簡述CTCS-3 客運專線采用的iLOCK 型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)

陸 炯 上海鐵路局上海電務(wù)段

1 概 述

計算機(jī)聯(lián)鎖是用微型計算機(jī)和其它一些電子、繼電器件組成的具有"故障－安全"性能的實時控制系統(tǒng)。與繼電聯(lián)鎖（6502 設(shè)備）相比具有十分明顯的技術(shù)優(yōu)勢，無論在安全性、可靠性等方面都有獨特的優(yōu)點。由卡斯科公司集成生產(chǎn)的iLOCK 型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是具有鐵道部行政許可證書、并通過國際第三方獨立安全認(rèn)證，系統(tǒng)達(dá)到歐標(biāo)SIL4 級的計算機(jī)聯(lián)鎖產(chǎn)品。系統(tǒng)滿足鐵道部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB/T3027-2002《計算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)條件》規(guī)定的基本聯(lián)鎖功能和《CTCS-3 級列控系統(tǒng)總體技術(shù)方案》以及相關(guān)圖紙要求。

2 iLOCK 型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)組成

iLOCK 型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是在一般的"2 取2"或者"雙系熱冗余"安全結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加了獨立的"故障－安全"校驗CPU，采用了從ALSTOM 引進(jìn)的NISAL 專利安全技術(shù)，構(gòu)成的智能安全型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。其主要有以下六個子系統(tǒng)構(gòu)成。

2.1 聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)（IPS）

聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)（IPS）由硬件和軟件組成。硬件設(shè)備主要包括：整個聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)的核心--安全邏輯運算板（VLE）、iLOCK 系 統(tǒng) 的 安 全 型 監(jiān) 視 機(jī)構(gòu)--安全校驗板（VPS）、輸入輸出總線接口板（I/OBUS2）、輸入輸出總線擴(kuò)展板（I/OBE2）、雙采安全型輸入板（VIIB）、安全型雙斷輸出板（VOOB）、安全通信板（DVCOM）和iLOCK 聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)中各印制電路板之間連接的橋梁--母板（MB）等板件組成。

IPS 聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)軟件包括"系統(tǒng)軟件"和"應(yīng)用軟件"兩部分。系統(tǒng)軟件包含IPS 的主任務(wù)軟件和仿真測試接口、系統(tǒng)診斷等輔助軟件。系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件放在不同的、能避免在線擦除或更改的存儲媒介中，有利于系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件的管理。

整個聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)在硬件上采用"2 乘2 取2"的冗余方式，單系采用雙CPU 進(jìn)行運算，對同一功能，在CPU1 和CPU2 中采用了獨立相異的二組編碼來表示，運行各自獨立的軟件，使聯(lián)鎖機(jī)從硬件到軟件均構(gòu)成2 取2 的"組合故障-安全"體系結(jié)構(gòu)。

2.2 控顯機(jī)（HMI）

控顯機(jī)也稱人機(jī)界面子系統(tǒng)，包括一臺工控機(jī)、一臺液晶顯示器及一套鼠標(biāo)鍵盤設(shè)備。工控機(jī)放置在機(jī)械室，顯示器及鼠標(biāo)鍵盤放置在運轉(zhuǎn)室。采用雙機(jī)冗余工作方式。每套HMI 都配置了雙網(wǎng)卡，通過網(wǎng)絡(luò)與IPSA 和IPSB 實現(xiàn)交叉的冗余互聯(lián)。HMI 提供了iLOCK 系統(tǒng)與用戶之間的人機(jī)接口，信號員（值班員）通過HMI 向聯(lián)鎖機(jī)發(fā)送控制命令，通過聯(lián)鎖機(jī)接收現(xiàn)場表示信息，為信號員、值班員提供必要的顯示和語音報警。

2.3 值班員臺子系統(tǒng)（GPC）

對于較大的車站（一般為25 組道岔以上車站）根據(jù)用戶需要設(shè)置值班員臺，GPC 的顯示界面與HMI 完全相同，但是沒有操作功能。

2.4 診斷維護(hù)子系統(tǒng)（SDM）

主要完成系統(tǒng)維護(hù)及接口設(shè)備監(jiān)測的功能。SDM 由一臺工業(yè)控制計算機(jī)、彩色顯示器及激光打印機(jī)組成。接收聯(lián)鎖處理子系統(tǒng)的系統(tǒng)診斷信息、輸入/輸出信息、指定參數(shù)追蹤信息、站場顯示、歷史回放、記錄關(guān)鍵操作和表示信息等，完成系統(tǒng)維護(hù)及接口設(shè)備狀態(tài)的記錄、診斷功能。

2.5 冗余網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)（RNET）

基于高速交換機(jī)的以太網(wǎng)冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性。各通過網(wǎng)絡(luò)通信的子系統(tǒng)均安裝有兩塊以太網(wǎng)接口卡，將其接入冗余網(wǎng)絡(luò)，一條網(wǎng)絡(luò)故障，各子系統(tǒng)可以自動通過另一條網(wǎng)絡(luò)通信，并在SDM 子系統(tǒng)中提出故障診斷信息，便于及時維護(hù)。

2.6 電源子系統(tǒng)(PWR)

為了保證聯(lián)鎖系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作，聯(lián)鎖系統(tǒng)要求信號電源屏單獨提供三路經(jīng)隔離變壓器和UPS 整流凈化后的單相交流220V 電源，作為系統(tǒng)配電箱輸入，經(jīng)過配電箱再分配給各個子系統(tǒng)。在客專線路，聯(lián)鎖系統(tǒng)本身的UPS 取消了，都有信號專用UPS 集中保證。

3 C3 客專下聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)置方案

3.1 單站聯(lián)鎖方案

在客運專線每站單設(shè)一套iLOCK型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。聯(lián)鎖系統(tǒng)通過通信模塊接入外部安全數(shù)據(jù)網(wǎng)，與RBC、列控中心、鄰站聯(lián)鎖等安全設(shè)備接口。引入安全數(shù)據(jù)網(wǎng)，并通過其同其他設(shè)備相連，實現(xiàn)計算機(jī)聯(lián)鎖車站間、列控中心、閉塞中心以及車地間各種信息的傳輸和相互間的聯(lián)鎖控制，從而來保證列車高速運行的安全。這也是C3 客專線計算機(jī)聯(lián)鎖同普速線路計算機(jī)聯(lián)鎖最大的區(qū)別。

3.2 區(qū)域聯(lián)鎖方案

區(qū)域聯(lián)鎖：即在車站計算機(jī)聯(lián)鎖基礎(chǔ)上結(jié)合網(wǎng)絡(luò)安全傳輸?shù)燃夹g(shù)發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、集成化的信號控制系統(tǒng)，將整個控制區(qū)域視為一個車站，使用一套聯(lián)鎖機(jī)完成地理位置不同的多個車站的聯(lián)鎖邏輯運算和集中控制，實現(xiàn)車站聯(lián)鎖、區(qū)間閉塞和站間聯(lián)系的一體化控制。目前在我國C3 客專線路上主要是對一些線路所設(shè)備采取區(qū)域聯(lián)鎖控制方式。在iLOCK 型聯(lián)鎖中，采用區(qū)域聯(lián)鎖中心站IPS 和子站IPS 分層邏輯結(jié)構(gòu)時，中心站IPS 的聯(lián)鎖運算和輸入輸出板的邏輯控制交由兩組熱備冗余的VLE 板來完成，子站IPS 則接收來自中心站的控制命令，實施采集和驅(qū)動的控制。區(qū)域聯(lián)鎖通過中心站IPS 的通信模塊接入外部安全網(wǎng)，與RBC、列控中心、鄰站聯(lián)鎖等安全設(shè)備接口。其結(jié)構(gòu)如圖1。

圖1 區(qū)域聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)

4 iLOCK 型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的接口

在C3 客專下，計算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備需要與無線閉塞中心（RBC）、車站列控中心（TCC）、分散自律調(diào)度集中（CTC）、鄰站計算機(jī)聯(lián)鎖、微機(jī)監(jiān)測（CSM）等系統(tǒng)進(jìn)行通信，參見圖2。

圖2 聯(lián)鎖系統(tǒng)與其他系統(tǒng)聯(lián)接框圖

4.1 與無線閉塞中心（RBC）系統(tǒng)接口

在新建的滬杭客專設(shè)置了2 個RBC，兩個RBC 管轄范圍鄰接的車站，其計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)要與兩個RBC 都建立通信，如圖3 所示。

圖3 聯(lián)鎖系統(tǒng)與RBC 接口示意圖

聯(lián)鎖系統(tǒng)通過DVCOM 板與RBC系統(tǒng)實現(xiàn)安全、冗余的網(wǎng)絡(luò)通信接口。

CBI 傳送給RBC 的信息包括以下內(nèi)容：

SAM:CBI 發(fā)送至RBC 的進(jìn)路信息，進(jìn)路被鎖閉后發(fā)送SAM，EMAM: CBI 向RBC 發(fā)送緊急區(qū)信息，RBC 傳送給CBI的信息。

TIM: RBC 向CBI 發(fā)送的信號授權(quán)對象消息。

4.2 與列控中心系統(tǒng)接口

聯(lián)鎖系統(tǒng)通過DVCOM 板與列控中心系統(tǒng)實現(xiàn)安全、冗余的網(wǎng)絡(luò)通信接口。聯(lián)鎖系統(tǒng)給車站列控中心發(fā)送區(qū)間方向控制命令和進(jìn)路信息、進(jìn)站信號機(jī)斷絲信息、信號機(jī)調(diào)車狀態(tài)。列控中心給聯(lián)鎖系統(tǒng)提供區(qū)間方向表示信息、閉塞分區(qū)狀態(tài)、信號降級顯示、離去區(qū)段防護(hù)信號機(jī)紅燈斷絲、災(zāi)害防護(hù)等信息。

4.3 與鄰站聯(lián)鎖系統(tǒng)接口

iLOCK 聯(lián)鎖系統(tǒng)通過VLE 板與相鄰iLOCK 系統(tǒng)實現(xiàn)安全、冗余的網(wǎng)絡(luò)通信接口，與相鄰其它廠家聯(lián)鎖系統(tǒng)通過DVCOM 板實現(xiàn)安全、冗余的網(wǎng)絡(luò)通信。與相鄰聯(lián)鎖站間通信的內(nèi)容主要是區(qū)間軌、接近軌等信息。

4.4 與CTC 系統(tǒng)接口

聯(lián)鎖系統(tǒng)與CTC 系統(tǒng)的接口是通過上位機(jī)HMI 與車站自律機(jī)進(jìn)行交叉互聯(lián)來實現(xiàn)的，其硬件連接方式如圖4所示，采用標(biāo)準(zhǔn)接口。

圖4 聯(lián)鎖系統(tǒng)與CTC 系統(tǒng)接口示意圖

聯(lián)鎖系統(tǒng)為CTC 提供所需的站場表示及報警信息，并接收CTC 下發(fā)的控制命令信息。

4.5 與集中監(jiān)測（CSM）系統(tǒng)接口

聯(lián)鎖系統(tǒng)與微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)的接口由診斷維護(hù)（SDM）子系統(tǒng)通過串口轉(zhuǎn)網(wǎng)絡(luò)方式實現(xiàn)，為CSM 系統(tǒng)提供所需的站場表示及報警信息。

iLOCK 型計算機(jī)聯(lián)鎖在同上述五個系統(tǒng)的連接中，CTC 和集中監(jiān)測室通過串口方式相連的，列控中心、RBC、鄰站聯(lián)鎖等都是通過安全數(shù)據(jù)網(wǎng)相連的。關(guān)于安全數(shù)據(jù)網(wǎng)，本文不作介紹。

以上就是本人對CTCS-3 客運專線采用的iLOCK 型計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的認(rèn)識。