简述CTCS-3 客运专线采用的iLOCK 型计算机联锁系统

陆 炯 上海铁路局上海电务段

1 概 述

计算机联锁是用微型计算机和其它一些电子、继电器件组成的具有"故障－安全"性能的实时控制系统。与继电联锁（6502 设备）相比具有十分明显的技术优势，无论在安全性、可靠性等方面都有独特的优点。由卡斯科公司集成生产的iLOCK 型计算机联锁系统是具有铁道部行政许可证书、并通过国际第三方独立安全认证，系统达到欧标SIL4 级的计算机联锁产品。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和《CTCS-3 级列控系统总体技术方案》以及相关图纸要求。

2 iLOCK 型计算机联锁系统组成

iLOCK 型计算机联锁系统是在一般的"2 取2"或者"双系热冗余"安全结构的基础上，增加了独立的"故障－安全"校验CPU，采用了从ALSTOM 引进的NISAL 专利安全技术，构成的智能安全型计算机联锁系统。其主要有以下六个子系统构成。

2.1 联锁处理子系统（IPS）

联锁处理子系统（IPS）由硬件和软件组成。硬件设备主要包括：整个联锁处理子系统的核心--安全逻辑运算板（VLE）、iLOCK 系 统 的 安 全 型 监 视 机构--安全校验板（VPS）、输入输出总线接口板（I/OBUS2）、输入输出总线扩展板（I/OBE2）、双采安全型输入板（VIIB）、安全型双断输出板（VOOB）、安全通信板（DVCOM）和iLOCK 联锁处理子系统中各印制电路板之间连接的桥梁--母板（MB）等板件组成。

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。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。

整个联锁处理子系统在硬件上采用"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。

2.2 控显机（HMI）

控显机也称人机界面子系统，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。采用双机冗余工作方式。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。

2.3 值班员台子系统（GPC）

对于较大的车站（一般为25 组道岔以上车站）根据用户需要设置值班员台，GPC 的显示界面与HMI 完全相同，但是没有操作功能。

2.4 诊断维护子系统（SDM）

主要完成系统维护及接口设备监测的功能。SDM 由一台工业控制计算机、彩色显示器及激光打印机组成。接收联锁处理子系统的系统诊断信息、输入/输出信息、指定参数追踪信息、站场显示、历史回放、记录关键操作和表示信息等，完成系统维护及接口设备状态的记录、诊断功能。

2.5 冗余网络子系统（RNET）

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。各通过网络通信的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 子系统中提出故障诊断信息，便于及时维护。

2.6 电源子系统(PWR)

为了保证联锁系统安全稳定工作，联锁系统要求信号电源屏单独提供三路经隔离变压器和UPS 整流净化后的单相交流220V 电源，作为系统配电箱输入，经过配电箱再分配给各个子系统。在客专线路，联锁系统本身的UPS 取消了，都有信号专用UPS 集中保证。

3 C3 客专下联锁系统设置方案

3.1 单站联锁方案

在客运专线每站单设一套iLOCK型计算机联锁系统。联锁系统通过通信模块接入外部安全数据网，与RBC、列控中心、邻站联锁等安全设备接口。引入安全数据网，并通过其同其他设备相连，实现计算机联锁车站间、列控中心、闭塞中心以及车地间各种信息的传输和相互间的联锁控制，从而来保证列车高速运行的安全。这也是C3 客专线计算机联锁同普速线路计算机联锁最大的区别。

3.2 区域联锁方案

区域联锁：即在车站计算机联锁基础上结合网络安全传输等技术发展的网络化、智能化、集成化的信号控制系统，将整个控制区域视为一个车站，使用一套联锁机完成地理位置不同的多个车站的联锁逻辑运算和集中控制，实现车站联锁、区间闭塞和站间联系的一体化控制。目前在我国C3 客专线路上主要是对一些线路所设备采取区域联锁控制方式。在iLOCK 型联锁中，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 的联锁运算和输入输出板的逻辑控制交由两组热备冗余的VLE 板来完成，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。区域联锁通过中心站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。其结构如图1。

图1 区域联锁结构

4 iLOCK 型计算机联锁系统与其他系统的接口

在C3 客专下，计算机联锁设备需要与无线闭塞中心（RBC）、车站列控中心（TCC）、分散自律调度集中（CTC）、邻站计算机联锁、微机监测（CSM）等系统进行通信，参见图2。

图2 联锁系统与其他系统联接框图

4.1 与无线闭塞中心（RBC）系统接口

在新建的沪杭客专设置了2 个RBC，两个RBC 管辖范围邻接的车站，其计算机联锁系统要与两个RBC 都建立通信，如图3 所示。

图3 联锁系统与RBC 接口示意图

联锁系统通过DVCOM 板与RBC系统实现安全、冗余的网络通信接口。

CBI 传送给RBC 的信息包括以下内容：

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。

4.2 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。

4.3 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。

4.4 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，其硬件连接方式如图4所示，采用标准接口。

图4 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。

4.5 与集中监测（CSM）系统接口

联锁系统与微机监测系统的接口由诊断维护（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。

iLOCK 型计算机联锁在同上述五个系统的连接中，CTC 和集中监测室通过串口方式相连的，列控中心、RBC、邻站联锁等都是通过安全数据网相连的。关于安全数据网，本文不作介绍。

以上就是本人对CTCS-3 客运专线采用的iLOCK 型计算机联锁系统的认识。