TYJL-Ⅱ双机热备型计算机联锁系统的构建

刘怀昆，徐志霞

（辽宁铁道职业技术学院，辽宁 锦州 121000）

1 计算机联锁系统及组成（TYJL-Ⅱ型）

TYJL-Ⅱ型计算机联锁系统的工作方式为双机热备冗余式。系统主要由联锁机、监控机、控制台、电务维修机以及执表机5部分组成，结构如图1所示。控制台和维修机是单套配置；联锁机和执表机为双机热备，有2套设备自动切换；监控机也是双机热备工作方式[1-2]。双机热备中的备用计算机与主用计算机同步工作，共同完成相关命令。备用机可以脱离主机而单独工作，为铁路现场修改联锁模拟软件提供了方便。

图1 TYJL-Ⅱ型计算机联锁系统结构框图

2 车站双机热备系统的构建

在TYJL-Ⅱ双机热备型计算机联锁系统中，有热备冗余的设备是执表机、联锁机以及监控机。举例站场的下行咽喉站场图如图2所示，以它为目标构建了一个双机热备型微机联锁系统。

图2 举例站场的下行咽喉

因为选取的举例站场的规模较小，联锁机柜的容量足以应付该站的运行要求，所以可以不再设置其他机柜。整个系统的构成包括监控机、车站控制台、联锁机以及维修机。

构建控制台时，采用鼠标控制台。控制台上应包含站场图、表示灯/光带以及各种功能性的按钮。控制台是用来操作控制和显示车列运行的部分，操作命令和显示的数据都通过专用的屏蔽电缆经过切换板与监控机连接通信。控制台的人机界面可用C语言来编写，主要处理按钮命令、进路选取、显示、记录、存储以及打印操作信息等工作[3-4]。

与TYJL-Ⅱ型计算机联锁系统的监控机相比，举例站场联锁系统的监控机只是将其主机板CPU改换成一般微机使用的CPU，采用2个RS-485串行通信接口而不是TYJL-Ⅱ的RS-232串口。监控机的软件使用VB语言编写，在Windows系统下运行，相关数据、图像以及链表都由CAD直接生成。此系统的程序和数据处于完全分开状态，对于不同的车站，程序是通用的，但数据是各自站场单独所有的。

联锁机柜采用Ⅱ型是指同时安装A、B两套联锁系统，并放置在一个机柜里。每一套联锁机由联锁机箱和智能I/O机箱组成。联锁机箱采用APCI5096型CPU板替换TYJL-Ⅱ的APCI5093型CPU板。ARCNET通信板照常采用APCI5656型号，另外还有一块电源板和一块比较板。

新构建的联锁系统不对电务维修机、接口系统、电源以及应急盘4大部分做太大改动，只是在TYJL-Ⅱ系统中将其与I/O板的连接改为与智能I/O母板的连接。车站的信息流程如图3所示。

图3 车站信息流程图

3 举例站场的热备切换

举例站场中有双机热备的部分是监控机、联锁机以及采集驱动的输出，下面分析这3部分的热备是如何进行切换的。要进行双机热备的切换要先构成一个完整的双机备用体系。对于一般的控制系统，最少要保证它的显示和控制界面及最终执行命令的界面具有唯一性和一致性，确保系统的界面处于同一套系统而不会引起混乱。因此，一个完整的双机备用体系至少在这两个界面上会有切换控制。

在举例站场的联锁系统中，双机热备的关键部分是智能I/O板的采集数据输出通道、联锁机与监控机通信的联锁总线以及控制显示和命令界面的命令通道。系统的切换控制针对这3个关键部分。

3.1 监控机的切换

每台监控机都与主备联锁机有通信，但仅有一台监控机与控制台连接，且监控机主要负责的是通信和记录存储的功能，因此监控机的切换是切换控制台与监控机的连接。

3.2 联锁机的切换

作为整个联锁系统的核心，联锁机有两种切换方式：一种是自动切换方式，另一种是人工切换方式。从优先级来说，人工切换高于自动切换。当系统处于自动切换模式时，要用手柄把切换转换到自动位置。这种情况下，系统会根据故障检测结果自动切换。当检测到下列情况时，会自动进行热备切换。

主用机按约定时间会定时给备用机发送一段数据，此段数据主要是主机发出的控制命令，备用机接收到该段信息后进行比较。如果数据一致，则备用机投入备用状态，此时双机处于热备且同步工作状态；如果数据不一样且主用机的数据命令多于备用机命令，备用机会自动脱机，呼叫工作人员，等待工作人员查原因、处理故障，一切正常时再投入使用；如果发现备用机数据命令多于主用机，说明主机出现故障，此时系统会停止工作，备用机自动变成主机，继续完成主机的使命，并向铁路现场信号设备发送命令，原先的主机则进入脱机状态。

主用机和备用机间的通信靠备用机主动向主用机发送。如果通信出现中断，这时有两种情况需要仔细判断。第一种情况是主用机没有应答，出现死机；第二种情况是连接主备机之间的通信线路出现故障，导致通信中断，此时主备机之间不能互通信息，备机会自认为是主机出现故障，从而自动出发切换电路，这时备机变成主机。系统也有自动诊断功能，当正在运行的系统自身发现主用机有故障时，直接联系备机进行切换。联锁机在进行切换时用到的电路如图4所示。

图4 热备切换电路

图4中有两个继电器AQHJ和BQHJ，分别称之为A机热备切换继电器和B机热备切换继电器，都设置在切换控制电路中。两个继电器的型号均为无极1 700型继电器，平时都处于落下状态，只有需要切换时才励磁吸起，分别由联锁A机和联锁B机第一块驱动板的第二、三位输出的切换控制命令控制驱动。

正常情况下，两个切换继电器都处于落下的状态。其中，A机就是工作机，属于主机。发生A机故障的情况时，A机会自动告诉B机进行切换，这时B机就会工作，使自己的切换继电器被吸起，从而切断LQHJ的自闭电路，B机的切换继电器落下，从而将连线连至B机，B机成为工作机。这个转换过程完全结束后，B机的切换继电器就会落下，LQHJ还是保持在落下状态。同理，当B机出现故障时，这时是由B机告知A机进行故障切换，A机变成工作机，控制切换电路，使相应的继电器吸起。

当系统开机时，LQHJ处于落下状态，这是因为两机的切换继电器都还处于落下状态，因此LQHJ还没有吸起。此时若要进行A、B机间的切换，需要使用切换手柄进行人工切换。切换电路如图5所示，这时需要工作人员通过转换手柄实现切换。

图5 切换电路

切换手柄的位置决定切换方式。当转到“A”位时，SBAJ继电器就会励磁吸起，此时会接通LQHJ继电器的励磁电路。LQHJ继电器吸起后，LA2QHJ、LB2QHJ、LA1QHJ以及LB1QHJ这4个继电器会依次吸起，通过LA1QHJ和LB1QHJ继电器的前接点将联锁A机与A总线进行连接，同时联锁B机也与B总线建立连接，A、B机的关系确定。当切换手柄QHSB转到“B”位时，SBBJ继电器励磁会吸起，切断LQHJ继电器的励磁电路，使LA2QHJ、LB2QHJ、LA1QHJ以及LB1QHJ这4个继电器一个一个落下，通过LA1QHJ和LB1QHJ继电器的后接点将联锁A机与B总线进行连接，同时联锁B机与A总线建立连接。这样B机为工作机，A机为备用机。联锁机切换电路如图6所示。

图6 联锁机切换电路

4 结 论

构建的TYJL-Ⅱ双机热备型计算机联锁系统，具备造价便宜、占地面小、结构简单、便于维护以及高安全性和可靠性等优点，但因为数据处理花费时间较长且热备切换时间较长等，目前仅适用于信息处理量不大且车辆流量较少的小型站场。虽然系统现在的应用范围还有待扩展，但随着计算机技术的发展和CPU处理速度的提高，该系统有望适用于大型站场和更复杂的车辆运行调度。