联锁系统介绍-ILOCK

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SDM子系统
SDM与微机监测站机构成二合一的微机监测与诊断维护子系统 ，主要 完成系统维护及接口设备监测的功能。 SDM由一台计算机、彩色显示器及激光打印机组成。 SDM的功能如下：
“电子向导式”的系统诊断：通过高速网络接收联锁处理子系统的诊断结 果信息、输入/输出信息、全站简化参数信息、指定参数追踪信息 。
• 安全型双断输出板（VOOB） VLE板通过VOOB板产生输出信号，驱动接口设备，并且系统能 实时检测VOOB板输出的正确性，输出与实际驱动的一致性。作 为双断输出板，VOOB板为“2取2”系统的两个CPU分别提供正负 电控制对象。每块VOOB板有8对输出，每对输出设一个正电输出 和一个负电输出对应一个有效输出。每对输出端口设一个指示灯， 当正电和负电输出同时有效时，相应的指示灯点亮。
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电源子系统(PWR)
iLOCK系统采用了双UPS热备的冗余供电方式。来自 电源屏的单相交流电经过二级电源防雷后输入在线式 UPS，UPS输出净化220V交流电，经过电源柜配电端 子排供给iLOCK各子系统。
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。
联锁处理子系统（IPS） 人机界面子系统（MMI） 值班员台子系统（GPC） 诊断维护子系统（SDM） 冗余网络子系统（RNET） 电源子系统（PWR）
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iLOCK系统组成
GPC MMI1 MMI2 MMI N+1
···
SDM 打印机 MODEM MODEM
同步通道
远程诊断
CAN 总线
IPSA 子系统 监测采集机
IPSB 子系统
接口电路
···
双断输出
双断输出
···
iLOCK系统基本结构图
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现场设备实例
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IPS子系统介绍
IPS子系统硬件介绍 IPS子系统软件介绍
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IPS子系统硬件
CPU1系统总线
CPU1 V P S V L E
DRAM
CPU2
I / O B U S 2
差 分 总 线
CPU2系统总线
I / O B U S 2
差 分 总 线
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IPS子系统硬件
• 安全校验板（VPS）
VPS板是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。它以一定的间隔接收到一组编码检查信息， 如经检查这组信息正确，则输出一个安全型数字信号，这个信号 通过一个安全型滤波器滤波并用于励磁一个安全型继电器VRD， 用以证明系统自检正常。所有通向iLOCK系统的安全型输出的电 源都经过该继电器VRD的前接点。当发现系统有错误时， VRD继 电器立即失磁，然后这个安全型继电器将会切断iLOCK所有的安 全型输出的电源。VRD继电器在VPS经过7个周期连续检查后， 证明系统是正常时才能再度激励，以确保系统安全。
VPS
防护部分
控制部分
VLE
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高安全性
“组合故障-安全”： 铁路信号计算机安全系统中常用的组合 故障-安全系统结构模式有二取二、三取二等。使用这种技术 时，每个安全性相关功能必须至少由两个部件同时执行，每 个部件应当独立于其他的部件。只有当大多数部件一致时， 才允许进行输出。
通过网络接收来自MMI和IPS的操作和表示信息，记录关键操作和表示 。 站场显示、历史回放 。 网络管理 。 通过MODEM实现远程诊断接入 。 通过CAN总线或串口接收微机监测机的监测信息 。 根据需要，SDM可以与不同的中央维修中心接口 。
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MMI界面实例
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MMI界面实例
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GPC子系统
较大车站（一般为25组道岔以上车站）根据用户需要设置 值班员台（GPC） 。 GPC的显示界面与MMI完全相同，但是没有操作功能。
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IPS子系统硬件
• 输入输出总线接口板（I/OBUS2）
I/OBUS2板是VLE板和输入输出板交换信息的通道，I/OBUS2 为输入板的测试数据和输出板的端口校验数据提供存储空间； 同时它也包含逻辑和时序电路，以控制输出端口的连续校验。 I/OBUS2板能与I/OBE2板交换信息，通过I/OBE2板实现差分驱 动，驱动双断输出板。
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IPS子系统软件
IPS联锁处理子系统软件包括“系统软件”和“应用软件”两部分。 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。这些软件是IPS的系统软件基础，不随具体应用环境和应用对象 而改变，即除非选用不同系列的iLOCK系统，否则每个站的系统软件 都是相同的。 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。应用软 件由应用工程师在BOOL-CAD软件包支持下完成，以满足不同联锁 车站的数据和联锁规则要求。应用软件必须经CAA软件包编译检查、 生成iLOCK系统专用的应用数据（ADS）后才能被系统所接受执行。
I/OBE2板
VIIB板
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VOOB板
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IPS子系统硬件
• 安全逻辑运算板（VLE）
VLE板是整个联锁处理子系统的核心，包括通过I/O选址读取输 入/输出信息、进行联锁运算、与MMI、SDM、其它iLOCK系统 通信等。对于大型联锁车站或有光通信的车站，为了缓解VLE 板的通信压力，其中的安全通信由CPU/PD1板完成。VLE板通 过总线与VPS板、CPU/PD1板通信。
维修中心
SDM接口示意图
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冗余网络子系统（RNET）
iLOCK系统采用基于高速交换机的以太网冗余网络结 构，进一步加强了网络系统的可靠性。 通过网络通信的各子系统均安装有两块以太网接口卡， 将其接入冗余网络，一条网络故障，各子系统可以自 动通过另一条网络通信，并在SDM子系统中给出故障 诊断信息，便于及时维护。
CPU1
通道1
通道2
CPU2
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高安全性
“固有故障-安全”：这种技术是在假定单个部件所有可信的失效 模式均无危险的情况下，允许一个安全性功能由一个单独部件来 执行。 iLOCK系统中的VPS板、VIIB板、VOOB板以及安全输出板中的 AOCD元器件，均像安全型继电器一样具有“固有故障-安全”特 性。
iLOCK系统特点
高安全性
高可靠性
接口电路简单
维护手段全面易懂
系统适用面广
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高安全性
一、NISAL专利技术
NISAL技术是卡斯柯公司从ALSTOM引进的通过国际权威机构认证的安 全技术。
iLOCK系统的联锁逻辑是由安全型逻辑组成的。它把传统的由继电器实 现的联锁逻辑和控制逻辑“写”成一系列逻辑表达式，这些逻辑表达式 的正确实施就是通过NISAL技术的联锁安全运算功能来保证的。
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高安全性
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 。
反应故障－安全
验证和使能
固有故障－安全
CPU1 CPU2 执行部分 （现场接口）
组合故障－安全
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系统芯片 系统芯片
应用芯片
应用芯片
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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WIN 2000或更高版本的 WINDOWS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。
• 输入输出总线扩展板（I/OBE2）
I/OBUS2板与I/OBE2板交换信息，通过I/OBE2板实现差分驱动，
驱动双断输出板。
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IPS子系统硬件
• 双采安全型输入板（VIIB）
VIIB板为iLOCK系统的两个CPU分别采集提供相同的接口。每块 VIIB板有16个输入端口，每个输入端口对应一个指示灯，当某端 口有输入信号时，相应的指示灯点亮。
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电源子系统(PWR)
MMI1
...
MMIN
IPSA KZ
KF
电 源 屏 ～ 220V
L 防 雷 箱 G
IPSB
KZ KF
接 口 架
MMS GPC
网络及 电源架
SDM
接地<4欧姆
iLOCK计算机联锁系统电源配置图
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NISAL技术是在基本逻辑（即联锁逻辑）以外运行的，提供了一种独立 的安全校核。
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高安全性
二、iLOCK系统的故障－安全设计
欧洲铁路标准EN50129，对铁路安全电子系统推荐了三种故障安全型设备的体系结构 ： “反应故障-安全”：这种体系是由快速的故障检测和对任何 危险失效进行避错来保证它的安全。“反应故障-安全”系统 的控制和防护部分是完全独立的两部分硬件，而且这两个部 分的硬件功能不同，软硬件也不同。
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MMI的功能
操作员发送控制命令和接收现场表示信息 MMI之间、MMI与SDM子系统及仿真测试系统之间通过高速网络交换 信息 完成非安全联锁逻辑功能（如选路判断、表示等） 数字式道岔动作电流显示 通过串口或网络提供iLOCK系统与TDCS系统交换信息的接口 用户所要求的其它表示与报警功能
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内容纲要
iLOCK计算机联锁系统介绍
iLOCK设计流程简介
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iLOCK计算机联锁系统介绍
iLOCK的系统组成。 iLOCK的系统特点。
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iLOCK系统组成
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。 iLOCK系统由以下6个子系统组成
SDM界面实例
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SDM接口示意图
ZPW2000 轨道电路 微机监测采集机
计轴系统
CAN或者串口 通信（M 串口通信 （报警信息） 电源屏 网络或者 串口通信 网络通信 SDM 远程诊断
ATS
24V
I / O B E 2
V I I B 1 6
I/O总线 通道一
I/O总线 通道二
V O O B 8
I / O B E 2
V I I B 1 6
I/O总线 通道一
I/O总线 通道二
V O O B 8
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IPS子系统硬件
VLE板
VPS板
I/OBUS2板