WBS-C站間安全信息傳輸系統(tǒng)的維護(hù)

曹艾民 王軍

WBS-C站間安全信息傳輸系統(tǒng)的維護(hù)

曹艾民 王軍

集通線復(fù)線改造采用WBS-C站間安全信息傳輸系統(tǒng)，信息傳輸采用光纜代替電纜，使站間信息傳輸性能更加穩(wěn)定、安全，拓展面更加廣闊、便捷，為此介紹站間安全信息傳輸系統(tǒng)構(gòu)成、工作原理，總結(jié)系統(tǒng)日常維護(hù)的注意事項(xiàng)。

站間安全信息;光傳輸;安全

WBS-C站間安全信息傳輸系統(tǒng)于2008年通過(guò)了歐洲SIL4級(jí)安全認(rèn)證，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位。該系統(tǒng)在硬件上采用二乘二取二技術(shù)來(lái)保證信息的安全傳輸;軟件上采用了自檢、差異性比較、安全編碼和動(dòng)態(tài)編碼等技術(shù)來(lái)保證軟件通信的安全性;傳輸上采用冗余光纖保證傳輸?shù)母呖煽啃?。站間安全信息傳輸系統(tǒng)屬于新技術(shù)，已在國(guó)內(nèi)多條鐵路線運(yùn)用。集通線的復(fù)線改造中，就采用了WBS-C站間安全信息傳輸系統(tǒng)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的站聯(lián)電纜，運(yùn)用2年來(lái)，系統(tǒng)安全性、可靠性有了較大提高。

圖1 WBS-C站間安全信息傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1 系統(tǒng)構(gòu)成

WBS-C站間安全信息傳輸系統(tǒng)是由完全相同的兩系及系間切換模塊構(gòu)成的二乘二取二系統(tǒng)，兩系互為冗余，每系都可單獨(dú)完成設(shè)備的全部功能。單系設(shè)備由電源子系統(tǒng)、CPU子系統(tǒng)、I/O子系統(tǒng)和光通信子系統(tǒng)組成。如圖1所示。

電源子系統(tǒng):采用高品質(zhì)的電源模塊，以提供持續(xù)穩(wěn)定的電源。每系都有一套單獨(dú)的電源子系統(tǒng)。

CPU子系統(tǒng):由智能容錯(cuò)計(jì)算機(jī)組成。CPU子系統(tǒng)主要作為系統(tǒng)軟件的載體與本系統(tǒng)其他部分進(jìn)行通信完成數(shù)據(jù)交互。CPU子系統(tǒng)由智能容錯(cuò)計(jì)算機(jī)組成一個(gè)二取二的組合式安全冗余的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，2個(gè)微處理器相互通信進(jìn)行差異比較，保證了系統(tǒng)軟件邏輯運(yùn)算的安全性。

I/O子系統(tǒng):由一系列的采集板和驅(qū)動(dòng)板組成，與CPU子系統(tǒng)進(jìn)行通信。I/O子系統(tǒng)的功能是完成數(shù)據(jù)的安全采集和輸出，即將安全采集到的數(shù)據(jù)傳輸給CPU子系統(tǒng)進(jìn)行安全運(yùn)算，并將確認(rèn)正確的運(yùn)算結(jié)果安全輸出。采集板選用二取二智能采集模塊，驅(qū)動(dòng)板選用二取二智能輸出模塊。

光通信子系統(tǒng):只有在本系處于工作主系的狀態(tài)下，才啟用該子系統(tǒng)的功能。當(dāng)本系處于主系時(shí)，光通信子系統(tǒng)主要完成信息的轉(zhuǎn)換，將CPU子系統(tǒng)中發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)由RS-422電平信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)通過(guò)光纖發(fā)送到遠(yuǎn)端站，并將對(duì)方站發(fā)送過(guò)來(lái)的光信號(hào)轉(zhuǎn)化為RS-422電平信號(hào)發(fā)送給CPU子系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息的安全傳輸。光通信采用雙光纖冗余保證該系統(tǒng)的可用性，并且CPU子系統(tǒng)對(duì)即將發(fā)送給光通信子系統(tǒng)的串口數(shù)據(jù)進(jìn)行了二取二比較，保證了數(shù)據(jù)的可靠性。

系統(tǒng)設(shè)備主要由柜面板、切換盒、Ⅰ和Ⅱ系機(jī)籠、二系互相獨(dú)立的電源構(gòu)成。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50128規(guī)定的軟件生命周期，制定并遵循統(tǒng)一的編碼標(biāo)準(zhǔn)。軟件編碼做到模塊化、結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化;建立完善的測(cè)試系統(tǒng)，對(duì)軟件進(jìn)行詳細(xì)全面的測(cè)試。

傳輸部分設(shè)計(jì)參照歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN50159-1:2001 (鐵路應(yīng)用——通信、信號(hào)和處理系統(tǒng):封閉式傳輸系統(tǒng)中與安全相關(guān)的通信)要求設(shè)計(jì)。

2 工作原理

WBS-C站間安全信息傳輸系統(tǒng)由二乘二取二的邏輯運(yùn)算單元構(gòu)成，保證了其安全運(yùn)算，通過(guò)CAN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了與二乘二取二的I/O部分連接，完成安全采集以及安全控制驅(qū)動(dòng)，并經(jīng)過(guò)高速可靠的光纖傳輸安全通道與遠(yuǎn)端系統(tǒng)進(jìn)行連接，最終實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離的安全通信。

邏輯運(yùn)算單元具有智能容錯(cuò)能力，2個(gè)邏輯運(yùn)算單元可以同時(shí)通過(guò)CAN總線收到采集板卡返回的采集信息，邏輯運(yùn)算單元分別比較自己和對(duì)方采集的數(shù)據(jù)一致后，才能作為應(yīng)用邏輯的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。采集板卡通過(guò)正反碼的方式與邏輯運(yùn)算單元進(jìn)行通信。邏輯運(yùn)算單元進(jìn)行邏輯運(yùn)算后，將輸出命令以正反碼的方式通知給驅(qū)動(dòng)板卡。驅(qū)動(dòng)板只有收到2個(gè)邏輯運(yùn)算單元發(fā)來(lái)的正反碼的命令，且比較正反碼命令一致后，才輸出;否則輸出安全態(tài)。

系統(tǒng)采用二乘二的結(jié)構(gòu)，分別稱之為Ⅰ系、Ⅱ系，兩系互為冗余。兩系同時(shí)進(jìn)行邏輯應(yīng)用計(jì)算，當(dāng)工作系出現(xiàn)故障時(shí)，由備系自動(dòng)接替主系的工作，故障系進(jìn)入待修復(fù)狀態(tài)，不會(huì)影響設(shè)備的正常運(yùn)行。為保證系統(tǒng)的高可用性，所有模塊包括通信通道均是采取了冗余方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的，因此任何一個(gè)模塊的故障均不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

WBS-C站間安全信息傳輸系統(tǒng)取代原四線制方向電路，完成改方控制功能，改方操作及表示與原有四線制方向電路的操作及表示完全一致;站間傳輸采用光纖代替電纜，提高通信的可靠性，降低鋪設(shè)電纜成本及增加站聯(lián)傳輸條件時(shí)的二次施工成本。

3 系統(tǒng)維護(hù)

3.1 日常維護(hù)

電務(wù)人員每日應(yīng)至少一次按如下程序巡視設(shè)備的工作狀態(tài)并進(jìn)行記錄。

3.1.1 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)

設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，一系為主系(電源燈、運(yùn)行燈、工作燈均亮)，另一系為備系(電源燈、運(yùn)行燈亮，工作燈滅)，如圖2所示。若主系故障，自動(dòng)切換到備系工作，如圖3所示。支持人為手動(dòng)切系(擰動(dòng)切換開(kāi)關(guān)，往左為切換到Ⅰ系，往右為切換到Ⅱ系，非特殊情況勿操作)。

主系設(shè)備故障或光纖通道中斷導(dǎo)致自動(dòng)切系，巡檢時(shí)若發(fā)現(xiàn)主備系切換，需確認(rèn)是否有人手動(dòng)切系。若設(shè)備狀態(tài)與上述狀態(tài)均不一致，需要立即與廠家聯(lián)系。

3.1.2 站間光纖通信狀態(tài)

圖4 切換盒正視圖

切換盒指示燈顯示站間光纖通信狀態(tài)，COM1與COM2對(duì)應(yīng)單獨(dú)光纖通道，互為冗余。其中“X”表示與下行車站光纖通道連接，“S”表示與上行車站光纖通道連接。切換盒正視圖如圖4所示。站間光纖通信正常時(shí)，PWR常亮紅燈，TX(發(fā)送燈)閃爍綠燈，RX(接收燈)閃爍綠燈。PWR紅燈常亮，表示光電轉(zhuǎn)換裝置供電正常;設(shè)備正常工作時(shí)，TX(發(fā)送燈)一直閃爍綠燈，與通道連接是否正常無(wú)關(guān);只有當(dāng)通道連接正常，接收到對(duì)方站數(shù)據(jù)時(shí)RX(接收燈)才會(huì)閃爍綠燈。巡檢時(shí)若發(fā)現(xiàn)切換盒指示燈與上述狀態(tài)不一致應(yīng)及時(shí)與廠家聯(lián)系。

3.1.3 板卡狀態(tài)

設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，所有板卡狀態(tài)如下。

WBS·Y(電源板):(+5V)指示燈亮紅燈，(+12V)指示燈亮紅燈，(－12V)指示燈亮紅燈。

WBS·KT(擴(kuò)展通信板):PWR燈亮紅燈，RUN燈閃紅燈，TX(5、6、7、8)燈滅燈，RX (5、6、7、8)燈滅燈;主系的TX(1、2、3、4)燈閃紅燈，RX(1、2、3、4)燈閃綠燈;備系的TX(1、2、3、4)燈閃紅燈，RX(1、2、3、4)燈滅燈。

WBS·T(通信板):PWR燈亮紅燈，TX、RX燈閃紅燈。

WBS·C(采集板):RUN(運(yùn)行)燈閃綠燈，ERR(錯(cuò)誤)燈滅燈，CAN(通信)燈A閃綠燈，CAN(通信)燈B滅燈，COM燈閃綠燈，Ⅰ(+5V)燈、Ⅱ(+24V)燈亮紅燈，采集指示燈(共32路)對(duì)應(yīng)的采集節(jié)點(diǎn)閉合時(shí)亮紅燈。

WBS·Q(驅(qū)動(dòng)板):RUN燈全閃綠燈，ERR燈全滅，CAN(通信)燈A閃綠燈，CAN(通信)燈B滅燈，COM燈閃綠燈;Ⅰ(+5V)燈、Ⅱ(+24V)燈、Ⅲ(－24V1)燈、Ⅳ(－24V2)燈全亮紅燈，驅(qū)動(dòng)指示燈(共16路)當(dāng)驅(qū)動(dòng)板有輸出時(shí)對(duì)應(yīng)點(diǎn)亮綠燈。

車站，每系3塊采集板，5塊驅(qū)動(dòng)板正常工作;中繼站，每系2塊采集板，3塊驅(qū)動(dòng)板正常工作。設(shè)備正常工作時(shí)，Ⅰ系與Ⅱ系采集板上采集指示燈狀態(tài)完全一致，Ⅰ系從左往右第一塊驅(qū)動(dòng)板上的1、2路驅(qū)動(dòng)指示燈常亮，Ⅱ系從左往右第一塊驅(qū)動(dòng)板上1、3路驅(qū)動(dòng)指示燈常亮，此外，Ⅰ系與Ⅱ系驅(qū)動(dòng)板上驅(qū)動(dòng)指示燈狀態(tài)也完全一致。

3.2 緊急情況維護(hù)

例如，站間通信中斷導(dǎo)致站間沒(méi)有方向。設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)在聯(lián)鎖上突然沒(méi)有方向，SN口發(fā)車燈或接車燈均不亮?xí)r，請(qǐng)檢查切換盒(本站和鄰站) RX指示燈是否均正常，若RX指示燈滅燈，請(qǐng)檢查對(duì)應(yīng)光纖通道是否中斷。

光纖通道中斷修復(fù)后，若聯(lián)鎖機(jī)上仍沒(méi)有方向，首先保證區(qū)間空閑，即整個(gè)區(qū)間沒(méi)有紅光帶，再確定二站均沒(méi)有辦理發(fā)車進(jìn)路，聯(lián)鎖恢復(fù)常態(tài)后，方向便會(huì)自動(dòng)建立。

3.3 板卡更換

所有板卡都不允許熱插拔，更換板卡時(shí)需關(guān)機(jī)后操作。

可直接更換的板卡:WBS·Y(電源板)、WBS·KT(通信擴(kuò)展板)、WBS·C(采集板)、WBS·Q(驅(qū)動(dòng)板)。

不可直接更換的板卡:WBS·Z(CPU板卡)、WBS·T(通信板卡)、WBS·Z(CPU板卡)。

WBS·Z(CPU板卡):更換板卡之前，須將故障WBS·Z(CPU板卡)的CF卡取出，安裝在備用WBS·Z(CPU板卡)的卡槽內(nèi)，然后將備用WBS·Z(CPU板卡)插在機(jī)柜對(duì)應(yīng)位置上。

WBS·T(通信板卡):更換板卡之前，必須將備用板卡的板卡ID跳線與故障板的設(shè)置一致。

4 結(jié)束語(yǔ)

雖然WBS-C站間安全信息傳輸系統(tǒng)在安全性能方面比使用站聯(lián)電纜提高了一個(gè)層次，但在報(bào)警監(jiān)測(cè)方面還存在不足，其監(jiān)測(cè)功能還達(dá)不到現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)工的要求。尤其是信號(hào)人員不可能每日對(duì)所有車站、中繼站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡視，WBS-C站間安全信息傳輸系統(tǒng)應(yīng)具備自診斷功能，并傳送到信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)輸入、輸出的光信息、數(shù)據(jù)、電源、各主要指示燈、Ⅰ、Ⅱ系狀態(tài)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和存儲(chǔ)，并可考慮在機(jī)柜前面安裝視頻，達(dá)到遠(yuǎn)程直觀監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)用情況。

［1］潘華清．鐵路信號(hào)的發(fā)展趨勢(shì)［A］．科技資訊，2007

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［3］王毅，魏元玲.TDCS網(wǎng)絡(luò)通道閃斷故障分析及排除［J］．鐵道通信信號(hào)，2010(1):55.

［4］趙艷，許錦江.TDCS車站設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸故障探討［J］．鐵道通信信號(hào)，2010(2):55.

WBS-C inter-station security information transmission system was adopted in the double-track renovation engineering of Jining-Tongliao railway．Replacing electrical cable with optical cable can make more stable and more secure performance in inter-station information transmission transmission and enable the extension of information transmission transmission more wide and convenient．The composition and working principle of the system was described and cautions in routine system maintenance are summerized．

Inter-station security information;Optical transmission;Security

曹艾民:集通鐵路(集團(tuán))公司技術(shù)員010020呼和浩特

王軍:集通鐵路(集團(tuán))公司工程師010020呼和浩特

2011-10-21

(責(zé)任編輯:諸紅)