研祥特種計算機(jī)在地鐵微機(jī)聯(lián)鎖中的應(yīng)用

一、聯(lián)鎖系統(tǒng)概述
　　地鐵作為人們出行交通的首選，也是由一個龐大的系統(tǒng)所組成，在地鐵系統(tǒng)中分為很多子系統(tǒng)，如：可應(yīng)用于軌道交通行業(yè)中，實現(xiàn)環(huán)境和設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（EMCS）、火災(zāi)報警系統(tǒng)（FAS）、氣體滅火系統(tǒng)（FES）、電力監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）、自動售檢票系統(tǒng)（AFC）、調(diào)度監(jiān)督（DSS）系統(tǒng)等。其中DSS系統(tǒng)是最為重要的系統(tǒng)，DSS 是一個分布式系統(tǒng)，包括調(diào)度中心子系統(tǒng)、電務(wù)維護(hù)子系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和車站子系統(tǒng)。DSS的核心系統(tǒng)就是鐵路信號聯(lián)鎖系統(tǒng)。該系統(tǒng)的可靠性、安全性，穩(wěn)定性、和實時性決定了列車運(yùn)行的安全性。
　　在車站上，鋪設(shè)有許多條線路，線路之間用道岔聯(lián)結(jié)。列車在車站內(nèi)運(yùn)行的路徑，叫做進(jìn)路。進(jìn)路由道岔位置決定。進(jìn)路要有信號機(jī)防護(hù)，道岔位置不對，或者進(jìn)路上有車，防護(hù)此條進(jìn)路的信號機(jī)就不能開放，從而保證列車的運(yùn)行安全。道岔、進(jìn)路和信號三者之間相互制約、相互依存的關(guān)系稱為聯(lián)鎖。實現(xiàn)聯(lián)鎖的設(shè)備叫做聯(lián)鎖設(shè)備。

下圖為聯(lián)鎖設(shè)備原理圖：

微機(jī)聯(lián)鎖遠(yuǎn)程故障診斷系統(tǒng)的研究

　　列車自動防護(hù)和電氣集中聯(lián)鎖系統(tǒng)是防止列車碰撞和脫軌，保證列車運(yùn)行的安全重要運(yùn)營設(shè)備。該系統(tǒng)包括以下主要功能：
1、控制列車進(jìn)路設(shè)置和聯(lián)鎖；列車占用檢測；按照閉塞法控制原則，實現(xiàn)列車安全間隔控制，避免出現(xiàn)列車追尾、迎面或側(cè)面沖撞等惡性事故發(fā)生；
2、向列車發(fā)送行車指令,實現(xiàn)超速防護(hù)

二、微機(jī)聯(lián)鎖的分級
　　系統(tǒng)第一級為控制監(jiān)視級，也稱為人機(jī)對話級(在車站值班員室)，實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制過程的信息顯示和系統(tǒng)控制命令的輸入；第二級為聯(lián)鎖邏輯處理級，實現(xiàn)信號聯(lián)鎖關(guān)系運(yùn)算處理；第三級為執(zhí)行表示級，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)采集和實時控制。值班員使用的控制臺由計算機(jī)實現(xiàn)按鈕命令的采集，具有語音提示和報警功能。第三級是計算機(jī)采用串行數(shù)據(jù)通訊聯(lián)接，協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)對鐵路車站信號、道岔、進(jìn)路等方面實時控制。系統(tǒng)運(yùn)行時每個分機(jī)均獨(dú)立工作，一旦發(fā)生故障即運(yùn)行分機(jī)自動退出系統(tǒng)，或立即在線進(jìn)行維修，系統(tǒng)仍能照常運(yùn)行。

（1）人機(jī)對話層
　　將來自鍵盤、鼠標(biāo)等操作輸入，經(jīng)串口送達(dá)聯(lián)鎖計算機(jī)，同時在圖形顯示器上顯示站場表示信息。在站場規(guī)模較大致使聯(lián)鎖計算機(jī)負(fù)擔(dān)較重或需要多終端操作的情況下，可設(shè)置操作命令采集機(jī)進(jìn)行操作命令輸入的有效性判別并轉(zhuǎn)換成約定格式傳送給聯(lián)鎖計算機(jī)。

（2）聯(lián)鎖運(yùn)算層
　　聯(lián)鎖微機(jī)是系統(tǒng)的核心部分，承擔(dān)著操作輸入的判別、聯(lián)鎖信號的調(diào)理及分析、邏輯運(yùn)算、控制命令生成、故障診斷等任務(wù)，其可靠性、安全性對系統(tǒng)的總體故障—安全性能有較大影響，系統(tǒng)中設(shè)置了兩臺聯(lián)鎖微機(jī)，其中一臺為冷備機(jī)，可進(jìn)行人工切換。

（3）復(fù)核驅(qū)動層
　　復(fù)核驅(qū)動層承擔(dān)著采集表示信息并將聯(lián)鎖微機(jī)下達(dá)的操作命令轉(zhuǎn)化為故障—安全的控制信號的任務(wù)，對聯(lián)鎖微機(jī)形成的操作命令進(jìn)行復(fù)核檢查的屏障作用。

（4）結(jié)合電路層
　　結(jié)合電路的任務(wù)之一是實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備表示信息與PLC輸出的驅(qū)動信號的安全邏輯轉(zhuǎn)換，使PLC的輸入、輸出信息均具有故障—安全性能。任務(wù)之二是用專用電路規(guī)范監(jiān)控設(shè)備的測控過程，即包括表示信息采集機(jī)制與設(shè)備驅(qū)動流程。

（5）監(jiān)控對象層
　　監(jiān)控設(shè)備是指聯(lián)鎖系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備，即道岔、信號機(jī)與軌道電路。

三、聯(lián)鎖主機(jī)的選擇
　　聯(lián)鎖主機(jī)采用的是冗余雙備份的模式，通訊的方式采用RS-485方式，要求軟硬件高可靠性，故障—安全的設(shè)計，是保障行車安全、提高運(yùn)輸效率和運(yùn)營管理水平的重要設(shè)施。選用研祥新型加固型主機(jī)IPC-810B滿足整體設(shè)計的需要，無風(fēng)扇結(jié)的FSC-1623CVDNA主板，板載低功耗CPU減少故障點，同時內(nèi)部安裝采集信號板卡PCL-733（32路帶隔離數(shù)字輸入卡）及控制模擬輸出板卡PCL-726，分別對道岔位置、道岔電壓、軌道電壓、電流、機(jī)車位置等。

聯(lián)鎖主機(jī)（備機(jī)）硬件配置：
機(jī)箱：IPC-810B/6113LP4/7271AT
主板：FSC-1623CVDNA（無風(fēng)扇、低功耗、VIA全長CPU主板）
采集卡：PCL-733（32路隔離數(shù)字輸入卡）
PCL-726（6通道電壓/電流輸出卡）

四、系統(tǒng)的評價
　　微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)取代了舊式的繼電電氣集中聯(lián)鎖系統(tǒng)，可靠性與安全性得到保證，提高車站行車作業(yè)的安全和效率，研祥在國內(nèi)工控及嵌入式智能平臺領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)性地位，硬件的可靠性解決了聯(lián)鎖中的核心技術(shù)問題。