WBS-C站間安全信息傳輸系統的維護

曹艾民 王軍

WBS-C站間安全信息傳輸系統的維護

曹艾民 王軍

集通線復線改造采用WBS-C站間安全信息傳輸系統，信息傳輸采用光纜代替電纜，使站間信息傳輸性能更加穩定、安全，拓展面更加廣闊、便捷，為此介紹站間安全信息傳輸系統構成、工作原理，總結系統日常維護的注意事項。

站間安全信息;光傳輸;安全

WBS-C站間安全信息傳輸系統于2008年通過了歐洲SIL4級安全認證，技術標準在國內處于領先地位。該系統在硬件上采用二乘二取二技術來保證信息的安全傳輸;軟件上采用了自檢、差異性比較、安全編碼和動態編碼等技術來保證軟件通信的安全性;傳輸上采用冗余光纖保證傳輸的高可靠性。站間安全信息傳輸系統屬于新技術，已在國內多條鐵路線運用。集通線的復線改造中，就采用了WBS-C站間安全信息傳輸系統，代替傳統的站聯電纜，運用2年來，系統安全性、可靠性有了較大提高。

圖1 WBS-C站間安全信息傳輸系統結構圖

1 系統構成

WBS-C站間安全信息傳輸系統是由完全相同的兩系及系間切換模塊構成的二乘二取二系統，兩系互為冗余，每系都可單獨完成設備的全部功能。單系設備由電源子系統、CPU子系統、I/O子系統和光通信子系統組成。如圖1所示。

電源子系統:采用高品質的電源模塊，以提供持續穩定的電源。每系都有一套單獨的電源子系統。

CPU子系統:由智能容錯計算機組成。CPU子系統主要作為系統軟件的載體與本系統其他部分進行通信完成數據交互。CPU子系統由智能容錯計算機組成一個二取二的組合式安全冗余的系統結構，2個微處理器相互通信進行差異比較，保證了系統軟件邏輯運算的安全性。

I/O子系統:由一系列的采集板和驅動板組成，與CPU子系統進行通信。I/O子系統的功能是完成數據的安全采集和輸出，即將安全采集到的數據傳輸給CPU子系統進行安全運算，并將確認正確的運算結果安全輸出。采集板選用二取二智能采集模塊，驅動板選用二取二智能輸出模塊。

光通信子系統:只有在本系處于工作主系的狀態下，才啟用該子系統的功能。當本系處于主系時，光通信子系統主要完成信息的轉換，將CPU子系統中發送過來的數據由RS-422電平信號轉化為光信號通過光纖發送到遠端站，并將對方站發送過來的光信號轉化為RS-422電平信號發送給CPU子系統，實現信息的安全傳輸。光通信采用雙光纖冗余保證該系統的可用性，并且CPU子系統對即將發送給光通信子系統的串口數據進行了二取二比較，保證了數據的可靠性。

系統設備主要由柜面板、切換盒、Ⅰ和Ⅱ系機籠、二系互相獨立的電源構成。系統軟件設計嚴格遵循歐洲標準EN50128規定的軟件生命周期，制定并遵循統一的編碼標準。軟件編碼做到模塊化、結構化、標準化;建立完善的測試系統，對軟件進行詳細全面的測試。

傳輸部分設計參照歐洲標準EN50159-1:2001 (鐵路應用——通信、信號和處理系統:封閉式傳輸系統中與安全相關的通信)要求設計。

2 工作原理

WBS-C站間安全信息傳輸系統由二乘二取二的邏輯運算單元構成，保證了其安全運算，通過CAN網絡實現了與二乘二取二的I/O部分連接，完成安全采集以及安全控制驅動，并經過高速可靠的光纖傳輸安全通道與遠端系統進行連接，最終實現了遠距離的安全通信。

邏輯運算單元具有智能容錯能力，2個邏輯運算單元可以同時通過CAN總線收到采集板卡返回的采集信息，邏輯運算單元分別比較自己和對方采集的數據一致后，才能作為應用邏輯的基礎數據。采集板卡通過正反碼的方式與邏輯運算單元進行通信。邏輯運算單元進行邏輯運算后，將輸出命令以正反碼的方式通知給驅動板卡。驅動板只有收到2個邏輯運算單元發來的正反碼的命令，且比較正反碼命令一致后，才輸出;否則輸出安全態。

系統采用二乘二的結構，分別稱之為Ⅰ系、Ⅱ系，兩系互為冗余。兩系同時進行邏輯應用計算，當工作系出現故障時，由備系自動接替主系的工作，故障系進入待修復狀態，不會影響設備的正常運行。為保證系統的高可用性，所有模塊包括通信通道均是采取了冗余方法進行設計的，因此任何一個模塊的故障均不會影響系統的正常運行。

WBS-C站間安全信息傳輸系統取代原四線制方向電路，完成改方控制功能，改方操作及表示與原有四線制方向電路的操作及表示完全一致;站間傳輸采用光纖代替電纜，提高通信的可靠性，降低鋪設電纜成本及增加站聯傳輸條件時的二次施工成本。

3 系統維護

3.1 日常維護

電務人員每日應至少一次按如下程序巡視設備的工作狀態并進行記錄。

3.1.1 設備運行狀態

設備正常運行時，一系為主系(電源燈、運行燈、工作燈均亮)，另一系為備系(電源燈、運行燈亮，工作燈滅)，如圖2所示。若主系故障，自動切換到備系工作，如圖3所示。支持人為手動切系(擰動切換開關，往左為切換到Ⅰ系，往右為切換到Ⅱ系，非特殊情況勿操作)。

主系設備故障或光纖通道中斷導致自動切系，巡檢時若發現主備系切換，需確認是否有人手動切系。若設備狀態與上述狀態均不一致，需要立即與廠家聯系。

3.1.2 站間光纖通信狀態

圖4 切換盒正視圖

切換盒指示燈顯示站間光纖通信狀態，COM1與COM2對應單獨光纖通道，互為冗余。其中“X”表示與下行車站光纖通道連接，“S”表示與上行車站光纖通道連接。切換盒正視圖如圖4所示。站間光纖通信正常時，PWR常亮紅燈，TX(發送燈)閃爍綠燈，RX(接收燈)閃爍綠燈。PWR紅燈常亮，表示光電轉換裝置供電正常;設備正常工作時，TX(發送燈)一直閃爍綠燈，與通道連接是否正常無關;只有當通道連接正常，接收到對方站數據時RX(接收燈)才會閃爍綠燈。巡檢時若發現切換盒指示燈與上述狀態不一致應及時與廠家聯系。

3.1.3 板卡狀態

設備正常運行時，所有板卡狀態如下。

WBS·Y(電源板):(+5V)指示燈亮紅燈，(+12V)指示燈亮紅燈，(－12V)指示燈亮紅燈。

WBS·KT(擴展通信板):PWR燈亮紅燈，RUN燈閃紅燈，TX(5、6、7、8)燈滅燈，RX (5、6、7、8)燈滅燈;主系的TX(1、2、3、4)燈閃紅燈，RX(1、2、3、4)燈閃綠燈;備系的TX(1、2、3、4)燈閃紅燈，RX(1、2、3、4)燈滅燈。

WBS·T(通信板):PWR燈亮紅燈，TX、RX燈閃紅燈。

WBS·C(采集板):RUN(運行)燈閃綠燈，ERR(錯誤)燈滅燈，CAN(通信)燈A閃綠燈，CAN(通信)燈B滅燈，COM燈閃綠燈，Ⅰ(+5V)燈、Ⅱ(+24V)燈亮紅燈，采集指示燈(共32路)對應的采集節點閉合時亮紅燈。

WBS·Q(驅動板):RUN燈全閃綠燈，ERR燈全滅，CAN(通信)燈A閃綠燈，CAN(通信)燈B滅燈，COM燈閃綠燈;Ⅰ(+5V)燈、Ⅱ(+24V)燈、Ⅲ(－24V1)燈、Ⅳ(－24V2)燈全亮紅燈，驅動指示燈(共16路)當驅動板有輸出時對應點亮綠燈。

車站，每系3塊采集板，5塊驅動板正常工作;中繼站，每系2塊采集板，3塊驅動板正常工作。設備正常工作時，Ⅰ系與Ⅱ系采集板上采集指示燈狀態完全一致，Ⅰ系從左往右第一塊驅動板上的1、2路驅動指示燈常亮，Ⅱ系從左往右第一塊驅動板上1、3路驅動指示燈常亮，此外，Ⅰ系與Ⅱ系驅動板上驅動指示燈狀態也完全一致。

3.2 緊急情況維護

例如，站間通信中斷導致站間沒有方向。設備正常運行時在聯鎖上突然沒有方向，SN口發車燈或接車燈均不亮時，請檢查切換盒(本站和鄰站) RX指示燈是否均正常，若RX指示燈滅燈，請檢查對應光纖通道是否中斷。

光纖通道中斷修復后，若聯鎖機上仍沒有方向，首先保證區間空閑，即整個區間沒有紅光帶，再確定二站均沒有辦理發車進路，聯鎖恢復常態后，方向便會自動建立。

3.3 板卡更換

所有板卡都不允許熱插拔，更換板卡時需關機后操作。

可直接更換的板卡:WBS·Y(電源板)、WBS·KT(通信擴展板)、WBS·C(采集板)、WBS·Q(驅動板)。

不可直接更換的板卡:WBS·Z(CPU板卡)、WBS·T(通信板卡)、WBS·Z(CPU板卡)。

WBS·Z(CPU板卡):更換板卡之前，須將故障WBS·Z(CPU板卡)的CF卡取出，安裝在備用WBS·Z(CPU板卡)的卡槽內，然后將備用WBS·Z(CPU板卡)插在機柜對應位置上。

WBS·T(通信板卡):更換板卡之前，必須將備用板卡的板卡ID跳線與故障板的設置一致。

4 結束語

雖然WBS-C站間安全信息傳輸系統在安全性能方面比使用站聯電纜提高了一個層次，但在報警監測方面還存在不足，其監測功能還達不到現場信號工的要求。尤其是信號人員不可能每日對所有車站、中繼站進行現場巡視，WBS-C站間安全信息傳輸系統應具備自診斷功能，并傳送到信號集中監測系統，對輸入、輸出的光信息、數據、電源、各主要指示燈、Ⅰ、Ⅱ系狀態等進行實時監控和存儲，并可考慮在機柜前面安裝視頻，達到遠程直觀監測設備運用情況。

［1］潘華清．鐵路信號的發展趨勢［A］．科技資訊，2007

［2］郝苗宇．半自動閉塞通道替代方案探討［J］．鐵道通信信號，2011(11):72.

［3］王毅，魏元玲.TDCS網絡通道閃斷故障分析及排除［J］．鐵道通信信號，2010(1):55.

［4］趙艷，許錦江.TDCS車站設備數據傳輸故障探討［J］．鐵道通信信號，2010(2):55.

WBS-C inter-station security information transmission system was adopted in the double-track renovation engineering of Jining-Tongliao railway．Replacing electrical cable with optical cable can make more stable and more secure performance in inter-station information transmission transmission and enable the extension of information transmission transmission more wide and convenient．The composition and working principle of the system was described and cautions in routine system maintenance are summerized．

Inter-station security information;Optical transmission;Security

曹艾民:集通鐵路(集團)公司技術員010020呼和浩特

王軍:集通鐵路(集團)公司工程師010020呼和浩特

2011-10-21

(責任編輯:諸紅)