城市轨道交通联锁系统维护（第2版）（共2册）课件 项目5.5 西门子CBTC中SICAS ICECC联锁设备维护

任务5西门子CBTC中SICASIC/ECC联锁设备维护

SICASIC/ECC系统是西门子公司研制的一款全电子计算机联锁，该系统已被广泛应用，如阿尔及尔、重庆、南京、苏州、圣保罗、广州、北京、哥本哈根、巴黎、巴塞罗那、伊斯坦布尔、布达佩斯、纽约等城市的部分地铁线路，其可靠性、安全性得到了充分肯定。该系统的重要特点是基于工业现场总线的分布式全电子联锁系统，与信号机、转辙机等室外设备之间无需继电器接口电路，此外，采用了非故障-安全性计算机设计了联锁主机（SICASIC），采用了故障-安全计算机设计了执行表示设备-元件控制计算机（SICASECC）。SICASECC系统的高

安全性、高可靠性，接口的灵活性近年来得到充分展示，在西门子SICASS7新一代的计算机联锁中（采用PLCS7-300F,PLCS7-400F设计联锁主机），仍然延续了SICASECC的软硬件结构。

5.5.1西门子CBTC系统中SICASIC/ECC联锁设备基本认知

1.SICAS在CBTC系统中的应用

SICAS全称是SIEMENSComputerAidedSignaling，中文翻译为西门子计算机辅助信号，目前SICAS系统在全球市场中得到工程应用已近二十年。图5-106是SICAS在移动闭塞系统中的应用情况。

图5-106SICAS在CBTC系统中的应用OCC（控制中心）的计算机服务器通过交换机将指令下达给前端处理机（frontendprocessor（FEP），前端处理机一般是小型或微型机，在本系统中专门为OCC服务器处理数据通信控制功能，大大释放了OCC服务器的数据通信控制功能，使服务器能从事其它信息处理任务），然后由FEP将指令下达给SICASIC，再由SICASIC下达给SICASECC，最终控制转辙机、屏蔽门、信号机等等，在西门子的CBTC系统中，一般轨道的占用情况采用双侧计轴器（磁路方向改变的原理）或单侧计轴器（电磁谐振原理）检测列车占用情况，计轴器（图中的AzS）将开关量信号送给SICASECC上的INOM2板采集，然后通过PROFIBUS总线送给SICASIC，最后经过FEP和交换机送给OCC的服务器运算。

西门子的CBTC采用的是TrainguardMT系统，该系统提供多重、可靠的后备控制模式：CBTC连续式ATP/ATO模式、点式ATP/ATO模式和联锁级控制模式。在CBTC模式下轨旁ATP控制列车按照移动授权以移动闭塞形式运行，联锁和ATP结合一同确保联锁相关功能的实现，包括进路控制、道岔控制等。在故障情况下，非CBTC模式下联锁按照固定闭塞方式控制列车运行。对于非CBTC模式下，TrainguardMT系统提供的后备控制模式包括:点式ATP/ATO模式和联锁级控制模式。对于点式ATP/ATO模式的列车，联锁独立于轨旁ATP单独为其排列基于固定闭塞的进路，列车按照轨旁信号机显示以ATP/ATO运行。

联锁控制模式是指连续式ATP功能和点式ATP功能均丧失，仅以联锁设备保证列车进路安全。在联锁控制模式下，可以通过人机界面将某一信号机或全部信号机设置为自动模式或人工模式两种状态，来完成进路的自动或人工设置。该模式下，以联锁进路闭塞方式来完成列车的安全间隔运行控制。西门子CBTC信号系统的轨旁通信通道从物理结构上划分为计算机联锁总线、ECC总线、TGMT轨旁总线、ATS总线和无线总线，这些总线都是冗余配置，并且各自独立。如果某个通信通道故障后，其影响只局限在和此通道相关的功能，其它功能不受影响，这样对运营的干扰最小。

计算机联锁总线用于各设备集中站计算机联锁逻辑运算计算机（SICASSIMISPC）之间的互连，采用总线拓扑结构和双网冗余配置，它使用标准的工业以太网交换机作为网络节点。SICAS系统ECC总线如图5-107所示。图5-107SICAS系统计算机联锁总线ECC总线用于各设备集中站计算机联锁逻辑运算计算机（SICASSIMISPC）和各计算机联锁电子元件控制计算机（ECC）之间的互连。采用总线拓扑结构和双网冗余配置，它使用标准的工业以太网交换机作为网络节点。SICAS系统ECC总线如图5-108所示。图5-108SICAS系统ECC总线SICAS是西门子公司基于SIMIS原理而设计的模块化全电子联锁系统，该系统具有很好的扩展性和开放性，能适应未来技术的不断发展。整个联锁系统采用安全数字总线通讯，可大幅度降低联锁机的使用数量，同时可将几台联锁计算机便捷地连接起来。各个联锁计算机可采用中央配置也可以采取分散模式安装在相隔遥远的地方。

一种典型的SICAS系统如图5-109所示，SICAS联锁机柜如图5-110所示。对于SICASIC（InterlockingComputer，联锁计算机）+SICASECC（ElementControlComputer,元件控制计算机）架构系统而言，典型系统包含一个工作站，一台联锁计算机，数个元件接口模块（EIM，ElementInterfaceModule）和相关的信号设备，例如转撤机、信号机、轨道电路、计轴器、屏蔽门等等。

联锁计算机（IC）用于计算当前的联锁功能，例如进路排列，进路锁闭和进路监督。元件接口模块（EIM）用于直接控制和监督室外设备，而无需通过复杂的继电器电路控制信号机或转辙机等等。根据电缆参数和连接的室外设备，元件接口模块（EIM）和室外元件之间的控制距离可达到6.5公里。2.SIMIS简介SIMIS的中文含义是西门子故障-安全微机系统，是西门子公司开发的一种容错安全计算机。容错计算机的特点是高可靠、高安全性，本质上讲，SIMIS原理安全计算机其它公司的容错计算机并无太大区别。SIMIS原理容错计算机主要有2种实现方法：（1）使用相同的硬件，这种方案在全世界近数千个系统中应用，并被证明是安全可靠的，SICASECC中的3取2系统就是用的这种方法，该方法至少包括两台独立的、命令和时钟同步的微机。这两台微机的硬件结构和程序均相同。

过程数据同时被读入每个通道，且同时被CPU处理。处理步骤序列后的状态以及处理步骤期间所产生的输出数据得到了检查，以确保它们是相同的。该容错系统定时执行检验程序，持续不断地检查各个计算机输入和输出通道，检查过程是独立于处理器状态的，这样就确保它们正确地发挥功能，从而保证了快速的故障检测和必需的安全反应。但是这种架构限制了所使用的硬件只能是经过充分验证的型号，且这些硬件平台需要经过漫长的工作时间和许多工程应用才能被证明安全可靠的，因此给新型CPU和新技术应用带来挑战，新开发的系统需要极其漫长的安全认证和工程应用过程。

（2）使用不同的硬件和软件，通过这种方法可以使用新的硬件，这是因为一部分可能出现的问题可以用故障-安全方法判断并排除。这就在不影响系统正确功能的情况下采用最新技术。由于CPU等技术发展迅猛，这种应用方法为应用新技术提供了很好的解决方案。不同软件的应用改善了揭露软件中的系统问题的可能性。为使不同CPU的两个软件部分一起工作，在软件里按照预先设定的步骤进行了同步，以确保根据SIMIS原理对结果进行计算。SIMIS2取2架构如图5-111所示。

总之，SIMIS原理的系统可以是双机热备（如应用于西门子计轴器主机），3取2（如应用于SICASECC），2乘2取2(如应用于SICASIC)等架构，其中3取2系统的三个结构相同，同步命令的微机一起工作。两台微机构成一套SIMIS系统确保安全，而第三台微机用作冗余，以备在一个通道产生故障时发挥作用，同时不影响安全性。SIMIS双机热备的基本原理本节不作详细论述，可参考容错计算机相关资料。SIMIS3取2架构如图5-112所示。图5-111SIMIS2取2架构图5-112SIMIS3取2架构

在西门子计算机联锁系统中，SICASECC采用的是3取2的SIMIS架构，SICASIC采用的是2乘2取2的SIMIS架构。3.初识SICASECC硬件架构SICAS联锁可以分为人机对话层、联锁运算层和执行层，如图5-113所示。图5-113SICASECC逻辑层次

（1）人机对话层（操作/显示层）：主要任务是接收来自控制台、键盘或鼠标等操作输入信息，判断这些操作是否能够构成有效的操作命令，并将操作命令转换成相应的报文发送给联锁计算机（IC）；此外，接收来自IC的表示报文，将这些报文转换后在显示器上显示相应的信号机、道岔位置等等信息。总之，人机对话计算机的功能是传送和生成操作命令和表示信息的。（2）联锁运算层（信号逻辑层）:联锁计算机（IC）是联锁系统中的核心部分，主要负责联锁逻辑的运算及其他系统间的数据交换。（3）控制器层（现场元件监控层）:联锁计算机的控制命令经由此层转换后，采集或控制现场设备的状态，如控制和反馈信号机点灯灯位、道岔开口位置、屏蔽门关闭，采集轨道电路或计轴器的占用/空闲状态等等。SICASECC+SICASIC架构的计算机联锁系统最多可以互相连接10个联锁区，每个联锁区由一台联锁计算机（SICASIC）与N（N<=12）个元件控制计算机（SICASECC）组成。西门子的这种架构的计算机联锁是一种全电子计算机联锁系统，其中SICASIC相当于TYJL-II计算机联锁中的联锁机CPU板卡和同步通信板，SICASECC相当于联锁机中的DIO板卡及执行表示机中的驱动板及采集板，以及继电器接口架上采集驱动电路。ECC可以直接控制信号机、交直流转辙机、屏蔽门等等，无需任何其他继电器接口电路，最远控制距离6.5km（取决于所使用的室外设备和电缆参数）。相邻的SICAS联锁通过一个独立的以太网通道连接，可以是光纤通信也可以是铜缆，且一般配置为双通道冗余通信。这种SICAS联锁也可以与其它类型的联锁（电子的或者以继电联锁），可以以继电器接口的形式通过铜电缆连接。该类型SICAS联锁硬件配置框图如图5-114所示。SICASIC系统是2取2微机系统，为增加可靠性，这个系统由两种不同型号的CPU设计为2乘2取2的结构，且SICASIC中的软件通过了故障-安全测试。这种类型的计算机联锁机与传统计算机联锁相比，其中一个主要特点就是大胆采用了通用计算机平台实现了联锁机，而无需专门设计的容错故障-安全计算机，这就大大节约了硬件开发成本，压缩了开发周期，系统的安全性主要由软件和通信来保证。联锁计算机在西门子的实时操作系统下运行，该操作系统与应用无关。这些应用程序在结构上是模块化的，用PASCAL86和C编程语言编写，并且其故障-安全操作得到了第三方安全认证公司认证。相关的编译程序被第三方安全认证公司一一检查，以确保它的无故障操作，同时整个系统获得了SIL4安全认证证书。

用来监控室外设备的模块放置在SICASECC机柜的基本层和扩展层中，电源、轨道空闲检测系统（计轴器等）和其它系统安装在单独的机柜中，系统与室外设备（信号机、转辙机、屏蔽门等）通过铜电缆连接。

安装有SICASIC的机笼中共5台计算机，其中4台构成的2乘2取2计算机联锁，这4台中采用了两种不同的CPU和两种不同的操作系统（WINDOWS和LINUX），还有一台是装载计算机，主要用于联锁软件更新调试，查看联锁机运行状态故障信息等等。

两台安装有LINUX操作系统的计算机通过以太网负责与轨旁控制单元（WCU）联系，通常是SICAS与ATP。两台安装有WINDOWS操作系统的计算机通过以太网与ATS服务器连接。其通信协议为PDI，可以通过铜缆或光纤介质传输。只要系统中有一台安装有LINUX和一台WINDOWS操作系统的计算机同时正确工作时，该联锁系统就能工作，否则将进入故障导向安全状态，输出状态全部导向安全侧。

根据联锁的不同类型，邻近的联锁通过继电器接口或者独立的双通道冗余PROFIBUS总线连接起来，其底层通信为RS422，通信协议是西门子最早制定的PROFIBUS协议，该协议被广泛应用于PLC工业控制领域。SICASECC由一个3取2的安全计算机平台，及若干个道岔控制板、信号机控制板、开关量控制板组成。3取2的安全计算机通过PROFIBUS总线与SICASIC通信，向SICASIC发送计轴器占用信息，屏蔽门开关状态，信号机的灯位信息等等，接收SICASIC发来的信号机及屏蔽门控制指令，并将这些控制指令转换后通过机笼背板上的CompactPCI总线控制转辙机控制板（POM4）、信号机控制板（SOM6）、开关量采集驱动板（INOM2）。

整个SICAS系统满足EN50124(绝缘配合-基本要求-空间和爬电距离)，EN50126（可靠性、可用性、可维护性和安全性），EN50129（应用于信号的与安全相关的电子系统），EN61000-6-2（电磁兼容性；通用标准第2部分：工业环境的抗干扰性）。4.SICAS系统与其它设备的接口（1）SICAS与室外设备接口:主要有信号机、转辙机和轨道空闲检测系统。SICASECC可通过POM4板监控室外道岔；通过SOM6板连接LEU监控室外信号机；通过INOM2监控轨道空闲检测系统，如计轴系统。（2）SICAS与LEU接口:SICAS与LEU接口如图5-115所示。信号机的电源线通过LEU上的非接触式电流传感器检测电流和电压信号，然后转换为报文存储到有源应答器中，当列车经过该架信号机时，应答器传输模块（BTM）可将地面的信号色灯状态、电压、电流等信息传送到车载计算机中。(3)SICAS与操作控制系统接口（ODI）通过通信板与操作与显示系统连接，通信协议为PDI协议，服务与诊断控制单元（S&DCU）是SICASECC的一个专用工具，它能提供系统状态的信息，记录联锁中任何错误或故障的出现，并处理用于运算的数据。SOM6轨旁电子单元（LEU）CDR接口架（CTR）信号机报警仪（4）SICAS与轨旁ATP系统接口SICAS和轨旁ATP系统之间的接口状态可在SICAS的操作及显示接口（ODI）模块中看到，如果与ATP的接口故障，则ODI会用红色闪光线条提示出来。SICAS将诸如道岔和信号状态的联锁元件的状态指示发送至轨旁ATP。与此同时，SICAS联锁接收来自轨旁ATP的联锁强制信息。图5-115SICAS与LEU接口图(5）SICAS与临近的SICASECC和其它联锁的接口通过PROFIBUS的串行数据通信能用于各种SICASECC联锁之间的数据交换。或通过继电器电路与其它联锁接口。（6）主信号设备之间的接口SICAS联锁、ATS、轨旁ATP/ATO这三者之间的关系可以通过图5-116、5-117展示出来。图5-116联锁、ATS、轨旁ATP/ATO三者之间的关系图5-117SICAS与ATS及轨旁ATP等设备之间的关系（7）SICAS与车站设备的接口

SICAS与三个主要的非信号设备之间有联系：站台屏蔽门（PSD）、站台安全门（PSG）及紧急按钮。信号系统与站台屏蔽门和站台安全门相互作用，PSD或PSG使用相同的继电器接口。站台紧急按钮为每个轨道提供紧急停车按钮的状态信息。如果按压了一个紧急按钮，这个信息会在联锁逻辑中产生一个报警信息。联锁利用ATC车地通信将一个停车指示发送至列车。这就会启动车辆的紧急制动模式。在中央控制工作站上也会得到一个报警信息。此外，该轨道区段的所有有关的信号机会给出一个停车指示。对于一辆没有装备的列车或不带ATC而运行的列车，紧急制动的启动由司机负责，这是因为在每个固定闭塞区段的信号机的能见度范围外，没有信号通信。5.5.2SICASIC/ECC硬件组成原理

1.SICASIC硬件组成及功能SICASIC硬件设备图如图5-118、5-119所示。SICASIC是SICAS联锁系统的核心，是专门用来处理联锁逻辑，收发ATS操作指令的。SICASIC共由4台计算机构成，XR1、XR2、XR3和XR4，是一种采用通用单板机平台设计的2乘2取2系统。这种系统是由非安全计算机硬件平台设计的联锁系统，但是得益于其先进的软件容错技术，该联锁系统的安全性和可靠性完全可以满足现场需求。此外，为了便于为联锁计算机升级程序，查看系统运行状态，还专门设置了一台装载计算机，装载计算机上保存有不同SICASIC的镜像程序。XR1和XR2安装有WINDOWS操作系统，XR3和XR4安装有LINUX操作系统。图5-118SICASIC硬件设备图图5-119SICASIC和装载计算机正面图图5-120西门子故障-安全微型计算机

图5-120中，从左往右依次是电源板、带电源开关的槽板、CPU板、通信板。CPU板上有1个VGA显示器接口，2个USB接口，1个安装在内部的CPU扩展板，该板上装有紧凑型闪存卡，并可通过Modern远程更新。2.SICASECC硬件组成及原理SICASECC分为基本层、扩展层和电源层。基本层如图5-121所示，它为计算机核心板卡提供插槽，也为8块POM4和SOM或16块INOM外围设备板提供插槽，也可以混合插入。扩展层如图5-122所示，它通过背板上的CompactPCI总线与基本层连接，扩展层可以安装10块外围设备板。电源层包括电源模块，该电源模块为计算机核心板件和外围设备板产生5V电压。并为每个计算机通道提供一个单独的电源板。图5-121SICASECC基本组匣正面图

硬件核心的槽位于基本组匣的左边。核心由三个SICASECC运算单元和两个通信模块母板组成。除了硬件核心外，剩下空间可以容纳多达8个宽度为8WUs（宽度单位）的宽元件接口模块，或者16个宽度为4WUs的窄元件接口模块。这些模块可以按需要组合在一起。图5-122SICASECC扩展组匣正面图

扩展层可以容纳多达10个外围模块。在扩展层，只有宽度为8WUs（宽度单位）的槽。如果安装一个INOM2（宽4WUs）到其中的一个槽里，剩余的空间将用空面板盖住。基本组匣和扩展组匣是分成84WUs的双高度19英寸组匣。所需的基本组匣和扩展组匣的数量取决于所要安装的外围模块的类型和数量。基本组匣和扩展组匣是经由后面的连接电缆来连接的。基本组匣在机柜中安装在扩展组匣的正上方。SICASECC和外围模块是经由位于SICASECC后面的内部三通道总线来通信的。用于外围模块以及用于读取过程信号的电源也是由SICASECC安装组匣的后部来供应的。（1）SICASECCCU运算单元SICASECC是3取2架构的容错计算机系统，由3台硬件和软件相同的CPU板组成，板载CPU为Intel486芯片，该CPU板卡简称CU运算单元，图5-123是CU板的侧面图，图5-124是CU板的正面图。该板卡上有1个RS422串行接口1个Unilink接口用来连接一台诊断计算机。系统根据SIMIS原理运行，需对处理器和存储器进行实时校验，并设置有bit级的并行总线硬件比较器，诊断数据均存储到一个非易失性存储器中（8MBEPROM）。图5-123SICASECCCU运算单元开关：STOP（停止）：计算机处于复位状态RUN（运行）：复位状态被取消插座：UNILINK（单链路）：单链路（Unilink）接口按钮：DELPB：清空故障内存。

车站名或者简码、数据标签和系统版本的粘贴标签。板代号和设备版本等级的粘贴标签。

RS422插座：RS422串行接口PB：绿色LED：故障存储器复位ID：绿色LED：外围设备被激活SY：黄色LED：计算机通道被同步化VO：黄色LED：允许容差范围内的5V计算机电压EA：黄色LED：计算机通道被激活EL：红色LED：左侧计算机通道故障ER：红色LED：右侧计算机通道故障图5-124CU板正面图（2）SICASECC通信板西门子的通信板是一个中介承载板（MezzanineModule），每块板子上有4个插槽，可以任意插入不同类型的通信板。其工作温度-40℃~+8040℃。该通信板如图5-125所示。图5-125SICASECC通信板

这些中介承载模块是针对CompactPCI和VME而设计的。SICASECC属于CompactPCI系统，其I/O扩展如果采用CompactPCI类型的板卡来实现这一简单功能显得大材小用且得不偿失，简单的I/O功能需要一种更低成本和更小规格尺寸板卡的标准。在2001年夏IEEE颁布了Mezzanine的P1386和P1386.1标准。这种接口不仅可以用在CompactPCI上，也可被用在任何规格板卡上，前提是提供标准的机械、电气、信号要求。IEEEP1386规范了通用中介承载板（CMC）的结构，IEEEP1386规范了通用中介承载板（CMC）的物理和外围层。P1386标准定义了规格尺寸，联接头和电气互联，P1386.1把PCI总线信号映像到P1386板卡上。CMC规范定义了两种模块尺寸：单（(74mmx149mm)和双（149mmx149mm），CMC上的前突起部分用来接通I/O，通过标为P1、P2、P3、P4的四个联接头与CMC互联。图5-126是一个单宽度CMC板。图5-126单宽度CMC板侧面图

图5-127是一种采用Mezzanine标准的以太网通信板。该通信模块用于联锁计算机与上位机连接，例如与操作员控制台（LOW机）或者控制中心（OCC）服务器。这个模块可被插入到采用Mezzanine标准的通信模块母板中。该板安装在通讯模块母板上，连接ECC到以太网发送并接收UDP（UniversalDataProtocol通用数据协议）IP（InternetProtocol互联网络协议）报文，通信速率兼容10Mbps和100Mbps。

图5-127Mezzanine标准以太网通信模块

(3）SICASECC外围设备-INOM2板（数字输入/输出模块）INOM2板通过CompactPCI背板接收ECCCU板的指令，用于开关量输入/输出信号采集与驱动，一般用于轨道空闲检查（计轴系统），电源指示，站台屏蔽门，紧急停车按钮，车辆段联锁等。该板既可以安装在基本层也可以安装在扩展层中。INOM2板可通过500V电绝缘电缆连接室外设备，该板可以进行8路故障-安全输出控制或16路非故障-安全输入/输出控制。所谓故障-安全输出控制是指输出是一个闭环控制，信号在输出的同时把控制对象的状态采集回来，所以该板工作在故障-安全状态时只有8路，而在非故障-安全工作状态时可以是16路。图5-128是INOM2板的侧面图，图5-129是INOM2板的正面图。电路板通过哈丁连接器与背板连接，前面板安装有PCB助拔器，便于板件的插拔，模块可在工作时热插拔。STOP（关闭）按钮：该按钮用于操作期间板件的插入和拔除。PSS：指示该板是否处于工作状态。ERR：错误LED指示该板不处于工作状态并且故障存储器已得到了设置。通道1：黄色LED：命令(C)绿色LED：指示(M)

通道2：黄色LED：命令(C)绿色LED：指示(M)

LED（红色）：自动断路器已经断开。图5-129INOM2板正面图图5-130POM4板侧面图

（4）SICASECC外围设备-POM4板（PointmachineOperationModule,道岔操作模块）POM4板用于控制四线制、六线制或七线制电动转辙机，例如S700K，ZYJ7，S700V,Bsg.antr.9等等。该板可安装在基本层或扩展层上。其功能有控制一台单相交流或三相交流电动转辙机正反转，并实时检测道岔的转换位置、挤岔状态，内部芯线是否短路，该板卡支持工作时热插拔。图5-130是POM4板的侧面图，图5-131是POM4板的正面图。图5-130POM4板侧面图STOP（停止）：“关闭”按钮：该按钮用于操作期间板件的插入和拔除。PSS：外围设备选择信号机LED指示该板是否处于工作状态。ERR：错误LED指示该板不处于工作状态并且故障存储器已得到了设置。SHIFT：如果位置继电器的继电器线圈被触发，该黄色LED开启。HS：如果控制电流继电器1/2被触发，该黄色LED开启。L：如果“左位”方向继电器被触发，该黄色LED开启。R：如果“右位”方向继电器被触发，该黄色LED开启。POWER（电源）：如果存在用于转辙机的工作电压，该绿色LED开启。RUN：当道岔正处于转换时，该绿色LED开启。L1相电路断路器

L2相电路断路器

L3相电路断路器转辙机的转换位置被POM4板实时监测，前面板上的位置指示器（M1和

M2）指示着转辙机的当前位置。图5-131POM4正面图表5-5

道岔位置指示器状态M2-M2+M1-M1+道岔状态1001道岔在最右位0110道岔在最左位0101中途位置（例如：挤岔）0000道岔正被转换或转辙机被断开连接。如果道岔未被转换，则此显示类型被认定为故障。xxxx所有其它非正常情况都被认定为故障。当道岔正在转换时，由继电器结点跳动所引起的临时状态是例外。

在转换过程中，控制电流被连续地监控，并被指示到计算机上。当转辙机到达终端位置时，转辙机中的结点控制关闭控制电流。运行电流的这种中断得到了检测，开关被关闭，并且指示器显示出道岔位置。POM4板卡有三种工作状态：正常运行、临时转换和模拟转辙机。可通过前面板上的9插针的subD连接器（模式选择连接器）进行设置，不同的模式选择连接器其内部的跳线引脚不同，共有黑、黄、红三种颜色。模式选择连接器如图5-132所示。黑色表示正常工作模式。黄色表示临时工作模式，此时，软件阻止道岔移动，道岔位置连续性被检测，在该模式下，可以在没有实际存在的道岔控制系统下设置进路。红色表示虚拟转辙机模式，该模式应只被用于联锁区域的调试，在此模式下，转辙机能够通过软件被完全地模拟。在故障–安全基础的上控制电压被切断，

例如，该模式能够对进路和信号机显示进行测试，尤其是在没有转辙机或道岔控制系统存在的首次调试期间。每个测试和每个转换操作被肯定地确认。每个转换操作导致一个检测的位置。位置指示器被完全忽略。图5-132模式选择连接器(黑、黄、红)

对于S700K等4线制电动转辙机，可以通过下图的接线端子将POM4板与电动转辙机连接起来。

POM4与转辙机的连接接口如图5-133所示。

转辙机由道岔操作模块POM4监控。顶端单元的配线底板，通常所说的连接器，安装在POM4组匣的后板上。转辙机芯线直接连接到此连接器，这样可以监控6线和7线连接中的单相AC转辙机和三相AC转辙机。多种连接器是可用的。要用到的连接器是项目专用的。图5-134是POM4与ZYJ7连接的电路图。图5-133POM4与转辙机的连接接口图5-134POM4电路原理图

（5）SICASECC外围设备-SOM6板（SignalingOperationModule,信号机操作模块）

信号机操作模块（SOM6）通过非屏蔽电缆向室外信号机点灯装置馈送220V交流电，可控制双灯丝色灯或LED色灯的稳定灯光显示或闪烁灯光显示，在SOM6板卡的内部有电流监控电路，实时对电流信号检测，且对送电端芯线绝缘在线测试。如果信号灯电流超过设定的上限或低于下限时触发故障指示的产生。信号电压值和电流分析器极限值可通过连接器上的电阻器调整。连接器位于SOM6组匣的底板上，信号芯线直接连接到底板上。LED电流取决于控制距离和信号电源电压的容差范围。每个SOM6板卡可以监控8个灯位。灯1可以被永久作为受限灯位，灯2作为受限灯位也可以是非受限灯位。LED由故障-安全计算机在两个通道上控制。图5-135是SOM6板的侧面图，图5-136是SOM6板的正面图；SOM6的原理框图如图5-137所示。图5-135SOM6板侧面图STOP（停止）：“关闭”按钮：该按钮用于操作期间板件的插入和拔除。PSS：绿灯亮时表示板件处于工作状态，如果绿灯熄灭，则该板可从组匣中被拔除。ERR（故障）：红色 时表示板件故障。POWER（电源）1~8:绿灯亮表示每一个灯电路存在信号机电源电压；绿灯不亮表示此灯电路的保险丝被触发；所有的LED绿灯不亮，则必须检查信号机是否存在电源电压。C（指令）1～8： 黄灯亮表示每个灯电路被CU板控制；在电源切断的情况下，C灯全灭，ERR灯亮，PSS灯灭。OK（正常）1～8：绿灯亮时表示该点灯电路回路工作正常；绿灯灭时表示点灯电路回路故障。FAULT（故障）1～2（-/+）：4盏故障指示灯图5-136POM6板正面图图5-137SOM6电路原理框图（6）SICASECC外围设备SV230/5模块（电源模块）

SV230/5型电源模块专门为ECC提供工作电源，可将230V交流电转换为5V直流电。电源可靠工作的温度范围是-40°C～+85°C。图5-138是SV230/5模块的侧面图，图5-139是SV230/5模块的正面图。M100mA：100mA微型保险丝。I/O开关： 板件开关（开启/关闭）。

UE：黄色LED，存在输入电压。

UA：黄色LED，存在输出电压。图5-138SV230/5模块侧面图图5-139SV230/5模块正面图5.5.3SICASECC设备维护

1.ECC设备维保注意事项ECC系统采用了FPGA及大量电力电子器件、电容元件设计，电子元器件符合工业级要求而非军用级，因此，ECC的许多备用板卡在存储方面较计算机联锁板卡有更严格的要求。首先，ECC机柜的温度必须在55°C以下，IC机笼和机柜温度在35°C以下。其次，SOM6备用板卡在长期存储过程中会造成电容效能下降，因此，SOM6不能存储超过1年，应该每年将备用S0M6板卡插入ECC机笼正常使用一天或一段时间，确定其工作是否正常。此外，当厂家维护人员更新CU板卡的软件时必须确保没有列车在线路上运营，因为软件更新过程中会延迟执行与安全相关的操作。

虽然，大部分板卡支持带电插拔，但是在带电状态下拔出核心电路板（CU、INOM、POM、SOM）时，将可能造成SICASIC死机，只有在断电情况下（电源模块断电或按操作流程使当前模块电源关闭），拔出或插入核心电路板，如CU板和通信板（MezzanineModule）。由于ECC是故障-安全计算机系统，是根据SIMIS原理运行的，采用的是3取2的架构，因此，3块CU板之间存在非常复杂的比较和同步关系。所以，在更换CU板卡时务必首先关闭该板所在通道的电源后再进行插拔操作。此外，CU板、通信板重新插入前，其所在通道的电源也必须处于关闭状态，防止在插入过程，反复上电、断电对3取2的系统造成干扰。重新上电且同步后，必须按压相应CU板上的DELPB按钮，保证“EL”或“ER”由红灯变为灭灯，此时，系统处于同步状态。当维护人员需要拔INOM2板时必须首先按压INOM2板上的STOP按钮，然后按下任何一块正常工作的CU板上的DELPB按钮，再松开INOM2板上的STOP按钮，最后松开CU板上的DELPB按钮。等待INOM2板上的”PSS”变为绿灯闪烁，并且“ERR”亮红灯时，就可以拔下该INOM2板。具体流程如图29所示。当维护人员需要重新将INOM2板插入机笼时，先将INOM2板插入，再同时按下任意2个CU板上的DELPB按钮，CU板经过自检后，该新插入的INOM2板即可重新正常工作，此时，“PSS”绿灯常亮，“ERR”红灯灭灯。拔INOM2板操作流程如图5-140所示。2.ECC各板卡故障指示灯含义维护人员可以根据ECC各板卡上的故障指示灯来判断系统是否正常工作。（1）ECC-CU板状态在标准的3取2状态下，所有的绿灯（PB，ID）及黄灯（SY，VO，EA）必须点亮，所有的红灯（EL，ER，SD）必须熄灭。ECC-CU板指示灯如图5-141所示。

图5-141ECCCU板指示灯（2）ECC-POM板状态POM的前面板上有红灯（ERR）及绿灯（PSS），这2个灯总是会同时看到。在板件被系统断开后，面板上的”

ERR”灯亮，在板件被微机系统以正常操作状态定位时，面板上的”PSS”灯亮，道岔在被操作过程中，该灯处于熄灭状态。POM4板部分指示灯含义如图5-142所示。

图5-142POM4板部分指示灯含义3.ECC启动与关闭ECC关闭时，先要关闭3块CU板，然后关闭每个ECC组匣的电源模块。ECC启动时，先要打开每个ECC组匣的电源模块开关，然后打开3块CU板的开关，经过3～5分钟系统自检后，ECC组匣各电路板才能得到正常的输入、输出显示。需要注意的是，由于ECC是3取2的系统，所以需要对3块CU板中其中的2块板卡同时上电。POM4板卡的启动要遵循以下流程：（1）当POM4的红色“ERR”灯常亮，而绿色“PSS”灯闪烁时，按下“STOP”按钮；（2）POM4的红色“ERR”灯灭，而绿色“PSS”灯依然闪烁；（3）同时按压任意2块正常工作的CU板上的“DELPB”按钮1～2秒后松开；（4）POM4的“PSS”灯稳定点亮，3~5分钟自检后启动完成，显示正常工作状态。4.ECC常见故障分析

（1）电源模块故障当保险管故障时，输入指示灯UE点亮，输出指示灯UA灭，此时需要更换保险管。

（2）CU板故障故障指示灯EL或ER点亮表示此块CU板与其它2块CU板之间的通信故障。可能是供电电源故障或板子自身的故障。EL表示自身左边的模块故障，ER表示自身右边的模块故障。如果EL和ER同时亮，而相邻的CU板上只有EL或ER亮，表示供电电源故障，可查看电源模块是否打开，或更换故障电源模块，或更换电源模块保险管。（3）通信板（MezzanineModule）故障当某个指示灯亮度明显比其它暗，同时闪烁的频率明显慢于其它灯位，此时可能是该模块通信故障，但具体需要通过联锁机的GIVIS程序来判断，当GIVIS相应连接显示红色时，则说明连接有故障，需要更换该板件。

有些故障是由于CU板记忆产出死循环，只能通过断电来消除故障，这一点与PC机某些故障有相似之处。

如果CU板自身故障，也会造成EL和ER灯同时点亮，而相邻CU板只有EL或ER灯亮。当确定非电源模块引起的故障，且通过按压自身DELPB按钮也无法消除时，可以关/开一次EL和ER灯同时点亮的那个CU模块对应的电源模块，3～5分钟自检后便可启动。灯位对应关系：1：第1架信号机的红灯灯位2：第2架信号机的红灯灯位3：第1架信号机的黄灯灯位4：第1架信号机的绿灯灯位5：未配置6：第2架信号机的黄灯灯位7：第2架信号机的绿灯灯位8：未配置图5-143SOM6灯位配置信息

如果C灯不亮，则可能是车辆在CTC级别下运行，无输出，也可能是其它原因造成点灯电流没有送出去；如果第一列故障灯亮，则对应的信号机的的灯丝报警仪有报警，如果4个故障灯全亮，则可能是SOM6板故障，或对应的插槽没有配置。（4）SOM6板故障

SOM6板灯位配置信息如图5-143所示。当某个灯位的POWER灯灭时，可判断出SOM6板中的1.6A保险管故障，需要更换保险管；如果OK指示灯灭，则要检查对应的灯位回路是否连接正常，是否虚接或短路；（5）POM4板故障常见的故障有LOW机道岔图标短闪或长闪、道岔无法转动、电源开关合不上。短闪的表现是在LOW上道岔的两个股道一边黄闪、一边灰闪，遇到此类故障时，首先在LOW上操纵道岔转换，如果一侧显示正常，另一侧位置岔心闪烁，则可排除POM4板故障；如果POM4板显示道岔表示灯不亮，则应该以CTR（分线架）为界，判断室内还是室外故障，一般是线路连接不可靠造成的道岔转换不到位，或者转辙机进水或受潮；长闪表现为LOW上道岔的2个岔股都是黄闪，即挤岔状态，此时，需要在LOW机上执行挤岔恢复操作，执行挤岔操作恢复后，如果LOW机上道岔有时变为岔心在闪烁，一般是室内外位置表示信息不一致，再转换一次道岔一般就好了，如果挤岔了，POM4的2个指示灯平行显示；如果挤岔恢复无法执行则需要查看控制该道岔的POM板是否故障，如果故障则ERR灯亮红灯，此时可以通过复位该板件来快速处理故障；道岔无法转动可能的原因是LOW机上“道岔电源”报警信息应为绿色显示，所有道岔的电源开关都要关闭，包括备用电源开关。POM4面板使用黄色插头时，道岔也不允许，也无法转动；POM4板确实故障时，更换一块新的POM4板，旧板报备后送德国总部维修；同时道岔被进路锁定时也无法抓换道岔，在LOW机显示道岔名字内方框框住，这是必须首先解锁进路（直接通过该道岔的进路或者该道岔起侧面防护作用的金木，交叉渡线应同时要解锁叉心），然后再转换道岔。

（6）POM4板故障当SOM6板的故障指示灯亮时，必须注意报警仪相应的信号机灯位有报警，报警仪相应位与SOM6一一对应。当报警仪相应灯位报警时，可按压报警仪器仪表控制板的白色按钮2～3分秒，如果报警仪不再报警，则恢复正常，如果采集板恢复后报警不排除，则需要在运营结束后检查相应的灯位LED状体。如果室外LED正常，按压复位安久无效或真个控制板所有灯位报警且复位无效，则可能是POM4板本身故障。

（7）INOM2板故障当车子屏蔽门故障时，LOW机上屏蔽门标志（中间的两个方块）闪红，当车站屏蔽门故障恢复后，屏蔽门标志（中间两个方块）会恢复为稳定的白光。如果INOM上屏蔽门信息不正确，而LOW上屏蔽门标志仍为红闪，则需重重新开/关屏蔽一次恢复；如果开关屏蔽门无效，则需要人员确认屏蔽门和车门无危险隐患情况下，执行站台互锁解除。项目小结本项目介绍了城轨正线CBTC系统中的计算机联锁设备，从设备认知、工作原理及设备维护这三个方面进行了介绍。通过该项目的学习，大家能够进行城轨正线CBTC系统中计算机联锁设备的检修及故障处理。复习思考题1.SeLTracMBS40型CBTC系统由哪几个子系统构成？其中STC的具体功能有哪些？2.设备集中站中，STC电子架由哪些子架构成？每个子架的作用是什么？每个子架由哪些模块构成？每一模块的作用是什么？3.每个车站设几个紧急停车按钮？分别设置在哪里？4.STC需要采集哪些信号设备的状态？需要驱动哪些信号设备动作？5.STC与VCCD/T机架之间交换哪些信息？6.说明STC设备工作的采集信息通道与驱动信息通道。7.读懂表5-1STC设备检修作业表格中的各项内容，8.读懂STC设备检修规程中的各项内容，9.卡斯柯Urbalis888信号系统由哪几个子系统构成？其中联锁子系统（CBI）有哪些功能？10.设备集中站iLOCK计算机联锁系统由哪几部分11.联锁综合柜有哪些设备？各自的作用是什么？12.联锁I/O机柜有哪些设备？各自的作用是什么？13.A/B机系统机笼由哪些功能模板组成？每块模板的作用是什么？每块模板上各指示灯的含义是什么？14.A/BI/O机笼由哪些功能模板组成？每块模板的作用是什么？每块模板上各指示灯的含义是什么？15.计算机联锁子系统（CBI）配置了哪3层信息传输通道？16.计算机联锁子系统（CBI）与ZC之间交换哪些信息？17.计算机联锁子系统（CBI）与ATC之间交换哪些信息？18.计算机联锁子系统（CBI）与相邻联锁设备站如何联系？19.某站联锁区与屏蔽门接口电路中，GMJ、KMJ、PDKJ、PDQCJ的名称及作用？ATC系统如何与防淹门1.画图说明防淹门区域。2.读懂表5-3中的各项内容。3.联锁机的维护内容有哪些？4.操作台主机（工控机）的维护内容有哪些？5.如何进行UPS维护？6.读懂常见故障判断及处理方法流程图。7.如何区分故障在室内还是在室外？28.SICAS计算机联锁系统由那些部分组成。29.简述SICAS计算机联锁系统的功能。30.举例说明轨道电路故障在LOW上的现象及处理方法。31.简述通号集团公司研究设计院研发的CBTC系统组成。32.DS6-60计算机联锁系统的体系结构是什么？简述每一层结构的作用。33.简述DS6-60计算机联锁系统冗余设计采取了哪些措施？34.简述在地铁一级设备集中站和二级设备集中站，DS6-60计算机联锁系统硬件设备标准配置是什么？35.简述联锁柜、输入输出柜、电源柜的配置。