系统(CBI)的接口

1）计算机联锁子系统(CBI)与ZC计算机之间的数据交换

①联锁子系统与ZC的连接

联锁子系统与ZC的连接如图5-32所示。ZLC通过信号子网接入骨干网，通过骨干网的安全通信与其它相关子系统交换信息。

图5-32联锁子系统与ZC的连接

ZLC采集现场信号设备的状态（信号机、道岔、车站紧急停车按钮、屏蔽门/安全门、计轴信息等），接受ZC的列车位置、列车停稳等信息，经过联锁处理后，把处理结果一方面通过安全型双断输出板控制现场的相关设备（信号机、道岔等），另一方面通过骨干网传递给ZC。

②ATC系统是基于CBTC的移动闭塞系统，联锁子系统所需的轨道信息由轨旁ZC通过骨干网传来；辅助计轴系统的轨道信息则由ZLC通过安全型采集板采集。

2）计算机联锁子系统(CBI)与ATS之间的数据交换

①CBI向ATS发送的数据包括：

a.现场信号设备状态：计轴器、道岔位置、信号机显示、紧急停车按钮状态等；

b.内部设备状态：进路、子进路、运行方向等。

②ATS向CBI发送的数据包括：

信号设备控制：进路、道岔、信号机、紧急停车按钮复位等。

3)计算机联锁子系统（CBI）与相邻联锁设备站的接口

所有联锁站之间的ZLC通过信号子网接入骨干网。

在骨干网故障的情况下，相邻联锁站之间还可以通过独立物理通道的站间安全通信后备网，实现站间独立的信息的安全交换。

4)计算机联锁子系统（CBI）与道岔转辙机、信号机的接口

①与信号机的接口

通过安全型继电器控制信号机的每个灯位，这些继电器由CBI的安全型输出板控制；通过一个安全型继电器监测信号机的工作情况，CBI通过安全型输入板采集该信息；

LED信号机报警总机通过串口向SDM传送信号机每个灯位的灯丝断丝信息。

②与转辙机的接口

通过安全型继电器控制转辙机，继电器由CBI的安全型输出板控制。通过安全型继电器来监测转辙机的位置，CBI通过安全型输入板采集转辙机位置信息；

与道岔转辙机，信号机的接口分界点在室外电缆终端架外线端。

5）计算机联锁子系统（CBI）与CC的接口

CBI向CC发送屏蔽门关闭并锁闭信息、屏蔽门旁路信息，CC向CBI发送屏蔽门开/关的信息。

6）计算机联锁子系统（CBI）与站台屏蔽门/安全门的接口

在确定列车停在规定的停车窗内，车载ATP才允许ATO开车门和屏蔽门。开门、关门命令由安全继电器接点经室内信号设备传送至屏蔽门。某站联锁区与屏蔽门接口电路如图5-33(a)、(b)、(c)所示。

图中，GMJ:关门继电器，KMJ:开门继电器，PDKJ:屏蔽门关门且锁闭继电器，PDQCJ:屏蔽门切除继电器。

(a)

(b)

(c)

图5-33某站联锁区与屏蔽门接口电路

7）计算机联锁子系统（CBI）与防淹门的接口

①与防淹门的物理连接

ATC系统通过继电器架和防淹门电缆盒之间的连线与轨旁防淹门设备接口，如图5-34所示。

图5-34ATC系统与防淹门的物理连接

②防淹门区域及信号机显示

ATC系统对防淹门按成对对待，并后退模式关联一个“防淹门区域”到每对防淹门，如图5-35所示。防淹门区域由计轴区段构成，当任何一对防淹门要关闭或不再锁定打开时，这些计轴区段必须出清。

ATC系统（如ATS、ZC等）

CBI子系统CBI继电器架和分线盘防淹门接口电缆盒防淹门

图5-35防淹门区域

为了自动列车行驶的需要，ATC系统将确保在防淹门指示不再是“锁定打开”时，自动列车不会进入或占用防淹门间的轨道。

对于后备模式运行，ATC系统在每个防淹门处提供了一个进路进入信号机和一个非进路（防淹门）信号机。防淹门信号机位于退出防淹门处。按列车行驶的正常方向，对每个防淹门命名为“进入防淹门”或“退出防淹门”。

在ATC模式，防淹门信号机和后退进路信号机在正常情况下都显示蓝色信号。当从“进入防淹门”或“退出防淹门”收到“关闭请求”指示或“未开启且锁定”指示时，两架信号机都显示红色信号。

在后备模式，防淹门信号机通常显示红色，而后退进路进入信号机按照当时铁路情况如信号颜色控制表显示红、绿或黄色。当从“进入防淹门”或“退出防淹门”收到“关闭请求”指示或“未开启且锁定”指示时，这些信号机都显示红色。

CBI持续地监视每个防淹门的指示。这些指示状态会报告给ATC系统，并连同相关告警显示给操作员并显示在信号图上。中心操作员将在防淹门不处于锁定打开状态或正在要关闭时，提示列车司机，以便他们能准备下一步的操作，如不要进入防淹门区域，并离开防淹门区域。

通常地，只要监视的指示不正常，ATC系统都会控制信号机和自动列车，让其他的列车不要进入防淹门区域，而且一旦防淹门被关闭，所有列车将会出清防淹门区域。

①CBI子系统与防淹门设备的接口信号

CBI子系统通过继电器架接收每个防淹门设备的指示，并通过继电器架向该设备发送命令，如图5-36所示，该图所表示的含义如表5-3所示。

图5-36CBI子系统与防淹门设备的接口信号

表5-3接口信号所表示的含义

信号发起设备信号继电器名称含义锁定打开防淹门设备安全型继电器1安全型继电器2发出时，表示防淹门锁定打开。关闭请求防淹门设备安全型继电器3安全型继电器4发出时，表示外部操作员正请求允许关闭防淹门。关闭激活ATC系统安全型继电器5安全型继电器6发出时，表示ATC系统已允许外部操作员关闭防淹门，并且在防淹门区域没有列车。5.2.3计算机联锁子系统（CBI）的维护

计算机联锁子系统（CBI）采用ilock型计算机联锁系统，它的日常维护工作如下：

1.系统检修

（1）联锁机维护

1）每日巡视内容

查看系统维护台网络连接状态，若网线颜色变为红色，先重启工控机；重启故障未解除以后在点内将相应网线重新拔插，看到网卡绿灯闪烁后再次查看网络状态，若还不正常，基本判断为网卡故障，请联系卡斯柯售后；

查看系统维护台记录信息，是否存在故障信息；正常情况下，报系统维护台奇偶周期正常，若有其它故障信息，请参照本手册进行应急处理，并及时联系卡斯柯售后。

2）每月巡视内容

在VLE面板上的测试口测量一下板子上面的电压，电压值在5.10V-5.15V之间,若电压值不满足需求，请用一字小螺丝刀调节5V电源旋钮，将电压值调整在规定范围内；

测量12/24V电源，12V电压值在11.4-12.6V；24V电压值在22.8-25.2V，请确保电压值满足使用要求。若电压值过低，请用一字小螺丝刀调节12/24V电源旋钮，将电压值调整在规定范围内；

在接口架处测量系统采集和驱动电压，采集电压值在22.8-25.2V之间，若电压过低，请用一字小螺丝刀调节12/24V电源旋钮，将电压值调整在规定范围内；驱动电压值在22.8-25.2V之间，若电压过低，请调整电源屏KZKF电压；

测量防雷箱处电源电压值应在220±5%之间；

在天窗时间进行联锁倒机测试，A/B机之间互倒2-3次。

（2）操作台主机（工控机）维护

1）每日巡视内容

查看显示器状态，是否出现黑屏或是花屏的现象；检查视频长线看是否松动，将视频头重新拔插；若无法解决，请重启工控机；

查看鼠标是否可正常使用；若无法正常使用，重启工控机，若无法解决，请更换鼠标重启再试；

查看所有操作机运行状态，如有程序报错现象，重启工控机；若无法解决，请关机更换备盘重启。

2）每月巡视内容

在天窗点内将工控机逐个重新启动，必需一台操作全部重启进入系统以后再重启另一台操作机；

检查所有工控机电源和网线是否接触牢固；

注意：请每一年更换一次所有备盘，确保备盘可以完整使用。

（3）UPS维护

每隔三个月，UPS电池需充放电一次，以保证其正常使用。

操作步骤：

1）将系统电源切换机笼背部的K1（JZ220输入）空气开关断开，如图5-37所示。

2）待电池指示灯只剩下一格时，合上空气开关。上述操作需要在天窗时间内完成。

图5-37空气开关

2.系统