区域化维保计算机联锁系统的差异性分析

区域化维保计算机联锁系统的差异性分析

王茂正

成都地铁运营有限公司维保分公司四川成都610000

摘要：随着10号线、7号线的相继开通试运营，成都地铁已进入“井+环”的线网化时代，区域化维保已成为必然趋势。目前，成都地铁采用浙大网新、交控科技、卡斯柯三大厂家的信号系统，系统差异性对于区域化维保人而言无疑是一种挑战。因此，分析三大厂家各子系统差异性，对于信号维保人业务提升有重要意义。计算机联锁系统在信号系统中占重要地位，本文通过对计算机联锁系统的差异性进行分析，提升对联锁系统的学习。

关键词：区域化维保；计算机联锁系统；差异性

1概述

计算机联锁是通过专门的一套软件，来对车站道岔、进路、信号间联锁的关系通过算法进行逻辑上的处理和判断。对于轨道交通信号而言，对可靠性和安全性的要求相当高，就早期单机机构型计算机联锁早已不能满足安全性和可靠性上的要求。为了提高联锁系统的可靠性和安全性，将计算机联锁系统设计为冗余结构（双机热备、三取二、二乘二取二）。目前成都地铁使用的计算机联锁系统主要有网新的MLKII（属于双机热备冗余结构）、交控科技的EI32-JD型计算机联锁系统（属于二乘二取二冗余结构）、卡斯柯的iLCOK联锁系统（属于二乘二取二冗余结构），这三个厂家的计算机联锁系统在系统结构、性能进行比较，提升维保人员对各联锁系统的差异性的认识。

2联锁系统结构差异性

2.1MLK联锁系统的结构

正线采用分布式联锁控制方式，这种分布式联锁控制方式分为：操作表示层、联锁运算层、I/O接口层和室外设备层，其中操作表示层为本地控制工作站；联锁运算层为联锁控制器；I/O接口层为输入输出接口；室外设备层为信号机、道岔、计轴等现场设备。

2.2EI32-JD型计算机联锁系统结构

EI32-JD型计算机联锁系统属于分布式计算机控制系统，其主要特点为分散控制、集中信息管理，整个系统主要包括人机对话层（也称操作层）、联锁运算层、执行层，系统的分层结构及硬件构成图如图1所示。

图1EI32-JD型计算机联锁系统结构

2.3iLCOK联锁系统结构

iLCOK联锁系统采用分布式联锁控制的方式，该联锁子系统综合运用了“组合故障-安全、反应故障-安全”和“固有故障-安全”技术，联锁逻辑分别由设备集中站的区域逻辑控制器（ZLC）系统执行。ZLC负责接收本站车站ATS操作员工作站送来的联锁控制命令和ZC传递的列车位置，采集本设备站管辖范围内的信号设备状态（道岔位置、计轴、信号机状态等），联锁逻辑运算完成后，把处理结果输出驱动现场信号设备，一方面把相关处理信息送给车站ATS操作员工作站显示，另一方面把相关信息通过ATC骨干网传递给轨旁ZC计算机。该架构的优点是当系统的某一部分故障时，可实现降级控制，最大限度地保证了在系统故障情况下的可用性。

3联锁系统安全性能差异性

3.1MLK联锁系统的安全性能

MicroLokII轨旁控制系统作为联锁控制系统，它是由单68322安全微处理器板控制，基于一个具有软件多样性和自诊断功能的特殊安全结构。与联锁设备的接口是由指定的I/O板（继电器，信号机等）处理的。每个MicrolokII系统包括一个主单元和一个备用单元，一个用于正常运行，另一个备用。如果在线的系统出现故障，备用系统将自动转为在线系统。Microlok系统，其与MLKII差异性主要有：

1）倒切方式相同，均属于故障倒切。

2）2oo2MLK的可编程硬件，具有编程和诊断工具，用户可以用编译器、模拟器和编程软件修改系统应用软件，并在离线时进行确认。

3）2oo2MLK采用复合故障-安全来处理随机故障，并确保在任何类型的单一随机故障时的系统安全。

3）2oo2MLK采用双端口存储器接口来实现各种处理器内核间安全和非安全数据的传输。

3.2EI32-JD型计算机联锁系统的安全性能

EI32-JD型计算机联锁子系统，该系统采用二乘二取二冗余结构，即实现联锁功能的联锁机由4台计算机A、B、C、D组成，其中A和B相结合，C和D相结合，构成了2套硬件相同的结构，而每套结构中的2台计算机分别执行双套联锁软件并对联锁运算的结果相互进行比较以完成故障检测任务。任何一台计算机联锁系统与相邻有关系统间的通信通道具有故障-安全功能并有热备冗余。

1）双系热备的联锁机结构

EI32-JD型计算机联锁子系统支持双系热备型冗余结构，每一系的任一处理部的单系—联锁

机I系、II系、驱采机I系、II系即为前述双机校核的CPU系统，因而它总体上是一个4机系统。但联锁机的双系中存在主用系和备用系的区别，只有主系对外的输出才被驱采机采纳，备系的输出虽然也被送到安全通信网上，但不被驱采机取用，而仅用于联锁机双系之间的校验。

2）系统双系切换原理

EI32-JD型系统有支持双系切换的硬件电路（VSYS电路板）。该板上安装有数个小型的安全型继电器，对各系的主CPU板及其软件运转正确性的判断，最终驱动一组倒机继电器，其状态决定主系和备系，两系的切换时间为300-500ms。EI32-JD型系统的双系切换，本质上是驱采机对联锁机通过LAN传来的主用信息的校核，从而驱采机的输出缓冲区从“根据原主机设置内容”切换到“根据当前主机设置内容”。联锁机、驱采机的每一系均提供一个倒机切换板（VSYS板），安装有复位开关，允许通过对本机系统复位实现人工倒机。

3.3iLCOK联锁系统安全性能

CI内部设置两层冗余通信传输通道，接入骨干网。在冗余网络中，一层负责非安全信息的交换，定义为ATS子网；另外一层负责安全信息交换，定义为ATP/ATO子网。ZLC通过信号子网接入ATC骨干网。ATC骨干网是一种基于先进FSFB2故障－安全现场总线技术而组建的高可靠性的冗余网络。这种总线技术的运用，使CI子系统与ATC系统的组网变得简单，数据交换变得安全、高速、实时，弥补点对点通信的系统的缺点。考虑ATC骨干网可能出现故障，ZLC还采用传统的继电通道来实现在网络故障情况下的联锁机间的通信，保证基本的列车安全防护功能。

4联锁系统其他性能差异性

对于大部分维保人员而言，由于目前各线采用的联锁系统各异，给维保工作带来较重的负担，现将网新、交控科技、卡斯柯三个厂家联锁系统的其他性能进行比较，如表1所示。

5小结

计算机联锁系统是轨道交通安全运营的核心，本文针对成都地铁目前使用的三个厂家联锁系统从系统组成、系统性能进行对比，提升对三个系统设备的认识，以便于区域化维保工作的开展打下一定的基础。后期将针对三厂家联锁系统的故障处理进行梳理，进一步提升区域化维保人员的业务能力。

参考文献：

[1]张海军.地铁信号系统联锁技术[J].信息化研究，2000，26（10）：30-33.

[2]成都地铁1、2号线CBI系统技术规格书.

[3]成都地铁3号线联锁子系统技术规格书.

[4]成都地铁4、7号线CI系统技术规格书.