TYJL-Ⅱ雙機熱備型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的構(gòu)建

劉懷昆，徐志霞

（遼寧鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 錦州 121000）

1 計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)及組成（TYJL-Ⅱ型）

TYJL-Ⅱ型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的工作方式為雙機熱備冗余式。系統(tǒng)主要由聯(lián)鎖機、監(jiān)控機、控制臺、電務(wù)維修機以及執(zhí)表機5部分組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示。控制臺和維修機是單套配置；聯(lián)鎖機和執(zhí)表機為雙機熱備，有2套設(shè)備自動切換；監(jiān)控機也是雙機熱備工作方式[1-2]。雙機熱備中的備用計算機與主用計算機同步工作，共同完成相關(guān)命令。備用機可以脫離主機而單獨工作，為鐵路現(xiàn)場修改聯(lián)鎖模擬軟件提供了方便。

圖1 TYJL-Ⅱ型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2 車站雙機熱備系統(tǒng)的構(gòu)建

在TYJL-Ⅱ雙機熱備型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中，有熱備冗余的設(shè)備是執(zhí)表機、聯(lián)鎖機以及監(jiān)控機。舉例站場的下行咽喉站場圖如圖2所示，以它為目標(biāo)構(gòu)建了一個雙機熱備型微機聯(lián)鎖系統(tǒng)。

圖2 舉例站場的下行咽喉

因為選取的舉例站場的規(guī)模較小，聯(lián)鎖機柜的容量足以應(yīng)付該站的運行要求，所以可以不再設(shè)置其他機柜。整個系統(tǒng)的構(gòu)成包括監(jiān)控機、車站控制臺、聯(lián)鎖機以及維修機。

構(gòu)建控制臺時，采用鼠標(biāo)控制臺?？刂婆_上應(yīng)包含站場圖、表示燈/光帶以及各種功能性的按鈕?？刂婆_是用來操作控制和顯示車列運行的部分，操作命令和顯示的數(shù)據(jù)都通過專用的屏蔽電纜經(jīng)過切換板與監(jiān)控機連接通信。控制臺的人機界面可用C語言來編寫，主要處理按鈕命令、進路選取、顯示、記錄、存儲以及打印操作信息等工作[3-4]。

與TYJL-Ⅱ型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的監(jiān)控機相比，舉例站場聯(lián)鎖系統(tǒng)的監(jiān)控機只是將其主機板CPU改換成一般微機使用的CPU，采用2個RS-485串行通信接口而不是TYJL-Ⅱ的RS-232串口。監(jiān)控機的軟件使用VB語言編寫，在Windows系統(tǒng)下運行，相關(guān)數(shù)據(jù)、圖像以及鏈表都由CAD直接生成。此系統(tǒng)的程序和數(shù)據(jù)處于完全分開狀態(tài)，對于不同的車站，程序是通用的，但數(shù)據(jù)是各自站場單獨所有的。

聯(lián)鎖機柜采用Ⅱ型是指同時安裝A、B兩套聯(lián)鎖系統(tǒng)，并放置在一個機柜里。每一套聯(lián)鎖機由聯(lián)鎖機箱和智能I/O機箱組成。聯(lián)鎖機箱采用APCI5096型CPU板替換TYJL-Ⅱ的APCI5093型CPU板。ARCNET通信板照常采用APCI5656型號，另外還有一塊電源板和一塊比較板。

新構(gòu)建的聯(lián)鎖系統(tǒng)不對電務(wù)維修機、接口系統(tǒng)、電源以及應(yīng)急盤4大部分做太大改動，只是在TYJL-Ⅱ系統(tǒng)中將其與I/O板的連接改為與智能I/O母板的連接。車站的信息流程如圖3所示。

圖3 車站信息流程圖

3 舉例站場的熱備切換

舉例站場中有雙機熱備的部分是監(jiān)控機、聯(lián)鎖機以及采集驅(qū)動的輸出，下面分析這3部分的熱備是如何進行切換的。要進行雙機熱備的切換要先構(gòu)成一個完整的雙機備用體系。對于一般的控制系統(tǒng)，最少要保證它的顯示和控制界面及最終執(zhí)行命令的界面具有唯一性和一致性，確保系統(tǒng)的界面處于同一套系統(tǒng)而不會引起混亂。因此，一個完整的雙機備用體系至少在這兩個界面上會有切換控制。

在舉例站場的聯(lián)鎖系統(tǒng)中，雙機熱備的關(guān)鍵部分是智能I/O板的采集數(shù)據(jù)輸出通道、聯(lián)鎖機與監(jiān)控機通信的聯(lián)鎖總線以及控制顯示和命令界面的命令通道。系統(tǒng)的切換控制針對這3個關(guān)鍵部分。

3.1 監(jiān)控機的切換

每臺監(jiān)控機都與主備聯(lián)鎖機有通信，但僅有一臺監(jiān)控機與控制臺連接，且監(jiān)控機主要負責(zé)的是通信和記錄存儲的功能，因此監(jiān)控機的切換是切換控制臺與監(jiān)控機的連接。

3.2 聯(lián)鎖機的切換

作為整個聯(lián)鎖系統(tǒng)的核心，聯(lián)鎖機有兩種切換方式：一種是自動切換方式，另一種是人工切換方式。從優(yōu)先級來說，人工切換高于自動切換。當(dāng)系統(tǒng)處于自動切換模式時，要用手柄把切換轉(zhuǎn)換到自動位置。這種情況下，系統(tǒng)會根據(jù)故障檢測結(jié)果自動切換。當(dāng)檢測到下列情況時，會自動進行熱備切換。

主用機按約定時間會定時給備用機發(fā)送一段數(shù)據(jù)，此段數(shù)據(jù)主要是主機發(fā)出的控制命令，備用機接收到該段信息后進行比較。如果數(shù)據(jù)一致，則備用機投入備用狀態(tài)，此時雙機處于熱備且同步工作狀態(tài)；如果數(shù)據(jù)不一樣且主用機的數(shù)據(jù)命令多于備用機命令，備用機會自動脫機，呼叫工作人員，等待工作人員查原因、處理故障，一切正常時再投入使用；如果發(fā)現(xiàn)備用機數(shù)據(jù)命令多于主用機，說明主機出現(xiàn)故障，此時系統(tǒng)會停止工作，備用機自動變成主機，繼續(xù)完成主機的使命，并向鐵路現(xiàn)場信號設(shè)備發(fā)送命令，原先的主機則進入脫機狀態(tài)。

主用機和備用機間的通信靠備用機主動向主用機發(fā)送。如果通信出現(xiàn)中斷，這時有兩種情況需要仔細判斷。第一種情況是主用機沒有應(yīng)答，出現(xiàn)死機；第二種情況是連接主備機之間的通信線路出現(xiàn)故障，導(dǎo)致通信中斷，此時主備機之間不能互通信息，備機會自認為是主機出現(xiàn)故障，從而自動出發(fā)切換電路，這時備機變成主機。系統(tǒng)也有自動診斷功能，當(dāng)正在運行的系統(tǒng)自身發(fā)現(xiàn)主用機有故障時，直接聯(lián)系備機進行切換。聯(lián)鎖機在進行切換時用到的電路如圖4所示。

圖4 熱備切換電路

圖4中有兩個繼電器AQHJ和BQHJ，分別稱之為A機熱備切換繼電器和B機熱備切換繼電器，都設(shè)置在切換控制電路中。兩個繼電器的型號均為無極1 700型繼電器，平時都處于落下狀態(tài)，只有需要切換時才勵磁吸起，分別由聯(lián)鎖A機和聯(lián)鎖B機第一塊驅(qū)動板的第二、三位輸出的切換控制命令控制驅(qū)動。

正常情況下，兩個切換繼電器都處于落下的狀態(tài)。其中，A機就是工作機，屬于主機。發(fā)生A機故障的情況時，A機會自動告訴B機進行切換，這時B機就會工作，使自己的切換繼電器被吸起，從而切斷LQHJ的自閉電路，B機的切換繼電器落下，從而將連線連至B機，B機成為工作機。這個轉(zhuǎn)換過程完全結(jié)束后，B機的切換繼電器就會落下，LQHJ還是保持在落下狀態(tài)。同理，當(dāng)B機出現(xiàn)故障時，這時是由B機告知A機進行故障切換，A機變成工作機，控制切換電路，使相應(yīng)的繼電器吸起。

當(dāng)系統(tǒng)開機時，LQHJ處于落下狀態(tài)，這是因為兩機的切換繼電器都還處于落下狀態(tài)，因此LQHJ還沒有吸起。此時若要進行A、B機間的切換，需要使用切換手柄進行人工切換。切換電路如圖5所示，這時需要工作人員通過轉(zhuǎn)換手柄實現(xiàn)切換。

圖5 切換電路

切換手柄的位置決定切換方式。當(dāng)轉(zhuǎn)到“A”位時，SBAJ繼電器就會勵磁吸起，此時會接通LQHJ繼電器的勵磁電路。LQHJ繼電器吸起后，LA2QHJ、LB2QHJ、LA1QHJ以及LB1QHJ這4個繼電器會依次吸起，通過LA1QHJ和LB1QHJ繼電器的前接點將聯(lián)鎖A機與A總線進行連接，同時聯(lián)鎖B機也與B總線建立連接，A、B機的關(guān)系確定。當(dāng)切換手柄QHSB轉(zhuǎn)到“B”位時，SBBJ繼電器勵磁會吸起，切斷LQHJ繼電器的勵磁電路，使LA2QHJ、LB2QHJ、LA1QHJ以及LB1QHJ這4個繼電器一個一個落下，通過LA1QHJ和LB1QHJ繼電器的后接點將聯(lián)鎖A機與B總線進行連接，同時聯(lián)鎖B機與A總線建立連接。這樣B機為工作機，A機為備用機。聯(lián)鎖機切換電路如圖6所示。

圖6 聯(lián)鎖機切換電路

4 結(jié) 論

構(gòu)建的TYJL-Ⅱ雙機熱備型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，具備造價便宜、占地面小、結(jié)構(gòu)簡單、便于維護以及高安全性和可靠性等優(yōu)點，但因為數(shù)據(jù)處理花費時間較長且熱備切換時間較長等，目前僅適用于信息處理量不大且車輛流量較少的小型站場。雖然系統(tǒng)現(xiàn)在的應(yīng)用范圍還有待擴展，但隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和CPU處理速度的提高，該系統(tǒng)有望適用于大型站場和更復(fù)雜的車輛運行調(diào)度。