联锁系统设计说明书

新建铁路上海至杭州客运专线通信、信号、牵引

供电及电力供电系统集成施工总承包 计算机联锁系统设计说明书 卡斯柯信号有限公司

20010年5月4日

计算机联锁系统设计说明书_V1

目 录

1. 概述 .......................................................................................................................................................................5

1.1 综述 ..........................................................................................................................................................5

1.2 联锁技术标准 ........................................................................................................................................5

2 iLOCK型计算机联锁系统结构 .................................................................................................................6

2.1 联锁处理子系统（IPS）....................................................................................................................7

IPS硬件 ........................................................................................................................................7 IPS的“2取2”结构如下图所示：...........................................................................................9 IPS软件 ......................................................................................................................................10

2.1.1 2.1.2 2.1.3

2.2 控显机（HMI）...................................................................................................................................10 值班员台子系统（GPC ） ............................................................................................................. 11

2.3

2.4 诊断维护子系统（SDM） ............................................................................................................... 11 冗余网络子系统（RNET） ............................................................................................................. 11

2.5

2.6 电源配置 ............................................................................................................................................... 11

2.7 室内设备布置 ......................................................................................................................................12 设备尺寸及重量 ..................................................................................................................................15

2.8

3 联锁系统方案................................................................................................................................................16

3.1 新设单站联锁方案 .............................................................................................................................16

计算机联锁系统设计说明书 - 2/33 -

计算机联锁系统设计说明书_V1

3.2

区域联锁方案 ......................................................................................................................................17

3.3 既有联锁改造方案 .............................................................................................................................19

笕桥站 ..........................................................................................................................................19 莘庄普速场 .................................................................................................................................19 上海南站既有联锁改造方案 ..................................................................................................19

3.3.1 3.3.2 3.3.3

4 继电电路输入输出接口 ..............................................................................................................................19

4.1 输入（采集）接口电路.....................................................................................................................19 输出（驱动）接口电路.....................................................................................................................20

4.2

4.3 信号机点灯原则 ..................................................................................................................................21 采集、驱动接口端子 .........................................................................................................................22

4.4

4.5 道岔接口电路 ......................................................................................................................................24

ZD6-D型转辙机........................................................................................................................24 5机S700K型转辙机 ..............................................................................................................24

4.5.1 4.5.2

4.6 进站及进路信号机接口电路............................................................................................................26 出站及发车进路信号机接口电路...................................................................................................26

4.7

4.8 调车信号机接口电路 .........................................................................................................................27

4.9 轨道电路接口电路 .............................................................................................................................27 区间改方接口电路.........................................................................................................................28

客专线路上的方向电路 ...........................................................................................................28

4.10 4.10.1

计算机联锁系统设计说明书 - 3/33 -

计算机联锁系统设计说明书_V1

4.10.2

与非客专线路上的联系电路 ..................................................................................................28

4.11 零散继电器接口电路 ....................................................................................................................29

5 iLOCK型计算机联锁系统与其他系统的接口 ....................................................................................29

5.1 与无线闭塞中心系统接口 ................................................................................................................30 与列控中心系统接口 .........................................................................................................................31

5.2

5.3 与邻站联锁系统接口 .........................................................................................................................31

5.4 与CTC系统接口 ...............................................................................................................................31 与监测系统接口 ..................................................................................................................................32

5.5

5.6 与防灾系统的接口 .............................................................................................................................32

6 环境条件.........................................................................................................................................................32

计算机联锁系统设计说明书 - 4/33 -

计算机联锁系统设计说明书_V1

1. 概述 1.1

综述

沪杭客运专线松江南站、金山北站、嘉善南站、嘉兴南站、桐乡站、海宁西站、余杭南站、笕桥线路所、春申线路所、莘庄站普速场、莘庄站沪杭场、虹桥动车运用所沪杭场、笕桥站等13个车站（线路所）设iLOCK型“2乘2取2”计算机联锁系统。其中，松江南站、金山北站、嘉善南站、嘉兴南站、桐乡站、海宁西站、莘庄站普速场、虹桥动车运用所沪杭场、笕桥站9站（场）设置单站联锁系统。

余杭南站、笕桥线路所、春申线路所、莘庄站高速场4站（线路所）设置区域计算机联锁系统。笕桥线路所作为子站纳入余杭南站中心站区域联锁控制；莘庄站高速场作为子站纳入春申线路所中心站区域联锁控制。

1.2 联锁技术标准

联锁系统满足铁道部行业标准TB/T3027-2002《计算机联锁技术条件》规定

的基本联锁功能。

另外根据《CTCS-3级列控系统总体技术方案》以及相关图纸要求，计算机联锁系统还满足以下条件：

1. 进出站信号机常态灭灯：进、出站信号机常态为灭灯状态，当有开灯需求时，也具备开灯的功能；在信号机常态灭灯下，联锁不检查信号断丝；当进行开灯处理时，联锁需检查信号断丝；

2. 增加发车引导功能；

3. 接近锁闭区段数量及进路延时解锁时间，满足列车高速（350km/h）运

计算机联锁系统设计说明书

- 5/33 -

计算机联锁系统设计说明书_V1

行情况下，考虑列车制动需走行的距离以及GMS-R网络与RBC中断导致RBC得不到有效列车信息的情况。

2

ILOCK型计算机联锁系统结构

iLOCK型计算机联锁由以下5个子系统组成： ? 联锁处理子系统（IPS） ? 控显机（HMI）

? 值班员台子系统（GPC） ? 诊断维护子系统（SDM） ? 冗余网络子系统（RNET）

GPCHMIAHMIBSDM打印机MODEMMODEM远程诊断IPSA子系统IPSB子系统接口电路···双断输出双断输出···

图1

计算机联锁系统设计说明书

iLOCK系统基本结构图

- 6/33 -

计算机联锁系统设计说明书_V1

2.1 联锁处理子系统（IPS）

硬件上采用“2乘2取2”的冗余方式，单系采用双CPU进行运算，对同一功

能，在CPU1和CPU2中采用了独立相异的二组编码来表示，运行各自独立的软件，使联锁机从硬件到软件均构成2取2的“组合故障-安全”体系结构。

两套“2取2”的联锁机同时接收相关的操作命令；独立完成反映现场信号、轨道电路、道岔位置等设备状态的继电器信息，完成本站联锁逻辑运算；生成对应的控制命令并进行安全输出；同时完成与相关系统的安全与非安全通信任务。 2.1.1 IPS硬件

IPS包括下列几种印制电路板： ? 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HMI、SDM通信等。 ? 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。

计算机联锁系统设计说明书 - 7/33 -

计算机联锁系统设计说明书_V1

? 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。 ? 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。

? 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。

? 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，并且系统能时时检测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。 ? 安全通信板（DVCOM）

DVCOM板实现联锁系统与RBC、列控中心的安全通信接口。

? 母板（MB）

母板是iLOCK联锁处理子系统中各印制电路板之间连接的桥梁，通过母板

计算机联锁系统设计说明书

- 8/33 -

计算机联锁系统设计说明书_V1

VLE板可以进行I/O选址，可以与VPS板交换信息，通过母板、I/OBE2板可以与输入、输出板交换数据，从而达到了整个联锁处理子系统之间的信息互通。 2.1.2 IPS的“2取2”结构如下图所示：

CPU1系统总线CPU1VPSVLEDRAMCPU2I/OBUS2差分总线CPU2系统总线I/OBUS2差分总线24VI/OBE2VIIB16I/O总线通道一I/O总线通道二VOOB8I/OBE2VIIB16I/O总线通道一I/O总线通道二VOOB8 图2 IPS“2取2”结构框图

在“2*2取2”系统中，单系的VLE板采用“2取2”结构，软件采用双CPU独立运算，两个CPU运算采用的数据互不相同，这些数据包括安全采集数据，安全输出数据，安全通信数据和中间数据，它们都是通过冗余编码选择而得。两个CPU分别进行一个通道的运算，两个CPU之间具有数据比较、同步比较、结果比较等联系，只有运算结果相同时，才允许输出。

两个CPU内都不会存储有关安全性的任何真值，安全采集数据是通过每个主周期采集得到，安全输出数据由布尔表达式运算得到，所有的安全数据在本周期内使用完毕后就会被清除。

计算机联锁系统设计说明书 - 9/33 -

计算机联锁系统设计说明书_V1

2.1.3 IPS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。

应用软件中还包括仿真测试数据安全切出、切入设计。

系统软件和应用软件放在不同的、能避免在线擦除或更改的存储媒介中，有利于系统软件和应用软件的管理。

2.2 控显机（HMI）

控显机包括一台工控机、一台液晶显示器及一套鼠标键盘设备。工控机放置

在机械室，显示器及鼠标键盘放置在运转室。

控显机采用N+1热备冗余工作方式，任何一套出现故障都可切换到另一套上进行操作。每套HMI都配置了双网卡，通过网络与IPSA和IPSB实现交叉的冗余互联。

HMI提供了iLOCK系统与用户之间的人机接口，信号员（值班员）通过HMI向联锁机发送控制命令，通过联锁机接收现场表示信息，为信号员、值班员提供必要的显示和语音报警。

计算机联锁系统设计说明书 - 10/33 -

计算机联锁系统设计说明书_V1

图5 两拼控制台图纸

3 3.1

联锁系统方案 新设单站联锁方案

在沪杭客运专线松江南站、金山北站、嘉善南站、嘉兴南站、桐乡站、海宁西站、

莘庄站普速场、虹桥动车运用所沪杭场、笕桥站按9站（场），每站单设一套计算机联锁系统。

如下图6所示（图中网络均为独立双网结构）：

联锁系统通过通信模块接入外部安全网，与RBC、列控中心、邻站联锁等安全设备接口；

计算机联锁系统设计说明书 - 16/33 -

计算机联锁系统设计说明书_V1

联锁系统通过HMI与CTC车站自律机接口； 联锁系统通过SDM与信号监测站机接口； 联锁系统通过接口柜与接口继电器连接。

信号监测站机CTC车站自律机RBC诊断维护子系统SDM操作员台HMI邻站联锁联锁处理子系统IPS通信模块COM列控中心TCC接口柜

图6 单站联锁系统接口框图

3.2 区域联锁方案

余杭南站、笕桥线路所、春申线路所、莘庄站沪杭场4站（线路所）设置区域计算

机联锁系统。笕桥线路所作为子站纳入余杭南站区域联锁控制；莘庄站沪杭场作为子站纳入春申线路所区域联锁控制。

采用区域联锁中心站IPS和子站IPS分层逻辑结构时，中心站IPS的联锁运算和输

计算机联锁系统设计说明书 - 17/33 -

计算机联锁系统设计说明书_V1

入输出板的逻辑控制交由两组热备冗余的VLE板来完成。中心站IPS进行区域内各站的联锁逻辑运算，子站IPS则接收来自中心站的控制命令，实施采集和驱动的控制。如下图（图中网络均为独双网结构）：

区域联锁中心站信号监测站机诊断维护子系统SDMCTC车站自律机区域联锁子站操作员台HMI联锁处理子系统IPS诊断维护子系统SDM信号监测站机接口柜联锁处理子系统IPS通信模块COM接口柜RBC邻站联锁列控中心TCC

图7 区域联锁系统接口框图

区域计算机联锁通过中心站IPS的通信模块接入外部安全网，与RBC、列控中心、邻站联锁等安全设备接口；

区域计算机联锁通过中心站HMI与CTC车站自律机接口；

区域计算机联锁通过中心车站和子站SDM分别与信号监测站机接口； 区域计算机联锁各子站通过接口柜与接口继电器连接。

区域联锁站间安全信息传输通道采用2*4（备用2芯）芯不同物理路径的独立单模光纤。

计算机联锁系统设计说明书 - 18/33 -

计算机联锁系统设计说明书_V1

3.3 既有联锁改造方案

3.3.1 笕桥站

在笕桥站设置iLOCK型“2乘2取2”计算机联锁系统。该站联锁暂按沪杭客专正线模式接入安全数据网，与相关TCC或联锁车站安全通信，按照既有线模式与TDCS及微机监测等系统接口。 3.3.2 莘庄普速场

在莘庄普速场设置iLOCK型“2乘2取2”计算机联锁系统。该站为既有线改造方式，不设客专TCC接口，联锁仅与TDCS及微机监测系统接口。 3.3.3 上海南站既有联锁改造方案

上海南站既有站场进行改造，新增19组道岔，往杭州方面增加2个接发车口，新增客专列控中心，既有联锁需进行改造 ，新增与客专列控中心的接口，修改与TDCS系统的接口。

4 4.1

继电电路输入输出接口 输入（采集）接口电路

iLOCK系统对采集信息的排列顺序无特殊要求，且不需要进行输出回采设计。 每一个采集接插件连接两块输入板，能够采集32位信息。

虽然iLOCK系统对采集和输出的码位布置没有特殊的要求，但对一个新系统来说，

原则上建议先布置采集码位，后布置驱动码位。

采集电路原理图：

计算机联锁系统设计说明书 - 19/33 -

计算机联锁系统设计说明书_V1

组合架Z24(A)J1接口柜SYSASYSBZ24(B)

J2

图8 采集接口电路原理图

一般，联锁系统需要采集的内容如下，： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

道岔：DBJ、FBJ 前接点

信号机：DJ、2DJ 前接点（2DJ根据需要采集） 轨道区段：GJ前接点（一送多受时仅采集主GJ） 场联：ZCJ 前接点等

方向电路： JQJ、KXJ、DJ（短路继电器）、FJ的前接点，FJ的后接点 主副电源： ZDYJ、FDYJ 前接点 主灯丝断丝报警：ZDSJ 熔丝断丝报警：RBJ 轨道停电：GDJ

后接点 后接点 前接点

系统工作继电器：SYSA、SYSB

沪杭客专联锁系统具体需要采集的信息根据后续设计需求确定。

4.2 输出（驱动）接口电路

系统对输出码位排列顺序没有任何限制，可以完全按用户要求设计。 采用VOOB8型双断输出板，输出8路信息。 每一个输出接插件连接两块输出板。

计算机联锁系统设计说明书 - 20/33 -

计算机联锁系统设计说明书_V1

SAM:CBI发送至RBC的进路信息，进路被锁闭后发送SAM， EMAM: CBI向RBC发送紧急区信息， RBC传送给CBI的信息:

TIM: RBC向CBI发送的信号授权对象消息

5.2 与列控中心系统接口

联锁系统通过DVCOM板与列控中心系统实现安全、冗余的网络通信接口。 联锁系统给车站列控中心发送区间方向控制命令和进路信息、进站信号机断丝信

息、信号机调车状态。

列控中心给联锁系统提供区间方向表示信息、闭塞分区状态、信号降级显示、离去区段防护信号机红灯断丝、灾害防护等信息。

5.3 与邻站联锁系统接口

iLOCK联锁系统通过VLE板与相邻iLOCK系统实现安全、冗余的网络通信接口，

与相邻其它厂家联锁系统通过DVCOM板实现安全、冗余的网络通信。

与相邻联锁站间通信的内容主要是区间轨、接近轨等信息。

5.4 与CTC系统接口

联锁系统与CTC系统的接口是通过上位机HMI与车站自律机进行交叉互联来实现

的，其硬件连接方式如下图所示，采用标准接口。

计算机联锁系统设计说明书 - 31/33 -

计算机联锁系统设计说明书_V1

iLOCK联锁上位机HMIHMI(A)HMI(B)A系CTC系统B系 图21 联锁系统与CTC系统接口示意图

联锁系统为CTC提供所需的站场表示及报警信息，并接收CTC下发的控制命令信息。

5.5 与监测系统接口

联锁系统与微机监测系统的接口由SDM子系统通过串口转网络方式实现，为CSM

系统提供所需的站场表示及报警信息。

5.6 与防灾系统的接口

联锁不与防灾系统直接接口，由列控中心将车站管辖范围内的灾害信息送给联锁。

6

环境条件

在下面的环境条件下，系统能按规定的技术性能可靠工作。 ? 环境温度：

? 联锁处理子系统：-40℃ ~ +70℃ ? 工业控制计算机： 0℃ ~ +45℃

计算机联锁系统设计说明书 - 32/33 -

计算机联锁系统设计说明书_V1

? 相对湿度：≤95%（无凝结） （25℃） ? 大气压力：74.8~106kPa ? 海拔高度不超过3000米

按照铁路信号机械室要求保持室内整洁即可，本系统无特殊防尘需要； 当人为处理iLOCK印制电路板时，必须有防静电措施，如：鉴别销和芯片的操作必须在防静电环境下；使用合适的起拔器或工具以防止对元器件的损坏。

计算机联锁系统设计说明书 - 33/33 -

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/li1p.html