1、JD1A型计算机联锁系统教案JD1A型计算机联锁系统维护1 JD1A型计算机联锁系统的体系结构JD-1A型计算机联锁系统是北京交通大学微联公司研制开发的分布式计算机控制系统，也称集散型测控系统，其特点是分散控制、集中信息管理。系统的体系结构如图1所示：系统包括人机对话层（也称操作表示层）、联锁运算层和执行层。人机对话层与联锁层之间采用双通讯网通信，双网同时工作，有一网故障时，另一网可保证系统正常通信。联锁层和执行层之间采用外部控制型总线控制器实现了与计算机总线的分离。2 JD1A型计算机联锁系统的硬件组成与功能系统的硬件结构如图2所示，在运转室，通过车务前台监视器、音箱、输入设备（鼠标）等为车
2、站值班员提供操作表示界面。同时在运转室还可以提供后台监视器，便于车站值班员监视前台操作及站场运行情况。在微机室，有联锁A柜、联锁B柜、操作表示机柜、防雷接口柜，以及提供给电务人员的维修机和终端设备。如图3、4所示，A联锁机柜中包括倒机电路、12V、5V、32V直流电源（供接口电路、继电器驱动使用）、联锁微机，以及采集机箱、输出驱动检测机箱。如图5、6所示，B联锁机柜中包括操作表示机、维修机、操作机倒机单元以及不间断电源UPS。如图7所示，防雷接口柜包括电源系统、从组合架接口来的配线（带防雷）以及到联锁机柜中的采集/驱动配线。2.1 操作表示机/上位机本系统的操作表示机简称上位机采用双机热备的工
3、作方式。上位机A、上位机B、以及上位机倒机电路都放在上位机柜中。系统运行时，两台上位机同时工作，先开启的为主机，后开启的为备机，当主用上位机发生故障时，自动切换到备用上位机。主用上位机运行时，接收鼠标操作，向下位机（联锁机）发送车站值班员的操作命令，播放语音提示信息。备用上位机运行时，只能接收下位机传来的站场状态信息，跟踪显示站场运行情况、系统运行情况等，它不能接收操作信息和向下位机发送操作命令，也不能播放语音提示信息。操作表示机具有以下功能：(1)操作功能：它接收车站值班员的按钮操作信息，将按钮操作信息通过网络通信传送给联锁机。(2)显示功能：它接收来自联锁机的站场状态数据和提示信息等，控制
4、CRT显示器或控制台显示站场情况、系统工作状况、提示信息、报警信息等，对主要的错误或故障提供相应的语音报警。(3)信息转发功能将站场状态数据及提示信息、报警信息、系统状态信息等转发给电务维修机。2.2 联锁机/下位机2.2.1 联锁机柜的结构本系统的联锁机柜采用欧洲标准结构，每个机柜内包括工控机箱、直流电源机箱、采集机箱、输出驱动及检测机箱。采集、输出驱动检测机箱内提供接口板插槽，接口板从机箱前面插入，其面板上设有指示灯，用以观察设备运行情况以及输入/输出接口状态，如图3和4所示。每个机箱有一块“机箱控制电路板”，对本机箱的输入或输出板进行选址。另有一块I/O匹配板，提供本机箱的外部控制总线终
5、端匹配。每个机箱后面安装有一块I/O母板，用以提供外部控制总线。输入或输出电路板通过机箱插槽插在I/O母板上。机箱对外的连线通过I/O母板后面的接插件连接。每一个联锁机柜，必须有一个机箱里用一块多功能匹配板取代I/O终端匹配板，该板除了具有终端匹配板功能，还具有对本联锁机柜倒机组合的驱动、采集功能。联锁机柜的最后一个机箱，必须插一块总线匹配板，实现整个外部控制总线的匹配。2.2.2 联锁机的功能联锁机完成如下功能：(1)接收操作表示机下发的操作命令。(2)通过输入接口电路采集站场状态。(3)将接收到的信息进行分析处理联锁运算。(4)根据运算结果，通过输出接口电路控制组合架继电器动作。(5)将信
6、号设备的状态信息、提示信息、故障报警信息等传送给操作表示机。 3 系统的显示与操作该系统操作工具有按钮式控制台、数字化仪和鼠标，目前应用较多的是鼠标操作。下面以鼠标操作为例介绍JD1A计算机联锁设备的显示内容和使用方法：3. 1 显示内容3.1.1 屏幕显示之一站场图形及显示信号平面布置图1.屏幕上有与信号平面布置图的站形基本一致的站场图形，用短白线标明普通绝缘节，用圆圈中的红色竖线标明超限绝缘节。2.经由道岔的线路以实线连接为当前的开通方向。线路的开通方向也显示了道岔的位置。3.线路的显示颜色：(1)轨道区段空闲且在解锁状态时显示青色；(2)轨道区段空闲且在锁闭状态时显示白色；(3) 轨道区
7、段有车占用或发生故障时显示红色；信号复示器的设置及显示1.对应站场图中的每一列车或调车信号机的位置均设有信号复示器；2. 无论列车或调车信号复示器显示的圆形颜色都与室外信号机的显示完全一致。3.列车信号第一灯泡主副灯丝均端丝时，复示器闪红光；第二灯泡在点灯时主副灯丝均端丝，显示器上有“2灯泡断丝”的文字提示。调车信号灯泡主副灯丝均端丝时，复示器闪蓝光。道岔状态显示在站场图对应道岔处和单设的道岔按钮处均有道岔状态显示。1) 站场图上的道岔显示(1)道岔的开口表示当前线路断开的一侧；(2)道岔暂时(如正在转换)失去表示时，线路断开；(3)道岔挤岔时，对应道岔的岔心处闪红光，并有语音报警；(4)道岔
8、单封时，对应道岔的岔心处出现蓝色圆点；(5)道岔单锁时，对应道岔的岔心处出现红色圆点；2) 道岔按钮处的显示(1)道岔在定位时，按钮呈绿色；(2)道岔在反位时，按钮呈黄色；(3)道岔在转换时，按钮呈灰色；(4)道岔挤岔时，按钮呈红色；(5)道岔单封时，道岔按钮名呈蓝色；(6)道岔单锁时，道岔按钮名呈红色；3.1.2 屏幕显示之二菜单选取部分屏幕下方第一行为菜单框或称菜单按钮，多为非自复式。鼠标点击某一菜单框时，框中出现“”符号，表示曾被点击过，同时屏幕上显示相应的信息。在此点击该框时，“”及相应的信息随之消失，按钮复原。1.汉字提示显示或隐藏在站场图中的汉字名，如牵出线、专用线等。2.按钮名称
9、显示或隐藏在站场图中各按钮的名称。3.信号名称显示或隐藏在站场图中各信号复示器的名称。4.道岔名称显示或隐藏在站场图中各道岔的名称。5.区段名称显示或隐藏在站场图中各轨道区段的名称。6.语音暂停停止正在连续播放的重复语音信息。但不影响新发生或非重复性的语音信息播放。7.时钟设定修改当前的系统日时钟。8.单屏将当前的多屏显示切换为单屏显示；9.多屏将当前的单屏显示切换为多屏显示；10.铅封记录采用鼠标操作时，对于操作应加封的按钮采用输入“口令”代替“铅封”。按下某一应加封的按钮时，屏幕上自动弹出口令输入窗口，在该框输入口令(相当于破了铅封)后，操作才能生效。“铅封记录”用来查看破封次数。点击该菜
10、单框，屏幕上弹出破封记录窗口。从该窗口可查看对各“加铅封” 按钮已操作的次数。3.1.3 屏幕显示之三 信息动提示框部分屏幕最下一行是信息自动提时框。(一)操作或联锁出现异常的提示框1.操作错误按钮操作不符合规定或按钮配对有误。2.操作无效按钮操作符合规定，但因条件不满足而无法执行。3.进路选不出在进路排列过程中，但因条件不满足而选不出。4.进路不能锁闭进路选排完毕，因进路锁闭条件不满足而无法锁闭进路。5.信号不能开放开放信号的条件不满足。6.信号不能保持信号开放后，因保持条件不满足而不能保持开放。7.1灯丝断丝信号机的第一灯丝断丝(1灯丝继电器失磁)8.2灯丝断丝信号机的第二灯丝断丝(第2灯
11、泡电路断路)9.命令不能执行在进路或道岔锁闭期间，无法实现的操作命令。10.不能自动解锁因某种故障使进路不能自动解锁。(二)故障报警框当发生灯泡断丝、熔丝断丝、道岔挤岔、发码故障等情况时，框内提供汉字报警信息。且该框的底色红、蓝交替闪光。(三)延时报警框反映人工解锁等延时时间的变化情况。框内显示信号名、区段名和倒计时信息。(四)联机信息框反映上位机、联锁机、电务维修机以及上位机与联锁机之间的通信网状态。1.上位机：对应两台上位机设有两个显示方块，左方块代表A机，右方块代表B机。方块绿色表示该机处于主控状态，方块黄色表示该机处于热备状态；方块红色表示该机处于脱机或停机状态。当方块的上半部分为红色
12、时，表示与该机连接的第1通信网失效；当方块的下半部分为红色时，表示与该机连接的第2通信网失效。2.联锁机：显示内容及方式与上位机相同。3.电务维修机：设一个显示框。绿色表示该机正常运行，红色表示该机停止状态。(五)系统日时钟框显示系统内部表达当地标准时间的时钟，它不同于驱动计算机工作的时钟。该时钟与标准时间误差不能超过1分钟。系统日时钟的底色不断变化时，表明上位机正在运行。(六)电源屏供电框反映电源屏当前的供电状态1.主电源：表示当前是主电源供电；2.副电源：表示当前是副电源供电；3.2 使用方法3.2.1 按钮配置(一)进路按钮1.列车信号按钮、调车信号按钮、进路终端按钮、变通按钮、通过按钮
13、的设置及用途与6502电气集中相同。2.引导信号按钮每一进站(接车进路)信号复示器的前方设置一个白色的引导信号按钮，用于引导接车。(二)功能(共用)按钮1. 进路总取消按钮、进路总人工解锁按钮(带铅封)、引导总锁闭按钮(带铅封)以及道岔按钮、道岔总定位按钮、道岔总反位按钮与6502电气集中相似。2.为了与道岔按钮配合实现对道岔的单独加封、解封和单独锁闭、解锁，每一咽喉设置了如下按钮：(1)道岔单封按钮同意电务对道岔进行维修的按钮。(2)道岔解封按钮解除道岔单封的按钮。(3)道岔单锁按钮在特殊情况下，将道岔单独锁闭的按钮。(4)道岔单解按钮解除道岔单独锁闭的按钮。3.轨道区段故障解锁按钮(带铅封
14、)当计算机联锁系统上电，交流停电恢复或列车经过进路后，因轨道电路故障而使部分或全部轨道区段未正常解锁时，为了办理故障解锁设置该按钮。4.清除按钮为了清除不带铅封的按钮操作信息，“进路控制异常信息框”中的显示等。全站设一个清除按钮。此外，根据车站的实际情况，有的车站还需增设如坡道解锁、非进路调车等按钮。3.2.2 操作说明1.对于不带“铅封”的按钮，通过鼠标点击该按钮，该按钮的操作立即生效。2. 对于带“铅封”的按钮，当点击该按钮后，屏幕上立即弹出“口令保护操作，请输入口令”窗口(简称“口令窗”)，要求操作者输入口令(相当于破铅封)并确认。口令的输入过程如下：(1)输入口令码：点击口令窗内的数字
15、键，每点击一个数字键，窗口中显示一个“*”号。如果输入错误，可以点击删除键“”，删除错误数字，重新输入。(2)操作者认为口令码无误后，点击“确认”键。(3) 点击“确认”键后，系统(上位机)自动检查口令的正确性。若口令正确，系统会自动对破封次数进行记录并使操作生效。(4) 系统若检查出口令不正确，在异常信息提示框中显示“口令检查不正确，请重新输入”的提示信息，要求操作者重新输入口令。口令不正确的按钮操作不计入破封次数。(5)操作者按压“确认”键之前，想取消该次按钮操作时，可直接点击口令窗内的“取消”键。3.当顺序操作多个按钮而不符合配对规则时，屏幕上会弹出“操作错误”提示窗口，要求操作者点击窗
16、口内的“确认”键消除不正确的操作信息。3.3 操作方法3.3.1 计算机联锁系统的下列操作与6502完全相同：1.排列进路(排列列车进路、调车进路，包括排列基本进路、变通进路，也包括通过进路、长调车进路)。2.重复开放信号3.取消进路3.3.2 道岔单独控制1.道岔单操操作：总定位(总反位)按钮+道岔按钮显示：按压总定(反)位按钮后，该按钮内闪绿(黄)色。道岔转换到指定位置后，总定(反)位按钮恢复暗灰色，道岔按钮呈绿(黄)色。2.道岔单封操作：单封按钮+道岔按钮显示：按压单封按钮后，该按钮闪蓝色；按压道岔按钮后，线路中相应道岔处出现蓝色圆点，道岔按钮名呈蓝色，单封按钮恢复原色。3.道岔解除封锁
17、操作：解封按钮+道岔按钮显示：按压解封按钮后，该按钮闪绿色；按压道岔按钮后，线路中相应道岔处蓝色圆点消失，道岔按钮名及解封按钮恢复原色。4.道岔单锁操作：单锁按钮+道岔按钮显示：按压单锁按钮后，该按钮闪红色；按压道岔按钮后，线路中相应道岔处出现红色圆点，道岔按钮名呈红色，单锁按钮恢复原色。5.道岔单解操作：单解按钮+道岔按钮显示：按压单解按钮后，该按钮闪绿色；按压道岔按钮后，线路中相应道岔处红色圆点消失，道岔按钮名及单解按钮恢复原色。3.3.3 进路人工解锁及区段故障解锁1.进路人工解锁：按下“总人解”按钮，而后输入口令，再按下进路始端按钮。在延时解锁的时间内，屏幕上有延时时间提示。2.轨道区
18、段故障解锁操作：区故解按钮+输入口令+待解锁的区段按钮条件：被解锁的区段不在列车或车列运行的前方，且该区段轨道电路无故障。显示：在按下“区故解”按钮并输入口令后，该按钮呈红色，同时所有需要故障解锁的区段处区段名称呈红色，区段名称即为区段按钮。点击区段按钮，相应区段解锁，白光带消失。说明：(1)在有多个区段需要连续办理故障解锁的情况下，除了第一个区段应按上述操作外，其它区段的解锁只需点击“区故解”按钮和“区段名”按钮，而不需输入口令码，以便提高效率。(2)在解锁多个区段期间，如果误按了其它(非故障)区段按钮，则“区故解”操作信息失效，必须重新按下“区故解”按钮并输入口令，再进行区段解锁。(3)在
19、进路处于接近锁闭状态或列车驶入进路的情况下，进路因轨道电路故障而不能进行人工解锁时，需按区段故障解锁的方式解锁。在此情况下，必须先使进路内方某一轨道区段按故障解锁方式延时3min或30s后解锁。以后各区段的解锁不需要延时。在延时期间办理其它区段的解锁无效。(4)为了保证安全，系统初次上电后，全站所有区段均处于锁闭状态，需按“区故解”的方式使各区段解锁。3.3.4 引导接车与引导解锁引导接车进路的办理有三种方式，一是接车进路已锁闭后转为引导方式；二是接车进路未锁闭时，按进路锁闭方式引导接车，三是全咽喉道岔引导总锁闭接车。1.接车进路锁闭后转为引导方式(1)开放引导信号：接车进路锁闭后，进站信号因
20、故未能开放，可按下引导按钮，而后输入口令使引导信号开放。(2)解锁进路：办理解锁必须在列车未驶入进路或列车完全进入股道后。列车在进路内运行时禁止办理引导解锁。由于该进路受双重锁闭，解锁进路时必须先解除引导锁闭，再解除进路锁闭。解除引导锁闭的方法：总人解+输入口令+进路始端列车按钮解除进路锁闭的方法：(a)列车未驶入进路时，总取消+进路始端按钮(b)若列车未驶入进路但进路内有的区段轨道电路发生故障或列车驶入进路完全进入股道后，必须按区段故障解锁方式使各区段解锁。(c) 列车驶入进路的接近区段，按区段故障解锁方式解锁各区段，第一个解锁的区段延时3min，其它区段不再延时。2.按进路锁闭方式引导接车
21、接车进路因轨道电路故障等情况不能建立时，只要进路中道岔表示正确即可按此方式引导接车。(1)办理引导接车：引导按钮+输入口令+接车股道入口处列车信号 (接车进路终端) 按钮。按上述操作后，无故障区段中的道岔按引导进路的要求自动转换到规定的位置，并实现引导进路锁闭，显示白光带，引导信号开放。(2)解除引导锁闭的方法：同第一种方式。3.引导总锁闭接车引导总锁闭的条件和要求与6502电气集中相同。(1)开放引导信号：引导总锁闭按钮+输入口令+引导信号按钮+输入口令。(2)解除引导总锁闭：列车进入股道，按下引导总锁闭按钮即可。无论采用哪一种方式，若进站内方第一个轨道电路区段发生故障时，信号开放后，应重复
22、点击引导信号按钮，此时应注意延时时间提示，间隔时间不能超过14s。直至列车驶入进站信号机内方为止。3.3.5 其它操作1.按钮的加封与解封(1)按钮加封操作：按钮封锁按钮+列车信号按钮显示：按下按钮加封按钮后，该按钮呈红色闪烁，按压列车信号按钮后，相应信号复示器名称呈紫色闪烁(此时与该信号复示器有关的信号按钮均受锁)。(2)按钮解封操作：按钮解封按钮+列车信号按钮显示：相应列车信号名称停止闪烁。2.信息清除(1)“错误操作”信息清除当操作顺序或按钮配对不符合规定时，屏幕上出现操作错误的汉字提示同时有提示窗口，点击窗口的“确认”键，将错误操作信息清除。否则，后续任何操作均无效。(2)非“错误操作
23、”信息的清除当按压某一不带铅封的按钮后，认为操作不当时，应及时按压清除按钮，使其无效。当按压带铅封的按钮后，认为不当时，应及时按压口令窗内的取消键予以清除。(3)提示信息的清除有些特殊信息，如站场图中的设备名称，办理进路异常信息提示框中的汉字提示等，认为无保留必要时，可按压清除按钮予以清除。3.系统时钟的设定或调整(1)设定或调整日时钟时间时，必须输入口令。因此，在点击“时钟设定”框时，屏幕上首先出现“口令保护窗口”(简称口令窗)。(2)输入口令码并点击“确认”键后，口令窗自动地转换成“新时间值输入窗口”(简称时间窗)。窗口内出现待调整的时间“时：分：秒”，并在时间值的右下方出现一条黑色短线位
24、标。(3)调整时间值时，需按时分秒顺序进行。点击位标移动键“”，将位标相左移到需要修正的时间值下方。按照标准的时间值，分别点击数字键，得到新的时间值。确认无误后，及时点击“确认”，键。于是时间窗口消失，新的系统时间设定完成。4 JD1A型计算机联锁系统的维护4.1 系统的开机与关机系统的开机顺序是：先打开启联锁机，然后开启上位机，最后打开维修机。具体步骤如下：(1)开启A、B UPS电源。在电源屏正常供电情况下，按压UPS的电源按钮12秒，UPS应正常启动。(2)开启A、B联锁机柜后面的4个空气开关，即顺序打开进入机柜的220V交流电、32V直流电、12V直流电、5V直流电。(3)打开运转室设
25、备电源。(4)打开A、B联锁机电源。(5)打开上位机倒机机箱的电源。(6)打开A、B上位机电源。(7)打开维修机电源。当电源屏停止供电后应在5分钟之内关闭系统，其步骤与开机的顺序相反。4.2 操作表示机的倒机与显示本系统的上位机采用双机热备系统，由图25可以看出,在B联锁机柜中间设有操作表示机的倒机单元,其面板上有各种指示灯,用来监督两操作表示机的工作状态,其含义如下：B机主用指示灯：亮灯，表明B上位机为主机。A机主用指示灯：亮灯，表明A上位机为主机。切换检查指示灯：灭灯，表明A上位机主用，B上位机备用；亮灯，表明B上位机主用，A上位机备用。B机运行指示灯：亮灯，表明B上位机驱动的监督继电器吸
26、起，B上位机运行正常。A机运行指示灯：亮灯，表明A上位机驱动的监督继电器吸起，A上位机运行正常。电源24V-2指示灯：亮灯，表明利用第2路24V直流电源供电。电源24V-1指示灯：亮灯，利用第1路24V直流电源供电。在表示灯的下方设有一个电源开关和三个用来实现对上位机手工切换的开关，功能如下：开关1(AB)：自复开关，当A上位机主用时，按下开关，强制B上位机主用。开关2(BA)：自复开关，当B上位机主用时，按下开关，强制A上位机主用。开关3：两位式手柄，当A、B上位机正常工作时，置于左边自动位置时，使A机主用，A机故障可实现自动切换B机主用。此开关置于右边B机主用，但B机故障不能实现上位机的自
27、动切换。4.3 联锁机的的同步与切换系统的联锁机采用双机热备的动态冗余结构，两套联锁机互为主备，没有主次之分。系统运行期间，两套联锁机同时接收操作表示机发送来的控制命令，通过各自的输入电路采集站场状态，并进行联锁运算。两套联锁机都根据联锁机运算结果，控制本机的动态驱动电路产生输出，但只有主机的输出才与组合架继电器相连，控制继电器动作。切换控制电路如图8所示：图8 联锁机双机切换控制电路图AJJ12A+32VDJJ1驱动电路JJ2驱动电路ADJ14A+32VDDJ1驱动电路DJ2驱动电路AQJAQJAQJ12A+32VAJJBQJA+32VDA+12VAQJLA机主用灯A机热备灯H ADJAJJ
28、A+12VD联锁系统通过联锁机柜内的倒机电路实现动态切换。倒机电路包括监督继电器JJ、切换继电器QJ、和倒机继电器DJ。当联锁机上电启动后，先工作的联锁机的JJ、QJ、DJ均吸起，作为主机运行。后工作的联锁机的JJ吸起，QJ和DJ落下，作为备机运行。通过机柜面板上的“主用”、“热备”指示灯也可以看出联锁机的工作状态。两套联锁机在运行期间，不但通过自诊断系统验证本机是否工作正常，还实时交换动态信息，相互比较、验证，判断本机以及邻机是否正常工作。如果主机判断出自身发生故障，则通过倒机电路自动切换到备机。假设先打开的是A机，在A机主用期间发生故障使AJJ落下，则 AQJ和ADJ将顺序落下，在BJJ吸
29、起的条件下，BQJ迅速吸起，从而使BDJ立即吸起，这样使B机转为主机。原备机作为主机运行后，故障机器重新启动。如果备机发生故障，则备机重新启动。在双机切换和联锁机重新启动时，不影响整个系统的运行，即实现动态无缝切换。与其它系统不同的是本系统的联锁机的有四种工作状态：1.停机状态联锁机关机掉电或正在重启、联锁程序未运行，此时联锁机处于停机状态。当联锁机处于停机状态时，不执行联锁运算，采集、输出电路不工作。2主用状态当联锁系统上电启动时，先投入运行的联锁机自动进入主机状态，在系统运行期间，两套联锁机通过自诊断和互诊断机制，判断系统是否工作正常，在主机有故障且备机处于热备状态的同时，才会切换到备机。
30、原备机作为主机维持系统继续运行。只有运行于主机状态的联锁机才能最终驱动组合架继电器。此时，联锁机柜上的“主用”指示灯点亮。3.热备状态联锁机上电启动后，采集到另一套联锁机已处于主用状态的前提下，经自诊断、互诊断，认为本机无故障，且与主机的动态信息同步后，才能进入热备工作状态。当备机处于热备工作状态时，接收上位机的操作命令、采集站场状态、进行联锁运算，但联锁运算结果只能“假输出”，不能驱动组合架的继电器。此时，联锁机柜上的“热备”指示灯点亮。4.同步校核状态同步校核状态是备机由停机状态向热备状态过渡的中间状态。当一套联锁机作为主机运行后，另一套联锁机上电启动，经自诊断无误后，开始运行联锁程序，接收上位机传来的操作命令、采集站场状态、进行联锁运算，此时这套联锁机处于同步校核状态。处于同步校核状态的联锁机还要向主机请求同步，当和主机建立通信，并且本机的联锁动态信息与主机完全一致时，才可进入热备状态。必须注意，当备机停机或备机仅处于“同步校核状态”时，不能人为地切换主机，否则将会导致已开放信号突然关闭、站场道岔全部锁闭等严重后果。
