TYJL-Ⅱ雙機熱備型計算機聯鎖系統的構建

劉懷昆，徐志霞

（遼寧鐵道職業技術學院，遼寧 錦州 121000）

1 計算機聯鎖系統及組成（TYJL-Ⅱ型）

TYJL-Ⅱ型計算機聯鎖系統的工作方式為雙機熱備冗余式。系統主要由聯鎖機、監控機、控制臺、電務維修機以及執表機5部分組成，結構如圖1所示。控制臺和維修機是單套配置；聯鎖機和執表機為雙機熱備，有2套設備自動切換；監控機也是雙機熱備工作方式[1-2]。雙機熱備中的備用計算機與主用計算機同步工作，共同完成相關命令。備用機可以脫離主機而單獨工作，為鐵路現場修改聯鎖模擬軟件提供了方便。

圖1 TYJL-Ⅱ型計算機聯鎖系統結構框圖

2 車站雙機熱備系統的構建

在TYJL-Ⅱ雙機熱備型計算機聯鎖系統中，有熱備冗余的設備是執表機、聯鎖機以及監控機。舉例站場的下行咽喉站場圖如圖2所示，以它為目標構建了一個雙機熱備型微機聯鎖系統。

圖2 舉例站場的下行咽喉

因為選取的舉例站場的規模較小，聯鎖機柜的容量足以應付該站的運行要求，所以可以不再設置其他機柜。整個系統的構成包括監控機、車站控制臺、聯鎖機以及維修機。

構建控制臺時，采用鼠標控制臺。控制臺上應包含站場圖、表示燈/光帶以及各種功能性的按鈕。控制臺是用來操作控制和顯示車列運行的部分，操作命令和顯示的數據都通過專用的屏蔽電纜經過切換板與監控機連接通信。控制臺的人機界面可用C語言來編寫，主要處理按鈕命令、進路選取、顯示、記錄、存儲以及打印操作信息等工作[3-4]。

與TYJL-Ⅱ型計算機聯鎖系統的監控機相比，舉例站場聯鎖系統的監控機只是將其主機板CPU改換成一般微機使用的CPU，采用2個RS-485串行通信接口而不是TYJL-Ⅱ的RS-232串口。監控機的軟件使用VB語言編寫，在Windows系統下運行，相關數據、圖像以及鏈表都由CAD直接生成。此系統的程序和數據處于完全分開狀態，對于不同的車站，程序是通用的，但數據是各自站場單獨所有的。

聯鎖機柜采用Ⅱ型是指同時安裝A、B兩套聯鎖系統，并放置在一個機柜里。每一套聯鎖機由聯鎖機箱和智能I/O機箱組成。聯鎖機箱采用APCI5096型CPU板替換TYJL-Ⅱ的APCI5093型CPU板。ARCNET通信板照常采用APCI5656型號，另外還有一塊電源板和一塊比較板。

新構建的聯鎖系統不對電務維修機、接口系統、電源以及應急盤4大部分做太大改動，只是在TYJL-Ⅱ系統中將其與I/O板的連接改為與智能I/O母板的連接。車站的信息流程如圖3所示。

圖3 車站信息流程圖

3 舉例站場的熱備切換

舉例站場中有雙機熱備的部分是監控機、聯鎖機以及采集驅動的輸出，下面分析這3部分的熱備是如何進行切換的。要進行雙機熱備的切換要先構成一個完整的雙機備用體系。對于一般的控制系統，最少要保證它的顯示和控制界面及最終執行命令的界面具有唯一性和一致性，確保系統的界面處于同一套系統而不會引起混亂。因此，一個完整的雙機備用體系至少在這兩個界面上會有切換控制。

在舉例站場的聯鎖系統中，雙機熱備的關鍵部分是智能I/O板的采集數據輸出通道、聯鎖機與監控機通信的聯鎖總線以及控制顯示和命令界面的命令通道。系統的切換控制針對這3個關鍵部分。

3.1 監控機的切換

每臺監控機都與主備聯鎖機有通信，但僅有一臺監控機與控制臺連接，且監控機主要負責的是通信和記錄存儲的功能，因此監控機的切換是切換控制臺與監控機的連接。

3.2 聯鎖機的切換

作為整個聯鎖系統的核心，聯鎖機有兩種切換方式：一種是自動切換方式，另一種是人工切換方式。從優先級來說，人工切換高于自動切換。當系統處于自動切換模式時，要用手柄把切換轉換到自動位置。這種情況下，系統會根據故障檢測結果自動切換。當檢測到下列情況時，會自動進行熱備切換。

主用機按約定時間會定時給備用機發送一段數據，此段數據主要是主機發出的控制命令，備用機接收到該段信息后進行比較。如果數據一致，則備用機投入備用狀態，此時雙機處于熱備且同步工作狀態；如果數據不一樣且主用機的數據命令多于備用機命令，備用機會自動脫機，呼叫工作人員，等待工作人員查原因、處理故障，一切正常時再投入使用；如果發現備用機數據命令多于主用機，說明主機出現故障，此時系統會停止工作，備用機自動變成主機，繼續完成主機的使命，并向鐵路現場信號設備發送命令，原先的主機則進入脫機狀態。

主用機和備用機間的通信靠備用機主動向主用機發送。如果通信出現中斷，這時有兩種情況需要仔細判斷。第一種情況是主用機沒有應答，出現死機；第二種情況是連接主備機之間的通信線路出現故障，導致通信中斷，此時主備機之間不能互通信息，備機會自認為是主機出現故障，從而自動出發切換電路，這時備機變成主機。系統也有自動診斷功能，當正在運行的系統自身發現主用機有故障時，直接聯系備機進行切換。聯鎖機在進行切換時用到的電路如圖4所示。

圖4 熱備切換電路

圖4中有兩個繼電器AQHJ和BQHJ，分別稱之為A機熱備切換繼電器和B機熱備切換繼電器，都設置在切換控制電路中。兩個繼電器的型號均為無極1 700型繼電器，平時都處于落下狀態，只有需要切換時才勵磁吸起，分別由聯鎖A機和聯鎖B機第一塊驅動板的第二、三位輸出的切換控制命令控制驅動。

正常情況下，兩個切換繼電器都處于落下的狀態。其中，A機就是工作機，屬于主機。發生A機故障的情況時，A機會自動告訴B機進行切換，這時B機就會工作，使自己的切換繼電器被吸起，從而切斷LQHJ的自閉電路，B機的切換繼電器落下，從而將連線連至B機，B機成為工作機。這個轉換過程完全結束后，B機的切換繼電器就會落下，LQHJ還是保持在落下狀態。同理，當B機出現故障時，這時是由B機告知A機進行故障切換，A機變成工作機，控制切換電路，使相應的繼電器吸起。

當系統開機時，LQHJ處于落下狀態，這是因為兩機的切換繼電器都還處于落下狀態，因此LQHJ還沒有吸起。此時若要進行A、B機間的切換，需要使用切換手柄進行人工切換。切換電路如圖5所示，這時需要工作人員通過轉換手柄實現切換。

圖5 切換電路

切換手柄的位置決定切換方式。當轉到“A”位時，SBAJ繼電器就會勵磁吸起，此時會接通LQHJ繼電器的勵磁電路。LQHJ繼電器吸起后，LA2QHJ、LB2QHJ、LA1QHJ以及LB1QHJ這4個繼電器會依次吸起，通過LA1QHJ和LB1QHJ繼電器的前接點將聯鎖A機與A總線進行連接，同時聯鎖B機也與B總線建立連接，A、B機的關系確定。當切換手柄QHSB轉到“B”位時，SBBJ繼電器勵磁會吸起，切斷LQHJ繼電器的勵磁電路，使LA2QHJ、LB2QHJ、LA1QHJ以及LB1QHJ這4個繼電器一個一個落下，通過LA1QHJ和LB1QHJ繼電器的后接點將聯鎖A機與B總線進行連接，同時聯鎖B機與A總線建立連接。這樣B機為工作機，A機為備用機。聯鎖機切換電路如圖6所示。

圖6 聯鎖機切換電路

4 結 論

構建的TYJL-Ⅱ雙機熱備型計算機聯鎖系統，具備造價便宜、占地面小、結構簡單、便于維護以及高安全性和可靠性等優點，但因為數據處理花費時間較長且熱備切換時間較長等，目前僅適用于信息處理量不大且車輛流量較少的小型站場。雖然系統現在的應用范圍還有待擴展，但隨著計算機技術的發展和CPU處理速度的提高，該系統有望適用于大型站場和更復雜的車輛運行調度。