EI32-JD型计算机联锁系统

1、Beijing JiaoDa Microunion Tech. Co., Ltd.,北京交大微联科技有限公司,设计理念：引进技术和国产技术相对独立。 硬件： 联锁机/驱采机完全采用日信成熟技术EI-32型计算机联锁设备； 操作表示机JD-1A型计算机联锁的成熟技术 软件： 故障安全实时操作系统、安全性通信软件、安全性输入-输出程序采用日信既有软件； 操作表示机软件、联锁软件JD-1A型计算机联锁的现用软件,（1）、技术要点,（2）、系统总体结构,（3）、硬件体系,优点：易于与国产CTC接口,（4）、设备配置,全面的22取2，消除了可靠性瓶颈,（4-1）、联锁机柜配置图,联锁机箱正面示意图,联锁

2、机箱正面实物图,驱采机箱正面示意图,驱采机箱正面实物图,驱采机箱背部布置图,驱采机箱背部实物图,（4-2）、综合机柜布置图,（4-3）、接口柜布置图,（5）、电缆连接方式,（5-1）、交流220V电源方案,（5-2）、 直流电源方案,（5-3）、光缆连接图,（5-4）、电缆连结图,1、联锁表生成原理,联锁表存储式 优点：节省运算时间 缺点：录入繁琐、修改易出错 实时生成式 优点：录入简单、不易出错、易于修改 缺点：程序复杂、费机时,2、联锁系统软件基本结构,EI32-JD型22取2计算机联锁子系统的联锁软件通过铁道部产品质量监督检验中心铁路车站计算机联锁检验站的软件测试，运行在日本信号提供的经

3、日本铁道综合研究所认证过的实时操作系统FS-0S上,3、联锁系统软件层次结构图,4、联锁软件基本流程,5、联锁软件模块结构,5、联锁软件总体结构,各软件模块在故障安全操作系统FS-OS统一调度下，高效、可靠的运行系统软件。联锁程序的设计语言采用经裁剪后的标准C语言，在软件编码中不允许采用动态内存分配等相应规定，确保了联锁软件的安全性。 联锁程序标准化、结构化、模块化，采用站场网络图方式的软件结构。不同的车站，采用相同的标准软件，仅需要根据车站布置配置相应的静态数据。联锁软件读取的静态数据由CAD软件自动生成，避免了手工编写所引入的人为错误。,6、软件系统描述,6-1、系统平台,应用于EI32-

4、JD型计算机联锁的主体计算机平台由日本信号提供，同时由其提供必要的底层软件，包括安全性专用实时操作系统FS-OS、通信软件、标准I/O驱动程序、标准时钟等。涉及双CPU系统之间的总线比较及同步判别等安全保证的软件也由日本信号提供并包含在安全操作系统的内核中。这些软件为该型系统在日本国内运用的实用软件，未加任何修改。这些软件运行于联锁机、驱采机的各CPU中。 日本信号提供的平台（包括2取2硬件和FS-OS安全性操作系统）在日本国内经过了日本铁道综合研究所的安全认证。该套平台不仅在计算机联锁装置（已有800多套的业绩）上使用，而且在无绝缘轨道电路、ATS-P(Auto Train Stop by

5、Pattern)、ATP/TD等方面也被广泛使用。具有故障-安全控制系统上的许多业绩，从而也可以证明该平台的安全性、可靠性。,日本信号软件安全性保证的要点在于采用32位故障安全微型计算机（FS-32单元）开发的安全性实时操作系统（FSOS），在该操作系统的支持和管理下，应用程序以一定周期顺序执行一系列模块构成的子程序（FSSQ），各子程序严格定时运行。一旦应用程序出现运行异常，操作系统立即停机，导向安全。操作系统本身可定期对RAM、ROM进行诊断。 下图是安全性实时操作系统FSOS的概要图和功能说明表：,安全性实时操作系统FSOS概要图,安全性实时操作系统FSOS功能说明,6-2、软件开发,E

6、I32-JD型计算机联锁子系统中的联锁软件由北京交大微联科技有限公司提供。该软件采用经裁剪后的标准C语言编制，已通过了铁道部计算机联锁检验站的制式测试。由北京交大微联科技有限公司开发的联锁软件已经在国内800多个车站安全、可靠地使用。,6-3、软件安全性技术保证措施,本系统软件安全性保障主要采取以下措施： 采用开放式的软件输出技术 输出清零技术 工程化的软件开发方法 实时性互检和自检，确保软件安全性（动态数据、静态数据、I/O接口） 实时混线检查防止错误驱动,6-4、数据安全性技术保证措施,本系统数据安全性保障主要采取以下措施： 关键数据双套存储 双套数据实时校核 数据编码采用最大码距 数据合

7、法性判别,6-5、联锁软件的固化运行,为保证联锁子系统的安全性，避免联锁软件遭非法破坏，本系统联锁软件全部存放在EPROM中，避免使用非法改写，从而提高软件运行的安全性。,7、主要模块说明,7-1、通信处理模块,(1)通信处理模块1完成联锁机之间的通信处理工作。联锁机之间主要有本机联锁信息向另一台联锁机的传输以及接收另一台联锁机传来的联锁信息，并进行储存以便同步处理模块、故障诊断模块调用。 (2)通信处理模块2完成联锁机与驱采机之间的通信处理工作。联锁主、备机将联锁运算产生的控制命令发送给两系驱采机；两系驱采机将各自采集到的信息经过滤波运算后，同时发送给两系联锁机，作为联锁运算的依据。 (3)

8、通信处理模块3完成不同设备集中站间的运行方向管理任务所需要的信息。,7-2、操作命令分析模块,操作命令分析模块的主要任务是分析接收到的现地控制工作站送来的值班员操作信息。根据值班员按压按钮的先后顺序逐个对其进行配对分析。对于能够正确配对的按钮，根据按钮的性质形成相应的任务，供任务处理模块调度执行。对于不能正确配对的按钮，给出不能形成正确操作的提示信息，然后返回。,7-3、混线检查模块,混线检查模块实时检查系统的IO采集和驱动信息，根据其状态判断是否有混线的情况。如果有，给出错误提示并转程序异常处理模块。 例如联锁子系统需持续检查LXJ继电器的驱动、采集一致性，仅当联锁子系统输出驱动LXJ继电器

9、的命令时，采集到LXJ继电器前接点闭合才属于安全、合法状态，否则当联锁子系统没有输出驱动LXJ继电器的命令时，但采集到LXJ继电器前接点闭合则判断LXJ设备混线。,程序异常处理模块负责处理程序异常情况发生后的程序运行。它将根据发生异常的原因分别采取不同的处理措施，决定是否倒机以及倒机的最佳时机等。,7-4、程序异常处理模块,7-5、任务处理模块,任务处理模块负责处调度联锁任务的执行。联锁任务主要有道岔定/反操任务、道岔单锁/单解任务、道岔封锁/解封任务、进路选排/锁闭/解锁任务、引导进路任务、结合电路处理任务等。任务处理模块负责各模块都有效的得到调度执行。,7-6、I/O处理模块,I/O处理模

10、块负责通过采集板采集车站的状态信息和通过输出驱动板驱动安全型继电器以点亮信号机、转换道岔。I/O处理模块通过软件滤波运算来防止因硬件瞬间故障和电源波动造成的干扰，以防止因上述而导致危险侧的输出。,7-7、同步处理模块,同步处理模块根据通信处理模块接收到的联锁信息和自身的联锁状态，对其进行比较，根据比较结果得出两台联锁机是否同步。如果持续比较不同步，则转程序异常处理模块处理。,7-8、自诊断模块,自诊断模块实时检查联锁子系统使用的静态数据和动态数据的有效性。如果静态数据或动态数据在从标记到检查期间已被其它模块非法调用或覆盖，则程序转程序异常处理模块进行处理，负责继续执行。,7-9、输出单元驱动,

11、下图分别是软件输出驱动单元的模块结构图和流程图。图中可见，在联锁程序产生的输出控制命令真实到达被驱动的继电器之前必须经过一系列的校核，包括软件校核和对印制板完好和真实动作情况的校核。,输出驱动模块结构图,输出驱动单元流程图,流程图中继电器类型检查的含义为检查与I/O板相连的继电器类型是否与应用软件规定的类型一致。IOKGR是一个校核继电器，其接点闭合证明硬件及软件工作是正常的。在向I/O板真实输入、输出时，必须首先根据IOKGR的状态进行校核，检查IOKGR的内部回读状态和接点的真实采集状态。,8、软件开发质量安全保证流程,8-1、软件子系统开发生产流程,公司在ISO9000质量管理体系、铁路

12、应用相关欧洲安全标准要求的基础上，建立了完善的软件开发和生产质量安全保证流程。在软件开发和生产不同阶段制定相应计划或规范，并填写相应的质量记录，以确保软件开发和生产生命周期中关键活动的可控和可追溯性。,EI32-JD型计算机联锁子系统软件开发生产流程,在充分的需求分析和初步危害分析的基础上，制定系统需求规格书，软件需求规格书，明确项目需求；制定系统安全计划和软件质量保证计划、软件配置管理计划等，为项目开发制定质量管理和安全管理的流程及质量安全目标，保证软件开发有序可控； 设计阶段由设计人员、技术专家和质量安全工程师组成的评审团进行评审，对设计方案的功能、可用性、可靠性、安全性等进行评审。评审通

13、过后才可以继续下一步工作； 对各阶段的测试，形成软件测试计划，并按计划完成测试，产生相应的测试记录和报告。,联锁产品开发包括以下主要测试阶段： 软件模块测试 ：开发人员对新增或修改的模块在开发阶段进行测试，验证其功能和性能符合需求； 联锁软件集成测试：由测试组人员实施；建立仿真平台，对联锁系统的各子系统软件进行集成测试；验证联锁系统联锁功能、操作功能、显示功能、故障报警和记录等功能满足客户需求和设计输出； 质量检验：由质量安全部的检验工程师进行质量检验；如有问题将返回生产部门； 用户在微联公司进行的仿真测试和工厂验收测试； 现场进行的静态测试、接口测试、动态测试； 用户在现场进行的验收测试。

14、在软件开发和生产的各个阶段，有独立的验证人员对该阶段的工作进行验证，并填写相应的验证记录；,8-2、软件变更和升级管理,系统在以下情况下发生变更： 用户需求变更 修改设计缺陷 系统优化 维护中产生的变更 为了保证系统开发时间、质量的可控，软件变更需要经过如下流程： 变更申请 变更影响分析 （功能、安全性能等） 变更批准 变更验证和测试（包括对变更模块检验、受影响模块检验和系统检验） 数据记录和分析 完成变更,软件变更或升级流程图,8-3、软件开发和生产相关的质量安全文件和记录,软件需求规格说明书 软件概要设计规格说明书 软件模块设计规格说明书 软件质量保证计划 软件配置管理计划 软件设计评审报

15、告 软件模块测试计划、记录和报告 软件集成测试计划、记录和报告 数据测试记录和报告 软件、硬件集成测试计划、记录和报告 工厂验收测试计划、记录和报告 现场测试计划、记录和报告,冗余原理与切换逻辑,(1)系统的联锁机采用22取2冗余结构，2取2系统构成互校的安全性系统。两套安全性系统共4机构成互备的双套冗余系统，称为I、II系。平时两系同时接收操作机发来的按钮控制信息和驱采机采集到的设备状态，并据此进行联锁运算。平时只有I、II系中的某一系联锁机作为主控机，只有主控机可向驱采机发出实际控制命令，可以对外输出。另一系用作备机，备机只有联机后，才能实现热备。如主控系发生故障，备系在主控机脱机后，可自

16、动升为主控系，即自动导向备系运行。只有当主用系发生故障且备系完好时才能自动切换到备系，由备系接续工作。备系导向主控时，可保证现场联锁作业完全不受影响，无须维修人员介入。,(2)本系统基本倒机逻辑遵从无主的原理，即两套联锁子系统地位相等，无主从之分。第一次开机时，先启动的一系优先进入工作状态，成为主控系（如I系），后启动的一系自动成为备系。如果工作中主控系发生故障，则自动由备系接替工作，此时II系成为主控机。只要II系不发生故障，无论I系是否修复，是否投入运转，重新联机，II系都将一直工作下去，充当主控系的角色，而并不急于倒回I系。只有当II系也发生了故障不宜继续作为主控系工作时，才再次倒回I系

17、。这样做可避免I系修复后，在两台机器都正常工作时发生无谓的倒机，增加不可靠度，以实现无需系统发生倒机时即令其不倒机的原则。 (3)在计算机联锁系统运行的过程中，两联锁系之间实时交换关键联锁信息和现场信号设备状态信息，以保证两联锁系之间的同步。在两联锁系均联机的情况下，由备系校核主控系发来的主控系关键联锁信息和现场信号设备状态信息。这些信息包括信号机、道岔、区段的状态信息，锁闭信息，按钮操作信息等。一旦发现两系信息不一致，则意味着两系失去同步，此时备系会脱离热备状态，直至重新恢复同步。当备系确认与主控系失去同步后停机。,上电以及倒机过程,(1)为保证安全，计算机联锁系统施工完毕，先启动的一联锁系

18、上电后优先进入主控。为保证安全，此时令全场道岔处于锁闭状态，要求值班员采用上电解锁的方法逐个解锁道岔。为避免值班员操作过于繁琐，本系统也可简化了上电解锁手续，值班员只需按压“上电解锁”按钮，输入口令，即可进入上电解锁状态，此后值班员只需连续按压“上电解锁”按钮和各个轨道区段按钮即可逐段解锁各个道岔，不必重复输入口令。在此期间如果值班员办理了其他的操作，则系统退出上电解锁过程。如需恢复此过程，则需再次按压“上电解锁”按钮，重新输入口令，才可再次进入上电解锁过程，直至所有道岔都解锁完毕。这种操作方式，即保证了上电后全场所有道岔均处于锁闭状态以利安全，又避免了值班员操作过于繁琐，使值班员在紧急状态下

19、可迅速恢复系统的正常功能。 (2)根据用户要求，可设置上电后经人工确认并办理一次解锁所有道岔的功能。,(3)第二套联锁系上电自检通过后，则可自动地在数十秒左右时间内从主控系取得站场联锁数据，自动地跟踪主控系，第二系根据主系联锁传送来的联锁运算数据，进行同步比较判决，判断与主控系取得同步后，则第二系也投入运行，实现热备。这一过程同样不需要人工干预，也不必提出全场无作业的要求。在备系与主控系取得同步的过程中，不影响主控系的任何功能和性能，如果值班员不察看屏幕上的提示，则可能完全察觉不到此过程。 (4)第二套联锁系从主控系取得站场当前全部的联锁数据后，必须经过试联锁过程，校核所取得数据的正确性。只有

20、判定两系的这些数据完全一致才认为两系的确取得了同步，可以开始联机工作。只有这时，第二套联锁系才可联机，成为备系。也就是说，只有在这之后，如果主控系发生停机，备系才能够真正地接替工作，实现倒机。 (6)在主、备系同时运行的过程中，两系通过各自的自检和互检，实时监测本系的完好性，一旦发生故障，则将发生倒机，发生故障的一系自动重新启动。如果故障系为备系，则备系重启后由主控系单机工作；如果故障发生在主控系，则由备系充任主系接替工作，实现倒机。,导致双机切换或备机重启的故障,危险故障或不可控故障当联锁机发生这类故障后，无条件切换到备机运行。包括： 联锁程序运行异常、 计算机掉电、 联锁机CPU、内存等硬

21、件故障。 联锁机和两个驱采机的通信同时中断。,非危险性故障此类故障属于局部的、不会危及行 车安全的故障。如双机联锁动态信息不一致、网络通信部分故障等。 当联锁机检查到自己出现此类故障后，立即查询另一套联锁机的工作状态，当另一套联锁机处于主机状态时，则本机停止工作，重新启动。所谓重启，即在联锁机发生故障并停机后，在维修人员来不及干预的情况下，令该机重新运行，重新和主机请求同步，如果刚才发生的故障是暂时的，则重启后即可恢复正常工作。如果刚才的故障是固定的，则重新检测到该故障后，又会强制重启该联锁机，直到维修人员排除故障为止。 当查询另一套联锁机为备机，且处于热备工作状态时，则自动切换到备机，并重新

22、启动故障联锁机。 当查询另一套联锁机为备机，且不处于热备状态，则此时主机会继续维持工作，直到备机热备。,1、操作表示工具,显示器 单/双/三屏 CRT/液晶/等离子显示屏 数字化仪/鼠标 单/双/三人操作 双人全场操作/双人各自半场操作 数字化仪、鼠标同时操作 单元拼装式操作台 显示器、鼠标辅助,站场图形 其他功能 联锁机、操作表示机工作状态 网络工作状态 主灯丝断丝、熔丝断丝、挤岔等 电码化结合电路等故障报警 电源屏主副电源供电表示 语音报警功能,2、屏幕显示内容,两台操作表示机同时工作，一台主用，一台热备，当主用机发生故障时，自动切换到备用机。 主用机运行时，接收鼠标操作，向联锁机发送车站

23、值班员的操作命令，播放语音提示信息。 备用机运行时，不接收鼠标操作，不向联锁机发送值班员的操作命令，不播放语音提示信息。但接收联锁机传来的站场状态信息，实时显示站场运行情况、系统运行情况等,3、操作表示机的双机热备,4、操作表示机倒机单元,倒机单元前面板,倒机单元后面板,5、运转室配线,1、基本功能、性能,记录内容： 按钮操作-进路办理 道岔转换-轨道占压 信号开放-联锁机故障信息 采集、驱动状态 功能： -检索-打印-回放 容量：1年,2、按钮记录,当您通过系统菜单选择(点击)值班员按钮记录后，系统弹出值班员按钮记录对话框，如图所示。 在图的列表框中，按照按钮按压时间的先后顺序列出了某天值班

24、人员按压控制台按钮的详细记录情况。包括按钮名称、按钮类型（信号按钮、破封按钮、功能按钮）、按压时间等信息。列表框一行显示两条按钮信息。 请选择信息日期 列表框中列出了最近一年的日期，用户可通过选择不同的日期，查看某天的按钮记录情况。系统将保留最近一年的按钮记录情况，超过一年的按钮记录，系统将自动删除。 用户可以通过使用对话框右边的滚动条，来滚动查看当天不同时间的按钮信息。滚动条一次可以向上或向下滚动两条(一行)或一页信息。 对话框还提供了按钮打印功能，按钮打印一次能够打印目前列表框中显示的按钮信息，不在列表框中显示的按钮信息不会打印,3、故障记录,当您通过系统菜单选择(点击)了后，系统弹出联锁

25、系统故障记录对话框，如图所示。 图中详细的列出了某天联锁系统的故障信息，信息按照发生时间的先后顺序排列。信息中详细地列出了发生故障的操作表示机、联锁机机号（A机还是B机，I系还是II系）、故障信息内容、根据故障内容系统建议的纠正措施、发生的时间、以及故障源代码信息等内容。 维修人员能够利用故障信息，结合站场回放，分析故障原因，找出故障隐患，同时还可在系统不能自动恢复的情况下结合系统给出的建议措施，及时纠正错误。 建议措施一栏中只是列出某故障的典型处理方法，由于发生故障的原因很多，因此具体情况要具体分析，然后结合建议措施，解决问题。 备注栏内列出了故障信息的原始代码，它是提供给生产厂商分析故障的

26、原始依据，因此在和生产厂商联系时，除详细提供故障发生前后的相关情况外，同时也需提供列表框中的故障原始代码。 请选择信息日期 列表框中列出了最近一年的日期，用户通过选择不同的日期，可以查看最近一年内某天的故障详细信息。超过一年的故障信息，系统将自动删除。,4、报警记录,当您通过系统菜单选择(点击)信息后，点击 查看语音报警信息，系统弹出系统语音报警信息显示对话框，如图所示。 图中详细的列出了某天联锁系统的报警信息，信息按照发生时间的先后顺序排列。信息中详细地列出了发生语音报警操作表示机、联锁机机号（A机还是B机，I系还是II系）、报警信息内容、发生的时间、以及报警信息的描述等内容。 维修人员能够

27、利用报警信息，结合站场回放，找出报警原因，解决报警问题 。 请选择信息日期 列表框中列出了最近一年的日期，用户通过选择不同的日期，可以查看最近一年内某天的报警详细信息。超过一年的报警信息，系统将自动删除。,5、信息表查询,采集,驱动,当您通过系统菜单选择(点击)了后，系统弹出查看信息选择菜单，如右图。当选择了联锁采集/驱动信息表后，系统弹出如图所示的对话框。 图中详细的列出了联锁系统信息采集和驱动的信息表，用户可以通过选择，查看采集信息表或驱动信息表。 采集信息表从采集0开始，驱动信息表从驱动1开始，和系统实际配线相对应。,6、采集显示、记录,7、驱动显示、记录,8、网络状态,数据生产部,联锁

28、设计部,1、软件生产,2、施工准备,3、售后服务,24小时维护电话（021）66178 远程诊断 充分的图纸资料,1、计算机联锁所用继电器,道岔组合：FCJ、DCJ、DBJ、FBJ、SJ、1DQJ、2DQJ 进站组合：LXJ、TXJ、LUXJ、ZXJ、YXJ、1DJ、2DJ 一方向出站组合：LXJ、DXJ、DJ 多方向出站信号：LXJ、ZXJ、DXJ、DJ 调车信号：DXJ、DJ 区段：GJ（50周、25周） （根据受电端数决定继电器数）,说明： 进站 ： ZXJ:正线继电器 多方向出站 ：ZXJ:主信号继电器,半自动闭塞结合继电器,单线半自动闭塞结合： 驱动：BSAJ、FUAJ、SGAJ、F

29、SBJ、JSBJ 采集：KTJ（前后接点）、XZJ、TCJ、HDJ、FDJ、BSJ、TJJ、GDJ、JSBJ、ZXJ、FXJ 组合：同6502结合电路 复线半自动闭塞结合： 驱动：FUAJ、SGAJ、FDCSJ、JDCSJ、LZJ 采集：TCJ、DDJ、BSJ、KTJ（采前后接点）、TDJ、JXJ、JDCSJ、FDCSJ 组合：同6502结合电路,说明： 单线半自动闭塞 驱采继电器： 驱动：BSAJ、FUAJ、SGAJ 、FSBJ、JSBJ 闭塞按钮继电器、复原按钮继电器、事故按钮继电器、发车锁闭继电器、接车锁闭继电器。 采集：KTJ（前后接点）、XZJ、TCJ 、HDJ、FDJ、BSJ、TJJ、GDJ、JSBJ、FXJ 、ZXJ 开通继电器、选择继电器、通知出发继电器、回执到达继电器、负电继电器、闭塞继电器、同意接车继电器、轨道继电器、接车锁闭继电器、负线路继电器、正线路继电器 复线半自动闭塞 驱采继电器：