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(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)及組成（TYJL-Ⅱ型）

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

圖1 TYJL-Ⅱ型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

2 車(chē)站雙機(jī)熱備系統(tǒng)的構(gòu)建

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

圖2 舉例站場(chǎng)的下行咽喉

因?yàn)檫x取的舉例站場(chǎng)的規(guī)模較小，聯(lián)鎖機(jī)柜的容量足以應(yīng)付該站的運(yùn)行要求，所以可以不再設(shè)置其他機(jī)柜。整個(gè)系統(tǒng)的構(gòu)成包括監(jiān)控機(jī)、車(chē)站控制臺(tái)、聯(lián)鎖機(jī)以及維修機(jī)。

構(gòu)建控制臺(tái)時(shí)，采用鼠標(biāo)控制臺(tái)?？刂婆_(tái)上應(yīng)包含站場(chǎng)圖、表示燈/光帶以及各種功能性的按鈕?？刂婆_(tái)是用來(lái)操作控制和顯示車(chē)列運(yùn)行的部分，操作命令和顯示的數(shù)據(jù)都通過(guò)專(zhuān)用的屏蔽電纜經(jīng)過(guò)切換板與監(jiān)控機(jī)連接通信。控制臺(tái)的人機(jī)界面可用C語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)，主要處理按鈕命令、進(jìn)路選取、顯示、記錄、存儲(chǔ)以及打印操作信息等工作[3-4]。

與TYJL-Ⅱ型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的監(jiān)控機(jī)相比，舉例站場(chǎng)聯(lián)鎖系統(tǒng)的監(jiān)控機(jī)只是將其主機(jī)板CPU改換成一般微機(jī)使用的CPU，采用2個(gè)RS-485串行通信接口而不是TYJL-Ⅱ的RS-232串口。監(jiān)控機(jī)的軟件使用VB語(yǔ)言編寫(xiě)，在Windows系統(tǒng)下運(yùn)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(kāi)狀態(tài)，對(duì)于不同的車(chē)站，程序是通用的，但數(shù)據(jù)是各自站場(chǎng)單獨(dú)所有的。

聯(lián)鎖機(jī)柜采用Ⅱ型是指同時(shí)安裝A、B兩套聯(lián)鎖系統(tǒng)，并放置在一個(gè)機(jī)柜里。每一套聯(lián)鎖機(jī)由聯(lián)鎖機(jī)箱和智能I/O機(jī)箱組成。聯(lián)鎖機(jī)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(hào)，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(duì)電務(wù)維修機(jī)、接口系統(tǒng)、電源以及應(yīng)急盤(pán)4大部分做太大改動(dòng)，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(chē)站的信息流程如圖3所示。

圖3 車(chē)站信息流程圖

3 舉例站場(chǎng)的熱備切換

舉例站場(chǎng)中有雙機(jī)熱備的部分是監(jiān)控機(jī)、聯(lián)鎖機(jī)以及采集驅(qū)動(dòng)的輸出，下面分析這3部分的熱備是如何進(jìn)行切換的。要進(jìn)行雙機(jī)熱備的切換要先構(gòu)成一個(gè)完整的雙機(jī)備用體系。對(duì)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(huì)引起混亂。因此，一個(gè)完整的雙機(jī)備用體系至少在這兩個(gè)界面上會(huì)有切換控制。

在舉例站場(chǎng)的聯(lián)鎖系統(tǒng)中，雙機(jī)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(jī)與監(jiān)控機(jī)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(duì)這3個(gè)關(guān)鍵部分。

3.1 監(jiān)控機(jī)的切換

每臺(tái)監(jiān)控機(jī)都與主備聯(lián)鎖機(jī)有通信，但僅有一臺(tái)監(jiān)控機(jī)與控制臺(tái)連接，且監(jiān)控機(jī)主要負(fù)責(zé)的是通信和記錄存儲(chǔ)的功能，因此監(jiān)控機(jī)的切換是切換控制臺(tái)與監(jiān)控機(jī)的連接。

3.2 聯(lián)鎖機(jī)的切換

作為整個(gè)聯(lián)鎖系統(tǒng)的核心，聯(lián)鎖機(jī)有兩種切換方式：一種是自動(dòng)切換方式，另一種是人工切換方式。從優(yōu)先級(jí)來(lái)說(shuō)，人工切換高于自動(dòng)切換。當(dāng)系統(tǒng)處于自動(dòng)切換模式時(shí)，要用手柄把切換轉(zhuǎn)換到自動(dòng)位置。這種情況下，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)故障檢測(cè)結(jié)果自動(dòng)切換。當(dāng)檢測(cè)到下列情況時(shí)，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行熱備切換。

主用機(jī)按約定時(shí)間會(huì)定時(shí)給備用機(jī)發(fā)送一段數(shù)據(jù)，此段數(shù)據(jù)主要是主機(jī)發(fā)出的控制命令，備用機(jī)接收到該段信息后進(jìn)行比較。如果數(shù)據(jù)一致，則備用機(jī)投入備用狀態(tài)，此時(shí)雙機(jī)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(jī)的數(shù)據(jù)命令多于備用機(jī)命令，備用機(jī)會(huì)自動(dòng)脫機(jī)，呼叫工作人員，等待工作人員查原因、處理故障，一切正常時(shí)再投入使用；如果發(fā)現(xiàn)備用機(jī)數(shù)據(jù)命令多于主用機(jī)，說(shuō)明主機(jī)出現(xiàn)故障，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)停止工作，備用機(jī)自動(dòng)變成主機(jī)，繼續(xù)完成主機(jī)的使命，并向鐵路現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備發(fā)送命令，原先的主機(jī)則進(jìn)入脫機(jī)狀態(tài)。

主用機(jī)和備用機(jī)間的通信靠備用機(jī)主動(dòng)向主用機(jī)發(fā)送。如果通信出現(xiàn)中斷，這時(shí)有兩種情況需要仔細(xì)判斷。第一種情況是主用機(jī)沒(méi)有應(yīng)答，出現(xiàn)死機(jī)；第二種情況是連接主備機(jī)之間的通信線路出現(xiàn)故障，導(dǎo)致通信中斷，此時(shí)主備機(jī)之間不能互通信息，備機(jī)會(huì)自認(rèn)為是主機(jī)出現(xiàn)故障，從而自動(dòng)出發(fā)切換電路，這時(shí)備機(jī)變成主機(jī)。系統(tǒng)也有自動(dòng)診斷功能，當(dāng)正在運(yùn)行的系統(tǒng)自身發(fā)現(xiàn)主用機(jī)有故障時(shí)，直接聯(lián)系備機(jī)進(jìn)行切換。聯(lián)鎖機(jī)在進(jìn)行切換時(shí)用到的電路如圖4所示。

圖4 熱備切換電路

圖4中有兩個(gè)繼電器AQHJ和BQHJ，分別稱(chēng)之為A機(jī)熱備切換繼電器和B機(jī)熱備切換繼電器，都設(shè)置在切換控制電路中。兩個(gè)繼電器的型號(hào)均為無(wú)極1 700型繼電器，平時(shí)都處于落下?tīng)顟B(tài)，只有需要切換時(shí)才勵(lì)磁吸起，分別由聯(lián)鎖A機(jī)和聯(lián)鎖B機(jī)第一塊驅(qū)動(dòng)板的第二、三位輸出的切換控制命令控制驅(qū)動(dòng)。

正常情況下，兩個(gè)切換繼電器都處于落下的狀態(tài)。其中，A機(jī)就是工作機(jī)，屬于主機(jī)。發(fā)生A機(jī)故障的情況時(shí)，A機(jī)會(huì)自動(dòng)告訴B機(jī)進(jìn)行切換，這時(shí)B機(jī)就會(huì)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(jī)的切換繼電器落下，從而將連線連至B機(jī)，B機(jī)成為工作機(jī)。這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程完全結(jié)束后，B機(jī)的切換繼電器就會(huì)落下，LQHJ還是保持在落下?tīng)顟B(tài)。同理，當(dāng)B機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，這時(shí)是由B機(jī)告知A機(jī)進(jìn)行故障切換，A機(jī)變成工作機(jī)，控制切換電路，使相應(yīng)的繼電器吸起。

當(dāng)系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)，LQHJ處于落下?tīng)顟B(tài)，這是因?yàn)閮蓹C(jī)的切換繼電器都還處于落下?tīng)顟B(tài)，因此LQHJ還沒(méi)有吸起。此時(shí)若要進(jìn)行A、B機(jī)間的切換，需要使用切換手柄進(jìn)行人工切換。切換電路如圖5所示，這時(shí)需要工作人員通過(guò)轉(zhuǎn)換手柄實(shí)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(shí)，SBAJ繼電器就會(huì)勵(lì)磁吸起，此時(shí)會(huì)接通LQHJ繼電器的勵(lì)磁電路。LQHJ繼電器吸起后，LA2QHJ、LB2QHJ、LA1QHJ以及LB1QHJ這4個(gè)繼電器會(huì)依次吸起，通過(guò)LA1QHJ和LB1QHJ繼電器的前接點(diǎn)將聯(lián)鎖A機(jī)與A總線進(jìn)行連接，同時(shí)聯(lián)鎖B機(jī)也與B總線建立連接，A、B機(jī)的關(guān)系確定。當(dāng)切換手柄QHSB轉(zhuǎn)到“B”位時(shí)，SBBJ繼電器勵(lì)磁會(huì)吸起，切斷LQHJ繼電器的勵(lì)磁電路，使LA2QHJ、LB2QHJ、LA1QHJ以及LB1QHJ這4個(gè)繼電器一個(gè)一個(gè)落下，通過(guò)LA1QHJ和LB1QHJ繼電器的后接點(diǎn)將聯(lián)鎖A機(jī)與B總線進(jìn)行連接，同時(shí)聯(lián)鎖B機(jī)與A總線建立連接。這樣B機(jī)為工作機(jī)，A機(jī)為備用機(jī)。聯(lián)鎖機(jī)切換電路如圖6所示。

圖6 聯(lián)鎖機(jī)切換電路

4 結(jié) 論

構(gòu)建的TYJL-Ⅱ雙機(jī)熱備型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，具備造價(jià)便宜、占地面小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于維護(hù)以及高安全性和可靠性等優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)閿?shù)據(jù)處理花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)且熱備切換時(shí)間較長(zhǎng)等，目前僅適用于信息處理量不大且車(chē)輛流量較少的小型站場(chǎng)。雖然系統(tǒng)現(xiàn)在的應(yīng)用范圍還有待擴(kuò)展，但隨著計(jì)算機(jī)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(chǎng)和更復(fù)雜的車(chē)輛運(yùn)行調(diào)度。