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iLOCK计算机联锁系统在高铁中的应用

作者:原创论文网 时间:2017-07-05 15:26 加入收藏
  摘要:随着计算机技术和铁路事业的不断发展,计算机联锁技术已成为高速铁路中最主要的铁路信号控制模式。本文介绍了高速铁路中iLOCK计算机联锁系统的组成和特点。
  
  关键词:iLOCK系统联锁冗余。
  
  智能安全型计算机联锁系统---iLOCK,是在一般的“2取2”或者“双系热冗余”安全结构的基础上,再增加独立的“故障-安全”校验CPU,采用NISAL专利技术,构成的智能安全型计算机联锁系统。
  
  一、iLOCK的系统组成:
  
  iLOCK系统由以下6个子系统组成:
  
  (1)联锁处理子系统(IPS);(2)人机界面子系统(MMI);(3)值班员台子系统(GPC);(4)诊断维护子系统(SDM,含微机监测---可选);(5)冗余网络子系统(RNET);(6)电源子系统(PWR)。
  
  (一)IPS子系统介绍。
  
  1.IPS子系统硬件介绍。
  
  IPS联锁处理子系统硬件包括以下六个部分:
  
  (1)安全逻辑运算板(VLE):整个联锁处理子系统的核心,通过I/O选址读取信息、进行联锁运算、其它iL-OCK系统通信等。(2)安全校验板(VPS):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。(3)输入输出总线接口板(I/OBUS2):VLE板和输入输出板交换信息的通道。(4)输入输出总线扩展板(I/OBE2):通过I/OBE2板实现差分驱动,驱动双断输出板。(5)双采安全型输入板(VIIB):为iLOCK系统的两个CPU分别采集提供相同的接口。(6)安全型双断输出板(VOOB):通过VOOB板产生输出信号,驱动接口设备。
  
  2.IPS子系统软件介绍IPS联锁处理子系统软件包括“系统软件”和“应用软件”两部分:
  
  (1)系统软件包含IPS的主任务软件和仿真测试接口、系统诊断等辅助软件。(2)应用软件是一套描述具体某个系统实际联锁逻辑功能的软件。
  
  (二)MMI子系统。
  
  MMI提供了iLOCK系统与用户之间的人机接口。
  
  MMI可采用彩色显示器或者控制台等作为计算机联锁系统的人机交互界面,用来供信号员通过鼠标等操作工具办理各种作业。
  
  MMI工作于WIN2000或更高版本的WIN-DOWS多任务操作系统,对每个车站,采用N+1热备工作方式,使用高可靠的工业控制计算机,通过高速网口或串口与其它系统(子系统)交换信息。
  
  (三)GPC子系统。
  
  较大车站(一般为25组道岔以上车站)可以按照用户的需要设置值班员台(GPC),显示的界面与MMI一致,区别在于MMI有操作功能,GPC系统不设操作功能。
  
  (四)SDM子系统。
  
  SDM子系统可与微机监测站机共同完成系统维护及接口设备监测的功能,即为微机监测与诊断维护子系统。
  
  SDM子系统由计算机、显示器及打印机组成。
  
  SDM的功能如下:
  
  (1)“电子向导式”的系统诊断。(2)显示站场情况并进行历史回放。(3)利用网络接收并记录MMI和IPS的关键操作和表示。(4)将远程诊断通过MODEM接入。(5)进行系统的网络管理。(6)可以通过串口或者CAN总线来接收微机监测机传递的监测信息。(7)根据实际需要,SDM子系统可以接入不同的中央维修中心。
  
  (五)冗余网络子系统(RNET)。
  
  iLOCK系统采用以太网冗余网络结构,进一步提高了网络系统的可靠性。通过网络通信的各子系统均通过安装两块以太网接口卡,用于接入冗余网络,当一条网络故障时,其余各子系统均可以自动通过另一条网络进行通信,并给出故障诊断信息,便于及时维护。
  
  (六)电源子系统(PWR)。
  
  iLOCK系统采用了双UPS热备的冗余供电方式。正常情况下,系统由主UPS供电,当主UPS出现故障时,电源切换电路自动切换至备用UPS,当2个UPS均不能正常工作时,电源切换电路自动切换至由电源屏直接供电。
  
  2个UPS之间也可通过切换按钮实现人工切换。电源切换不影响系统的正常工作。
  
  二、iLOCK系统特点。
  
  (一)高安全性。
  
  iLOCK计算机联锁系统是国内唯一一个有铁道部行政许可证书,并通过国际第三方独立安全认证,系统达到欧标SIL4级的计算机联锁产品。
  
  (1)NISAL专利技术;(2)iLOCK系统综合运用了“反应故障-安全”“组合故障-安全”和“固有故障-安全”技术;(3)双断驱采;(4)2取2结构;(5)VPS校验。
  
  (二)高可靠性。
  
  1.多重冗余技术。
  
  iLOCK系统采用N+1热备MMI、双系并行控制的IPS、双网通信、双UPS热备供电,采用逻辑上环网连接。
  
  另外,采用模块隔离技术,各子系统内部切换不影响其他子系统正常工作,即任何一个MMI、IPS、网络设备或UPS不能正常工作,或即使上下相邻两级设备发生交叉故障,系统通过自动重组后,仍可继续正常工作,不会导致其他子系统无故切换。并且输入输出板实现码位级冗余。
  
  2.高防雷和高抗干扰能力。
  
  3.采集共享、并行输出。
  
  IPSA和IPSB分别采集现场的码位后,通过安全通信将采集的信息传送给对方;IPSA和IPSB的输出采用并行工作方式,即使其中一系的驱动电路故障,也不会影响本系安全输出。
  
  4.系统具备较为完备的软件版本校验技术。
  
  从维护台,可以在线查验到正在运行的联锁机的系统软件版本号、校验码,联锁软件版本号、校验码,联锁设计过程中所用到的工具软件的版本号等,实现系统设计的过程追踪和版本管理。
  
  5.诊断维护信息力求明确。
  
  新增轨道瞬间短路导致打信号等外部问题导致信号故障的原因提示功能,使维护台不再是系统工作情况的黑匣子。
  
  (三)接口电路简单。
  
  NISAL专利技术的使用,使得iLOCK系统的输出控制只需采用普通安全型继电器,不需要采用昂贵的动态继电器或动态组合电路。这既确保了输出驱动电路的安全性和可靠性,又简化了接口电路结构,并且大大降低了室内接口电路的工程造价和用户的维修成本。由于iLOCK系统所有输出的继电器都不需要回采,在任何情况下都不会产生错误输出,道岔启动电路中也不需要串接轨道条件等,因而接口电路的定型率最好。
  
  (四)维护手段全面易懂。
  
  iLOCK系统的自诊断功能完善。用户可通过观察指示灯或者在SDM上点击“诊断维护电子向导”等多种方式进行故障处理。同时,系统配有远程诊断接口,可接至卡斯柯公司进行远程故障诊断。
  
  (五)系统适用面广。
  
  (1)iLOCK系统可以与国外多种ATP系统实现安全通信,并可与CTC、TDCS、地铁ATP、ATS及微机监测等系统接口,具有优化硬盘,减少系统投资的优点。(2)iLOCK系统在国内铁路系统中有非常成熟的工程经验,与地铁ATC系统的结合应用在国内也有非常成熟的工程经验。(3)站间安全通信技术:与系统同步通过国际第三方独立安全认证,具备方向电路无接点化、邻站安全信息传递无接点化的应用业绩,适用面宽,前景广阔。
  
  三、VPI、iLOCK-1、iLOCK-2三种联锁系统的比较。
  

  (1)系统类别。
  
  VPI和iLOCK-1为双机热备系统,iL-OCK-2为2*2取2系统。
  
  (2)CPU类型。
  
  VPI系统CPU为80186C/32M,iLOCK-1和iLOCK-2的CPU为GX1/300M(相当于PIII)。
  
  (3)硬件容量。
  
  VPI系统输入20块×16位、输出40块×8位;iLOCK-1系统输入70块×16位、输出80块×16位;iLOCK-2系统输入70块×16位、输出80块×8位。
  
  (4)MMI冗余方式。
  
  VPI系统为双机热备,iLOCK-1和iLOCK-2系统为N+1冗余。
  
  (5)SDM系统诊断维护。
  
  VPI系统为查询-应答式系统诊断维护,iL-OCK-1和iLOCK-2系统为电子向导式系统诊断维护,与IPS连接中断后故障信息可以追溯查询。
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