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1、联锁系统,MICROLOK 简介,应用案例：,纽约地铁信号系统改造,MICROLOK 简介,MICROLOK 简介,巴黎地铁信号系统的改造,国内项目：,MICROLOK 简介,目录,英文缩写 系统配置 系统功能 系统原理 系统性能 系统软件 系统接口,1.英文缩写,2.系统配置：CBTC系统功能简图,CC,ZC,Radio,Radio,ATS,1. 联锁控制轨旁道岔动作，并将道岔的状态信息传递给ZC。,2.ZC (基于列车位置和道岔状态信息) 给车载传送移送授权，并将列车位置信息传递给ATS,联锁,3. CC计算制动曲线，防止列车超速。,2.系统配置：轨旁控制原理,2.系统配置：设备配置,骨干

2、交换机,接入交换机,计轴系统主机,继电接口,终端架,车站控制计算机,发车指示器,维护工作站,终端服务器,2.系统配置,联锁控制器MLK执行轨旁联锁逻辑的安全功能。它通过安全型接口电路与轨旁设备接口，采集并控制其状态。 与MLK接口的轨旁设备包括本站及联锁区内其它车站的信号机、转辙机、计轴主机、综合后备盘、紧急停车按钮、自动折返按钮、站台安全门及防淹门等。,2.系统配置,MLK 联锁控制器采用双机热。 模块化系统利于将来线路延伸和功能扩展。 设计的每一个层面都充分考虑维护方便的因素。,2.系统配置：MLK主机机柜,2.系统配置：MLK主机机柜,安全继电器VCOR,共模滤波器,2.系统配置：组合柜

3、,2.系统配置：机笼,2.系统配置：CPU板,2.系统配置：CPU板,2.系统配置： CPU板,控制安全切断继电器 监控输入板的外部指示 处理应用软件中的逻辑驱动输出 检测并记录故障 所有机笼均配置,CPU 前置面板,四位字母-数字显示屏.,菜单控制拨动开关,2.系统配置： CPU板,诊断端口,系统重启按钮,2.系统配置： CPU板,通信状态LED指示灯,系统状态LED指示灯,可编程用户LED指示灯,2.系统配置： CPU板,A 正在传送数据 B 接收到一个有效数据 C 在收到的消息中识别出了地址 D 正在接收一个DCD信号 E 检测到了一个接收错误 ON LINE - 系统工作正常 VPP

4、ON 正在写入程序或 已安装PC存储卡 RESET 在重启状态中,2.系统配置： CPU板,MICROLOK构成：热备板,2.系统配置：输出板,2.系统配置：输入板,2.系统配置：非安全输入/输出板,2.系统配置：电源板,3.系统功能,MLK功能 联锁功能 CBTC功能实现,3.系统功能:联锁功能,信号机显示 道岔逻辑 信号逻辑 动态信标逻辑 道岔单锁逻辑 信号机终端封锁逻辑 紧急停车逻辑 站台扣车逻辑 屏蔽门逻辑,3.系统功能:信号机显示,正线共有四种信号机： 道岔防护信号机 出站信号机 道岔防护兼出站信号机 线路终端的阻挡信号机,3.系统功能:信号机显示,绿灯：进路排列至下一个信号机，允许

5、列车在线路限速条件下运行。 黄灯：进路开放至下一个信号机，至少一组道岔在反位且锁闭，允许列车以道岔允许速度在线路限速条件下运行。 黄红灯：引导信号，列车应以低于25km/h的速度通过。红灯：绝对停止信号： 不允许列车越过此信号灯 灭灯：CBTC 车可越过进站信号机，由ZC安全控制并通过MLK实现。,3.系统功能:信号机显示,线路终端阻挡信号机： 所有列车在此信号机前方必须停车，对CBTC列车该信号机不会灭灯。,3.系统功能:道岔逻辑,道岔锁闭条件： 道岔区段占用 道岔区段方向锁闭 道岔被单锁 道岔解锁检查条件： 道岔区段出清 道岔区段没有方向锁闭 道岔没有被单锁,3.系统功能:道岔逻辑,道岔选

6、排一致性检查： 道岔位置和道岔请求一致 内部产生选排一致变量 当道岔选排不一致时： 相关列车移动授权被收回 系统返回更具限制性的状态 在该道岔区域内的所有列车被限制移动 通知所有接近列车,3.系统功能:信号逻辑,信号逻辑功能包括： 信号请求电路 进路检查电路 接近锁闭电路 方向控制逻辑电路 保护区段锁闭电路 引导锁闭电路 快速通过电路 自动进路电路 信号控制电路,3.系统功能:信号逻辑：信号请求,信号请求的建立： 由ATS、LCW命令或者MLK生成自动进路命令 产生内部安全进路请求信号GZ 信号请求的清除： 通过列车驶入进路清除进路请求GZ信号 ATS/LCW取消命令清除GZ信号,3.系统功能

7、:信号逻辑：信号请求,3.系统功能:信号逻辑：进路检查,进路检查： 内部安全信号请求GZ 道岔位置与进路请求一致 敌对信号没有接近锁闭 敌对方向没有方向锁闭 敌对保护区段没有锁闭 进路内信号机没有终端封锁,3.系统功能:信号逻辑：接近锁闭,接近锁闭建立条件：进路检查条件满足 接近解锁条件： 进路取消： 接近区段出清，进路空闲 接近区段占用，接近延时时间到 列车驶入进路： 进路的第一个接近区段出清 进路内方前两个区段同时占用,3.系统功能:信号逻辑：接近锁闭,接近锁闭定时开始条件： 进路取消 接近区段占用 接近锁闭计时器时间设计依据： 列车允许信息移出后，列车在最大土建允许速度下， 安全制动距离

8、内停车需要的时间总数。 接近锁闭的计算是依据最坏情况下和最长安全制动距 离计算的。 如果CC确保列车可以在信号机前方停车，一旦接收到 确定命令，接近锁闭解锁，延时结束。,3.系统功能:信号逻辑：方向控制,方向控制： 接近锁闭导致方向锁闭。 阻止敌对方向进路建立。 如果需要，会发送给相邻联锁，阻止相邻联锁敌对进路请求。 方向锁闭解锁： 列车通过进路。 进路的取消。,3.系统功能:信号逻辑：保护区段,保护区段锁闭条件： 保护区段内反方向没有方向锁闭 保护区段内没有信号机封锁 保护区段内的所有道岔位置正确 进路锁闭 保护区段解锁条件： 当列车进入进路中最后一个区段，经过预先设计的一段确保列车在信号机

9、前停稳的延时后，保护区段将会解锁。 当由于列车通过或者接收到ATS或者LCW的进路取消,进路中最后一个进路锁闭继电器解锁后，保护区段也将解锁。,3.系统功能:信号逻辑：引导,引导进路建立条件 进路已建立 进路内放区段或者保护区段故障占用 列车已接近 信号机显示红灯 道岔位置正确且锁闭 引导信号 红灯和黄灯同时点亮 仅允许列车以RM或NRM模式通过引导信号机 动态信标不发送信息,3.系统功能:信号逻辑：引导,引导解除 列车出清接近区段。 人工取消。 引导信号的关闭： 如果引导进路中第一个区段正常，则列车占用该区段后 即关闭引导信号。 如果引导进路中第一个区段是故障区段，则在列车占用 该区段且出清

10、接近区段后关闭引导信号机。,3.系统功能:信号逻辑：引导,故障区段恢复： 故障区段恢复时，引导信号不会自动升级为绿灯或者 黄灯 当取消引导进路，重新办理常进路时，信号机点亮 绿灯或者黄灯 引导进路解锁： 当列车顺序通过引导进路时，仅故障区段后方的区段 可以解锁。 如果需要进路区段全部解锁，则需要修复故障区段后 再按照一般解锁方式解锁进路。,3.系统功能:信号逻辑：引导,故障区段,3.系统功能:信号逻辑：引导,引导进路演示,故障区段,3.系统功能:信号逻辑：快速通过,快速通过：当自动通过功能有效时，在每辆列车成功通过进 路的基础上，进路会重新建立开放信号。 适用范围：正线正方向信号机（终端阻挡信

11、号机除外）。 作 用：减轻操作员需要一次又一次的重复重新建立同一 条进路的负担。 建 立： 当且仅当进路已经请求且安全信号请求已建立时可以使用自动通过功能。 所有的相关道岔位置必须相符。 取 消：自动通过取消请求/进路取消,3.系统功能:信号逻辑：快速通过,overlap,自动通过信号机1,自动通过信号机2,3.系统功能:信号逻辑：自动进路,自动进路建立条件： 在ATS控制下，ATS故障；或者在LCW控制下，LCW故障 接近区段占用 没有排列反向进路 进路检查条件满足 自动进路解锁条件： 列车通过,3.系统功能:信号逻辑：自动进路,overlap,ATS/LCW和MLK通信故障,3.系统功能:

12、信号逻辑：信号控制,信号控制电路检查条件： 进路检查条件满足; 接近锁闭，反方向没有接近锁闭; 无禁止进路建立的信号机封锁; 道岔位置正确，且锁闭。 信号开放前检查条件： 进路内和保护区段 相应的区段空闲。,3.系统功能:信号逻辑：信号控制,信号逻辑步骤： 从ATS/LCW接收到进路请求或生成自动进路请求 MLK产生相应的内部安全信号请求 进路检查，确保没有建立敌对进路并且道岔在相应的位置 MLK信号请求和进路检查使相应的接近锁闭 进路内方向区段锁闭和保护区段锁闭 进路内和保护区段空闲检查，信号机开放,3.系统功能:信号逻辑：信号控制,3.系统功能:信号逻辑：信号控制,3.系统功能:信号逻辑：

13、信号控制,进路解锁： 列车通过，进路解锁。 来自ATS或LCW的进路取消命令取消 没有列车接近，进路立即被取消。 有列车接近时，进路延时结束后被取消。,3.系统功能:动态信标逻辑,动态信标逻辑： 信号机点亮绿灯或者黄灯时，动态信标发送相关允许信息。 当信号机点亮引导信号、红灯或者灭灯时，动态信标不发送信息。 预告信标和主信标控制逻辑一致。,3.系统功能:道岔单锁,道岔单锁： 由ATS或LCW发送给MLK。 道岔锁闭至当前位置，直至道岔单解。 二级操作：命令一经产生，立即执行。 道岔解锁为1级操作： 接收一个复位请求。 MLK回发一个请求表示。 ATS或LCW将发送复位使能，清除最初的复位请求。

14、 MLK移除相应的道岔单锁。,3.系统功能:道岔单锁,3.系统功能:信号机封锁,信号机封锁： 由ATS/LCW发送给MLK。 防止列车进入一段特殊区段。 为二级操作：命令一经产生，立即执行。 信号机封锁复位为1级操作： 接收一个复位请求。 MLK回发一个请求表示。 ATS或LCW将发送复位使能，清除最初的复位请求。 MLK移除相应的信号机封锁。,3.系统功能:信号机封锁,3.系统功能:紧急停车,紧急停车： 按压站台或者IBP紧急关闭按钮产生，发送给MLK； 使某些预先设定的范围或区域内的所有列车停车； 关闭所有发车信号机和进入站台的最后一架接近信号机； 复位只能通过按压紧急停车复位按钮来完成；

15、 MLK会发送一个指示给ZC、ATS和LCW。 如果发车进路已建立后，按下紧急停车按钮，发车信号 机点红灯并且进路继续锁闭； 如果按下紧急停车按钮后再排列进路，如果其他条件具 备，进路将被锁闭，但信号不开放。,3.系统功能:站台扣车,站台扣车： 按压IBP产生，发送给MLK 使停在站台上的列车延迟发车 取消站台的发车信号 复位只能通过按压扣车复位按钮来完成 MLK会发送一个指示给ZC/ATS和LCW,3.系统功能:屏蔽门,屏蔽门： 信号机允许显示检查所有屏蔽门应该被关闭或者旁路 如果发车进路已建立后，PSD关闭且锁紧信号或PSD旁 路信号丢失，进路始端信号机将处于关闭状态； 如果联锁未接收到P

16、SD关闭且锁紧信号或PSD旁路信号， 此时排列进路，如果其他条件具备，进路将被锁闭，但 信号不开放。,3.系统功能: CBTC功能实现,CBTC功能实现： 区域控制器与联锁控制器共同完成接近、进路、方向 和转辙机锁闭功能。 允许CBTC列车和非CBTC列车安全地在同一系统中运行 CBTC系统从区域控制器接收CBTC列车位置信息 从计轴设备的信息确定非CBTC列车的位置信息,3.系统功能:本地工作站,本地工作站： ATS车站工作站参见相关培训 维护工作站MSW参见相关培训 本地控制工作站LCW,3.系统功能：本地工作站,3.系统功能：本地控制工作站,联锁本地人工控制由按键开关启用。 当按键开关在

17、中央或ATS 位置时, ATS 系统控制联锁 联锁将忽略所有LCW的控制请求。 当按键开关位于本地时, LCW控制联锁，任何由ATS发出的控制请求都被忽略。 无论按键开关在何位置, 当前状态信息都会被同时发 送到ATS 和LCW。 联锁之间的通信不受该按键开关的影响。 本地人工控制仅限于本联锁区。,3.系统功能：本地控制工作站,使用情况： 测试阶段：按键开关将会放置在本地控制位置，联锁会由LCW人工控制。在联锁的本地人工控制时，LCW将提供计轴区段占用和进路在联锁区域的轨道显示，并提供人工请求进路功能。 CBTC 系统降级模式：例如, 在ATS 不可用的情况下, 联锁自动运行在轨旁自动模式下。

18、如果需要使用联锁本地人工控制替代轨旁自动模式, 将按键开关放置在本地控制位置，联锁由LCW人工控制。,4.系统原理：联锁原理,联锁控制器是一个安全逻辑处理器，除处理联锁逻辑之外，还 提供故障安全二进制输入/输出管理。,4.系统原理：联锁原理,每个MLK系统包 括一个主单元和一个备 单元。一个用于正常运 行，另一个备用。 如果在线的系统出故障 备用系统将自动转为在 线系统。,4.系统原理：差异与自检技术,MLK平台结合了差异与自检以及内部故障安全技术。差异与自检是公认的安全原则，用于USSI开发的所有主系统中 差异旨在通过使用不同数据库和不同算法进行两次运算，从而保证给定运算结果的正确性。 自检

19、是指执行健康状态自我诊断以检验处理器乃至整个系统持续的健康状况。,4.系统原理：差异与自检技术,4.系统原理：差异与自检技术,执行第一次运算过程中，运算数据将取自第一个数据库，并采用第一种算法计算结果。第二次运算将采用第二个数据库中的数据并采用第二种算法来计算结果。 然后对两次运算的结果进行比较，如果发现结果不一致，则宣布存在系统错误，否则，继续执行正常处理。,4.系统原理：差异与自检技术,自检是通过一系列“分层”诊断实现的。 处理器完整性将依靠一套由系统软件/应用软件正常运行时所用全部处理器运算所组成的指令集测试、主寄存器测试以及数据/地址总线等进行验证。 系统的主要硬件部件通过频繁监控和控

20、制算法，以确保硬件完整性。,4.系统原理：微处理器,4.系统原理：微处理器,处理器不断切换“续电”信号（250 Hz 或 500 Hz）以驱动称为CPS的安全电路，CPS为安全输出提供电源。 如果任何一个“差异”和“自检”程序检测出重大错误，CPS将收到断电信号，从而导致输出端缺电和系统关闭。 一旦处理器存在重大故障，它将不能维持“续电”信号，并再次导致系统关闭。CPS设计采用“故障-安全”技术，不存在因处理器未能发出续电信号而产生输出的任何故障模式。,4.系统原理：输出控制,每一输出设备都由处理器控制，并受一个向处理器提供反馈的电路所监控，从而确保所有输出都是处理器实际所要求。 为检验反馈回

21、路的完整性，输出将以一定周期循环执行。,4.系统原理：输入控制,与输出控制原则相似。 输入端掉电后导致受限状态（列如：轨道占用，红灯，灭灯等）。 输入端被读取并验证是否真正允许强制进入强受限状态，确保不发生输入接口电路故障从而导致弱受限状态输入。,4.系统原理：处理器运行控制,安全保障是通过多层的诊断软件连续的监控处理器以及非安全硬件的“健康”。 当一个故障被监测出来，电源就从输出状态转移，处理器就会被置于自循环状态。,4.系统原理：通信,所有MLK设备通过以太骨干网互相通信。 每一套MLK设备都有自己独立的IP地址。 通信协议允许安全数据在MLK设备之间交换。,5.系统性能,每一个MLK系统

22、包含一个正常工作单元和一个备用单元。 如果在线系统故障，备用系统将自动变成在线系统。 每个输入输出位都可以在线诊断、检测。 MLK平台的综合安全性等级为4级。 该平台的危险故障率不高于10-11/小时。,6.软件：系统软件,适用于所有MLK系统的永久的安全计算结果和I/O处理软件 该软件包括所设计的确认安全输入和输出状态的例行程序 保证所有的安全输出是完全可控的并在系统出现故障的情况下，切断安全输出的电源 保证输入和输出以及串行通信的安全 执行在用户程序中定义的输入、内部和输出逻辑的工作 不同操作层的诊断例行程序 在工厂阶段，进行测试，并装到安全的CPU板上,6.软件：应用软件,为用户开发的专

23、门应用程序。 该程序是在一台计算机上用布尔代数书写和编译的。 以应用工程师易于理解的方式生成系统逻辑。 完成的程序被编译成一种特定格式并能烧入 MLK中 FLASH PROM。,7.系统接口,联锁控制器与区域控制器的接口 联锁控制器与ATS系统的接口 联锁控制器与转辙机的接口 联锁控制器与信号机的接口 联锁控制器与计轴的接口 联锁控制器与综合后备盘的接口,7.系统接口,联锁控制器与紧急停车按钮的接口 联锁控制器与自动折返按钮的接口 联锁控制器与车辆段的接口 联锁控制器与站台屏蔽门的接口 与2号线路联络线接口 联锁控制器与防淹门的接口,7.系统接口：PSD接口,与站台屏蔽门的接口：,7.系统接口

24、：PSD接口,正常情况下MLK-PSD接口时序：,7.系统接口：PSD接口,开门故障时MLK-PSD接口时序：,7.系统接口：PSD接口,开门使能故障时MLK-PSD接口时序：,7.系统接口：AFD接口,AFD设置： 成都一号线线路先后穿越府河和南河，人民北路站与文殊院站位于府河两侧，锦江宾馆站与华西坝站位于南河的两侧。 在人民北路站南、文殊院站北、锦江宾馆站南、华西坝站北车站端部设置防淹门。,7.系统接口：AFD接口,AFD系统发送给信号系统的信号： AFD关门请求 AFD打且锁闭 信号系统发送到AFD系统的信号： AFD允许关门使能,7.系统接口：AFD接口,防淹门系统A、B防淹门由一个设

25、备室控制；C、D防淹门由一个设备室控制。,7.系统接口：AFD接口,防淹门关闭请求信号： 防淹门系统中防淹门A、B、C、D的请求关闭信号由同一信号源触发。 锦江宾馆站的A、B防淹门给信号系统发送1个关门请求信号。 华西坝站的C、D防淹门向信号系统发送1个关门请求信号。 防淹门系统确认，当信号系统收到其中任一个请求关门信号时将视为4个门同时请求关闭。,7.系统接口：AFD接口,防淹门允许关闭信号： 信号系统在收到请求关门信号后，将视情况按上、下行分别发出允许关门信号。 即向防淹门A、C发送一个允许关门信号。 向防淹门B、D发送一个允许关门信号。 允许关门信号将分别送至各自防淹门控制室。,7.系统

26、接口：AFD接口,接收到防淹门关闭请求信号,CBTC模式下： 如果有列车正处于防淹门所在计轴区段内，只有列车出清区段后才能允许防淹门关闭。 如果此时有列车正驶向防淹门所在计轴区段，该列车的移动授权最多应至该计轴区段边界处，信号系统将根据列车当前的速度和距该区段的距离进行处理。,7.系统接口：AFD接口,接收到防淹门关闭请求信号,CBTC模式下： 若列车实施减速制动后能够在进入该计轴区段前及时停车，则信号系统发出“允许防淹门关闭关门使能”信号。 若当前的速度和距离不足以使列车及时停下来，则列车应继续行驶直到通过防淹门所在的计轴区段后，信号系统才发出“允许防淹门关闭关门使能”信号。 如果此时有列车

27、停在前一车站或还未抵达前一车站，则系统将不允许列车从该车站发车。,7.系统接口：AFD接口,接收到防淹门关闭请求信号,后备模式下： 立即关闭防护防淹门两侧的出站的信号机。 如果有列车正处于防淹门所在计轴区段内，则列车应继续行驶直到驶离出清该防淹门区段后，信号系统才能发出“允许防淹门关闭”信号。 如果已设置有至防淹门两侧出站信号机的联锁进路（即防淹门所在计轴区段作为该区段的防护区段），且列车已进入该进路，须待该进路及防护区段解锁条件具备，已经解锁后，信号系统才能发出“允许防淹门关闭关门使能”信号。,7.系统接口：AFD接口,失去“防淹门打开且锁定”信号状态表示： 两端车站均不能再向相应线路“过河隧道”内设置进路。 如已设置进路，则相应防护信号机立即关闭。 对于CBTC列车，安全移动授权则相应回收。 对于非CBTC列车，根据地面信号显示行车。,7.系统接口：2号线接口,7.系统接口：2号线接口,接口分界： ST260204、2DG