簡述CTCS-3 客運專線采用的iLOCK 型計算機聯鎖系統

陸 炯 上海鐵路局上海電務段

1 概 述

計算機聯鎖是用微型計算機和其它一些電子、繼電器件組成的具有"故障－安全"性能的實時控制系統。與繼電聯鎖（6502 設備）相比具有十分明顯的技術優勢，無論在安全性、可靠性等方面都有獨特的優點。由卡斯科公司集成生產的iLOCK 型計算機聯鎖系統是具有鐵道部行政許可證書、并通過國際第三方獨立安全認證，系統達到歐標SIL4 級的計算機聯鎖產品。系統滿足鐵道部行業標準TB/T3027-2002《計算機聯鎖技術條件》規定的基本聯鎖功能和《CTCS-3 級列控系統總體技術方案》以及相關圖紙要求。

2 iLOCK 型計算機聯鎖系統組成

iLOCK 型計算機聯鎖系統是在一般的"2 取2"或者"雙系熱冗余"安全結構的基礎上，增加了獨立的"故障－安全"校驗CPU，采用了從ALSTOM 引進的NISAL 專利安全技術，構成的智能安全型計算機聯鎖系統。其主要有以下六個子系統構成。

2.1 聯鎖處理子系統（IPS）

聯鎖處理子系統（IPS）由硬件和軟件組成。硬件設備主要包括：整個聯鎖處理子系統的核心--安全邏輯運算板（VLE）、iLOCK 系 統 的 安 全 型 監 視 機構--安全校驗板（VPS）、輸入輸出總線接口板（I/OBUS2）、輸入輸出總線擴展板（I/OBE2）、雙采安全型輸入板（VIIB）、安全型雙斷輸出板（VOOB）、安全通信板（DVCOM）和iLOCK 聯鎖處理子系統中各印制電路板之間連接的橋梁--母板（MB）等板件組成。

IPS 聯鎖處理子系統軟件包括"系統軟件"和"應用軟件"兩部分。系統軟件包含IPS 的主任務軟件和仿真測試接口、系統診斷等輔助軟件。系統軟件和應用軟件放在不同的、能避免在線擦除或更改的存儲媒介中，有利于系統軟件和應用軟件的管理。

整個聯鎖處理子系統在硬件上采用"2 乘2 取2"的冗余方式，單系采用雙CPU 進行運算，對同一功能，在CPU1 和CPU2 中采用了獨立相異的二組編碼來表示，運行各自獨立的軟件，使聯鎖機從硬件到軟件均構成2 取2 的"組合故障-安全"體系結構。

2.2 控顯機（HMI）

控顯機也稱人機界面子系統，包括一臺工控機、一臺液晶顯示器及一套鼠標鍵盤設備。工控機放置在機械室，顯示器及鼠標鍵盤放置在運轉室。采用雙機冗余工作方式。每套HMI 都配置了雙網卡，通過網絡與IPSA 和IPSB 實現交叉的冗余互聯。HMI 提供了iLOCK 系統與用戶之間的人機接口，信號員（值班員）通過HMI 向聯鎖機發送控制命令，通過聯鎖機接收現場表示信息，為信號員、值班員提供必要的顯示和語音報警。

2.3 值班員臺子系統（GPC）

對于較大的車站（一般為25 組道岔以上車站）根據用戶需要設置值班員臺，GPC 的顯示界面與HMI 完全相同，但是沒有操作功能。

2.4 診斷維護子系統（SDM）

主要完成系統維護及接口設備監測的功能。SDM 由一臺工業控制計算機、彩色顯示器及激光打印機組成。接收聯鎖處理子系統的系統診斷信息、輸入/輸出信息、指定參數追蹤信息、站場顯示、歷史回放、記錄關鍵操作和表示信息等，完成系統維護及接口設備狀態的記錄、診斷功能。

2.5 冗余網絡子系統（RNET）

基于高速交換機的以太網冗余網絡結構，進一步加強了網絡系統的可靠性。各通過網絡通信的子系統均安裝有兩塊以太網接口卡，將其接入冗余網絡，一條網絡故障，各子系統可以自動通過另一條網絡通信，并在SDM 子系統中提出故障診斷信息，便于及時維護。

2.6 電源子系統(PWR)

為了保證聯鎖系統安全穩定工作，聯鎖系統要求信號電源屏單獨提供三路經隔離變壓器和UPS 整流凈化后的單相交流220V 電源，作為系統配電箱輸入，經過配電箱再分配給各個子系統。在客專線路，聯鎖系統本身的UPS 取消了，都有信號專用UPS 集中保證。

3 C3 客專下聯鎖系統設置方案

3.1 單站聯鎖方案

在客運專線每站單設一套iLOCK型計算機聯鎖系統。聯鎖系統通過通信模塊接入外部安全數據網，與RBC、列控中心、鄰站聯鎖等安全設備接口。引入安全數據網，并通過其同其他設備相連，實現計算機聯鎖車站間、列控中心、閉塞中心以及車地間各種信息的傳輸和相互間的聯鎖控制，從而來保證列車高速運行的安全。這也是C3 客專線計算機聯鎖同普速線路計算機聯鎖最大的區別。

3.2 區域聯鎖方案

區域聯鎖：即在車站計算機聯鎖基礎上結合網絡安全傳輸等技術發展的網絡化、智能化、集成化的信號控制系統，將整個控制區域視為一個車站，使用一套聯鎖機完成地理位置不同的多個車站的聯鎖邏輯運算和集中控制，實現車站聯鎖、區間閉塞和站間聯系的一體化控制。目前在我國C3 客專線路上主要是對一些線路所設備采取區域聯鎖控制方式。在iLOCK 型聯鎖中，采用區域聯鎖中心站IPS 和子站IPS 分層邏輯結構時，中心站IPS 的聯鎖運算和輸入輸出板的邏輯控制交由兩組熱備冗余的VLE 板來完成，子站IPS 則接收來自中心站的控制命令，實施采集和驅動的控制。區域聯鎖通過中心站IPS 的通信模塊接入外部安全網，與RBC、列控中心、鄰站聯鎖等安全設備接口。其結構如圖1。

圖1 區域聯鎖結構

4 iLOCK 型計算機聯鎖系統與其他系統的接口

在C3 客專下，計算機聯鎖設備需要與無線閉塞中心（RBC）、車站列控中心（TCC）、分散自律調度集中（CTC）、鄰站計算機聯鎖、微機監測（CSM）等系統進行通信，參見圖2。

圖2 聯鎖系統與其他系統聯接框圖

4.1 與無線閉塞中心（RBC）系統接口

在新建的滬杭客專設置了2 個RBC，兩個RBC 管轄范圍鄰接的車站，其計算機聯鎖系統要與兩個RBC 都建立通信，如圖3 所示。

圖3 聯鎖系統與RBC 接口示意圖

聯鎖系統通過DVCOM 板與RBC系統實現安全、冗余的網絡通信接口。

CBI 傳送給RBC 的信息包括以下內容：

SAM:CBI 發送至RBC 的進路信息，進路被鎖閉后發送SAM，EMAM: CBI 向RBC 發送緊急區信息，RBC 傳送給CBI的信息。

TIM: RBC 向CBI 發送的信號授權對象消息。

4.2 與列控中心系統接口

聯鎖系統通過DVCOM 板與列控中心系統實現安全、冗余的網絡通信接口。聯鎖系統給車站列控中心發送區間方向控制命令和進路信息、進站信號機斷絲信息、信號機調車狀態。列控中心給聯鎖系統提供區間方向表示信息、閉塞分區狀態、信號降級顯示、離去區段防護信號機紅燈斷絲、災害防護等信息。

4.3 與鄰站聯鎖系統接口

iLOCK 聯鎖系統通過VLE 板與相鄰iLOCK 系統實現安全、冗余的網絡通信接口，與相鄰其它廠家聯鎖系統通過DVCOM 板實現安全、冗余的網絡通信。與相鄰聯鎖站間通信的內容主要是區間軌、接近軌等信息。

4.4 與CTC 系統接口

聯鎖系統與CTC 系統的接口是通過上位機HMI 與車站自律機進行交叉互聯來實現的，其硬件連接方式如圖4所示，采用標準接口。

圖4 聯鎖系統與CTC 系統接口示意圖

聯鎖系統為CTC 提供所需的站場表示及報警信息，并接收CTC 下發的控制命令信息。

4.5 與集中監測（CSM）系統接口

聯鎖系統與微機監測系統的接口由診斷維護（SDM）子系統通過串口轉網絡方式實現，為CSM 系統提供所需的站場表示及報警信息。

iLOCK 型計算機聯鎖在同上述五個系統的連接中，CTC 和集中監測室通過串口方式相連的，列控中心、RBC、鄰站聯鎖等都是通過安全數據網相連的。關于安全數據網，本文不作介紹。

以上就是本人對CTCS-3 客運專線采用的iLOCK 型計算機聯鎖系統的認識。