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1、第31卷,第4期中国铁道科学Vol131No142010年7月CHINARAILWAYSCIENCEJuly,2010文章编号:100124632(2010)04200138207·成果简报·基于二乘二取二的全电子计算机联锁系统1112陈光武,范多旺,魏宗寿,方亚非(1.兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室,甘肃兰州730070;2.武汉中铁勘察设计研究院,湖北武汉430071)摘要:基于二乘二取二的铁路车站全电子计算机联锁系统由人机接口、二乘二取二联锁计算机、全电子执行系统3部分组成。人机接口由监控机
2、、维修监测机组成。二乘二取二联锁计算机由2套联锁主机、冗余光纤网络和冗余热备的实时通信单元3部分组成。CPU主板由2路独立的CPU处理器、总线硬件比较控制器、硬件自检控制器、硬件同步控制器、I/F控制部件、全局冗余时钟和光纤通信接口组成。通过采取硬件同步控制器、总线硬件比较控制器和软件时间点同步相结合的方式实现1种新的同步机制。全电子执行系统由道岔模块、信号模块、轨道模块和其他接口模块等全电子执行单元构成。全电子执行单元均采用“二取二”与逻辑控制结构,具有过流保护功能,实现了信号的控制、监测、监督一体化。该系统已
3、在铁路车站投入应用,运行稳定、可靠。关键词:计算机联锁系统;全电子执行单元;故障-安全;安全计算机;二乘二取二中图分类号:U2841362文献标识码:B铁路车站信号控制系统主要经历了机械联锁控层、全电子执行层。操作表示层的人机接口主要实制、6502电气集中联锁控制、计算机联锁控制3现整个系统的操作、显示和维护,安全联锁逻辑层个发展阶段,目前许多投入使用的计算机联锁控制基于二乘二取二安全联锁计算机实现各种联锁逻辑系统是利用计算机实现联锁关系的运算,用安全型运算、同步和控制,全电子执行层中的各种智能电继电器控制和采集
4、基础设备状态的系统,实际上是子单元实现对底层信号基础设备的控制和监测。操1种计算机联锁+继电器执行的系统,还没有实现作表示层和安全联锁逻辑层之间通过双路工业以太完全意义上的全电子化容错安全联锁控制系统。随网进行通信;安全联锁逻辑层和全电子执行层之间着电力电子技术、安全计算机技术和信号技术的快通过星形光网络进行通信;全电子执行层采用冗余速发展,以及对信号控制系统可靠性和可用性的要CAN(ControllerAreaNetwork)总线通信。从安求不断提高,采用高可靠性和安全型的二乘二取二全性角度考虑,整个系统分为安
5、全区域和非安全区安全联锁计算机与具有智能化的全电子执行单元的域,其中操作表示层为非安全区域,而安全联锁逻[1]结合,使实现全电子化计算机联锁控制系统成为现辑层和全电子执行层属于安全区域。实。本文主要对全电子化计算机联锁控制系统的体系结构、人机接口、二乘二取二联锁计算机和全电2系统人机接口子执行系统进行研究和设计。系统人机接口由监控机、维修监测机组成,实1系统的体系结构现整个系统的操作、显示、维护及与车站其他系统间的通信。全电子安全计算机联锁系统结构如图1所示。监控机由冗余热备的工业控制计算机A机系统结构分为3层:
6、操作表示层、安全联锁逻辑和B机组成,通过双路工业以太网与联锁计算机通收稿日期:2009211220;修订日期:2010203231基金项目:国家“八六三”计划项目(2007AA11Z211);甘肃省科技攻关计划项目(2GS0572A522002201)作者简介:陈光武(1976—),男,新疆阿克苏人,教授。第4期基于二乘二取二的全电子计算机联锁系统139图1系统结构框图信。2套监控机同时工作,物理上相互独立,都具组成。每套联锁主机有2套完全独立的CPU运算有人工操作(如办理进路)功能,通过双路工业以系统,分别独立
7、运行不同编译环境里编译的联锁程太网向安全联锁逻辑层中的二乘二取二联锁计算机序。监控机的操作命令通过冗余热备的工业以太网发送操作命令,并接收来自联锁计算机的命令执行同时下发给2套联锁主机中4套CPU处理系统进情况以及站场中各信号设备的表示信息,完成值班行运算处理。为了确保输入信息的可靠和系统运算员的各种执行任务,并将执行结果实时显示在控制的同步,2套联锁主机通过冗余同步高速光通道交[2]台或显示屏上。换信息,通过2套联锁主机间的同步机制,同时执维修监测机实现车站站场显示和设备维修记录行控制命令、进行运算处理,并且通
8、过冗余星及查询,通过双路工业以太网与监控机通信。监听形(或环形)光通信网络将比较结果发送给冗余热监控机的操作命令、联锁计算机的命令执行情况,备的RCU,主RCU通过双路CAN现场总线将控记录值班员操作命令、站场变化信息、系统错误,制命令发送给执行单元模块,备RCU处于热备,同时通过监测CAN总线与全电子执行单元通信,当主RCU故障后,自动切换到备RCU控制输出,采集信号设
