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DS6-K5B 型 计算机联锁系统 技术介绍. 概述. DS6-K5B 型计算机联锁是我院与日本京三制作所联合开发的一套用于车站信号联锁控制的系统。 该系统的核心硬件联锁机和输入输出电路采用京三公司的 K5B 型产品。该产品所有涉及到安全信息处理和传输的部件均按照 “ 故障 - 安全 ” 原则采取了 2 重系结构设计。 该系统联锁软件通过了铁道部计算机联锁检测中心检测。 DS6-K5B 系统的安全性能通过日本铁道综合技术所认证和日本运输省认证，达到铁路信号控制系统的安全性要求。
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DS6-K5B型 计算机联锁系统 技术介绍
概述 DS6-K5B型计算机联锁是我院与日本京三制作所联合开发的一套用于车站信号联锁控制的系统。 该系统的核心硬件联锁机和输入输出电路采用京三公司的K5B型产品。该产品所有涉及到安全信息处理和传输的部件均按照“故障-安全”原则采取了2重系结构设计。 该系统联锁软件通过了铁道部计算机联锁检测中心检测。 DS6-K5B系统的安全性能通过日本铁道综合技术所认证和日本运输省认证，达到铁路信号控制系统的安全性要求。 K5B系统在日本铁路得到广泛的使用。在中国，京三公司最早在济南局周村站开通K5系统以来已使用近十年，无任何故障，其优异表现受到用户的高度评价。
主要特点 联锁处理部件采取双CPU共用时钟，对数据母线信号执行同步比较，发生错误时使输出倒向安全。具备了“故障-安全”性能。联锁2重系为主从式冗余工作方式，通过高速通道进行数据交换，保证2重系同步运行，可实现不间断切换。 输入输出电路采用京三公司生产的电子终端，电路为2重系并行工作，具有“故障-安全”性能。输入输出均采取静态方式，省去了“静态-动态”变换电路，简化继电器接口电路设计。 系统内各微机之间的通信全部通过光缆连接，传输距离远，抗干扰能力和防雷性能强，保证系统具有高的运行稳定性,并具有区域联锁功能。
系统组成 DS6-K5B计算机联锁系统由六个部分组成： • 控制台 • 电务维护台 • 联锁机 • 输入输出接口（电子终端，ET-PIO） • 电务维修机 • 电源
控制台 控制台由控显双机和车站值班员办理行车作业的操作和显示设备组成。操作设备可以选择按钮操纵盘、鼠标或数字化仪。显示设备可选用图形显示器或单元式表示盘。 采用单元控制台时可选用京三生产的高可靠性MMIF电路完成按钮采集和表示驱动。MMIF电路采用双重系并行工作，可以实现系统不间断运行的情况下，带电拔插维护。 每一台控显机内安装了两个采用光缆连接的串行通信接口板，用于同联锁机的2重系通信。控显双机的工作方式为双机热备，无扰切换。控显机转换箱用于控制台操作显示设备与控显双机之间的转换。 控显机配备专用CTC通信接口，具有与分散自律型调度集中系统结合的功能。
维护台 电务维护台设备包括：监测机、键盘、显示器、打印机。监测机内安装两个采用光缆连接串行通信接口板，用于与联锁机2重系通信，从联锁双机取得联锁系统维护信息。 监测机通过串行通信接口可从微机监测前置机取得模拟量检测信息。 电务维护人员可以通过键盘，显示器，打印机查询或打印输出各类监测信息。 监测机通过通信接口可以与DMIS等其它系统结合，监测机还具有远程监测和维护的功能。
联锁机 联锁机由2重系组成，以主从方式并行运行。每一系采用故障-安全的双CPU处理器，两系之间通过并行接口（FIFO）建立的高速通道交换信息，实现2重系的同步和切换。 联锁机每一系通过FSD486(或FSIO)各用一对光缆经过光分路器与控显双机相连，使联锁的每一系都能够分别与两台控显机通信。联锁机每一系用一对光缆分别与监测机的两个光通信接口相连，联锁机每一系的维护信息分别送到监测机。 联锁机每一系有5个连接电子终端的通信接口（IF486或FSIO），每个通信接口最多可连接三个电子终端机架。 联锁机主、从系各自执行全部处理功能。 联锁机主系在每个处理周期的启始时刻向从系发出同步信号，令从系与主系保持周期同步。 联锁机主、从系交换处理结果。从系取与主系一致的结果输出。
总线比较FSP故障安全处理 总线比较器以时钟为单位，对双重CPU的处理经过、处理结果进行对照检查，可以做到对CPU及周边器件故障，在最短的时间内（即一个CPU时钟周期内）最及时的发现，通过屏蔽对外输出或停止CPU动作，使安全得到最有效的保证。
联锁机的安全保证机制 处理器以一定的周期执行所有的处理，必要的硬件资源在规定的周期内会全部被访问到，对外部的输入和输出在规定的周期内全部进行更新。软件在执行过程中将输出交变的定时监视信号WDT和检查信号CHK，标志所有处理是按照规定周期正确执行。WDT信号接受故障-安全驱动电路（FSD）的监视。 故障-安全驱动电路对总线比较器输出的交变信号和WDT交变信号进行监视，当有一方停止变化时，将从物理上（切断输出电路的电源）屏蔽对外输出。 设计了软件诊断程序。对总线比较器检查不到的部分（如未使用到的内存等），实现故障-安全功能，并对冗余系统管理用到的特定的硬件资源进行诊断监视。 系统的两重系之间，通过专门设计的信息交换通道，进行同步信息交换，实现两重系同步运行。当一系发生故障时停止工作，输出倒向安全侧，另一系自动接替工作，保证系统连续不间断地运行。
电子终端（ET-PIO） 输入输出接口称为电子终端（Electronic Terminal）。 电子终端是采用故障-安全型双CPU（FSCPU）构成的智能控制器。电子终端的输出电路按故障倒向安全的原则设计，输入采集电路通过有效的自检测功能，能够检测出输入电路的故障，保证输入信息的安全性。因此输出驱动和输入采集均采用静态方式，直接驱动安全型继电器。简化接口电路设计，方便系统维护。 电子终端也是2重系结构，安装在ET机笼内。每个ET机笼内安装一对ET LINE通信模块，并用二根两芯光缆与联锁2系的TLIO(或F107P)接口的一个ET NET线路连接。每个ET机笼内可安装五对电子终端(ET-PIO)，每个电子终端带有32路输入和32路输出。联锁机IF486(或FSIO)接口最多可连接五个ET NET线路，每个ET NET线路最多可以连接三个ET机笼。
电子终端安全逻辑 • 电子终端的每块电路板都是智能的,控制是分散独立的。 • 每一系的每个电路板上都设有双CPU的故障安全处理器，完成对本板的输入输出数据的安全处理和对本板电路的故障检测。 • ET-PIO输出电路的故障安全保证通过FSD对输出数据进行处理。 • 每一路输出发出动态和静态两种输出信号。CHK1检查静态输出，CHK2检查动态输出。 • 动态输出通过FSD控制输出检查继电器（ROR）。
电子终端的安全通信 联锁机二重系的输出均发送给电子终端，电子终端每一系的输入都发送给联锁机的二重系。这种冗余的连接方式保证任何一部分的单系发生故障，系统都能正常运行。既保证故障-安全性又具有高可靠性。 安全信息传送具有正/反码两次传送、CRC校验、标志码检查等故障安全保证机制，发现任何一项错误，丢弃本周期的信息。2个周期没有接受正确信息，给出警告信息。4个周期没有接收正确信息，全部信息按安全侧处理。
电源系统 DS6-K5B计算机系统要求信号电源屏经隔离变压器单独提供一路单相交流220V电源。从电源屏来的220V电源送到DS6-K5B的电源柜，经过UPS后向计算机设备供电。 控显机、监测机及控制台显示器等设备使用UPS输出的220V电源。系统电源采用两台2000VA或3000VA的UPS热备冗余供电，任意一台故障自动切换，系统不受影响。 DS6-K5B的联锁机和ET-PIO采用两路直流24V电源供电。第一路称为逻辑24V电源（L24），此电源经DS6-K5B内部的DC-DC变换，产生逻辑电路工作所需的5V电源。第二路称为接口24V电源（I24）。供输出接口驱动继电器和输入接口采集继电器状态使用。每一路电源均设两台并联热备工作，共有四台24V电源。
DS6-K5B区域计算机联锁的特点 整个控制区域只要在中心站设一套联锁主机，控制操作与联锁逻辑运算集中在中心站完成，其它车站不设联锁机和控制台，只设电子终端。集中联锁逻辑部与各站电子终端间采用光纤构成的安全局域网连接，传输信息高速、安全、可靠，而且不需另设专用传输设备。 在区域联锁的控制范围内，不需要另设站间闭塞或场间联系电路，实现车站区间一体化，进一步提高安全保障性能。 集中控制和调度，全面掌握全线列车运行和车站应用状态，合理指挥行车，保证列车安全、正点运营，并能提高列车通过能力。平时车站不需办理行车作业，从而能够节省人力。 配备设备监视装置，在中心站能自动监测、记录全线内设备的运用情况，能迅速完成故障定位和故障排除。 车站只设电子终端和接口设备，不需要整套联锁装置，另外可大量节省室外联系电缆，可以降低工程总投资。
物理结构的优点 DS6-K5B系统的联锁机架采用悬浮式结构，联锁机与系统其他部分的连接全部采用光缆，实现完全电气隔离。对设备安装制定具体的隔离措施。例如联锁机架和电子终端机架在机柜上安装必须采取绝缘隔离等。这些设计，有利于增强系统的抗干扰能力，增强系统可靠性，提高防雷性能。
联锁机的同步切换 DS6-K5B联锁机的二重系安装在一个机架的同一个底板上，双机信息交换通过底板高速通道实现，不需要经过外部的电缆连接。双机切换由CPU板内的安全电路实现，不另设独立的切换电路。二重系之间没有经过外部连接的通道。从而保证了双机切换控制的高安全性和高可靠性。 DS6-K5B系统采用的无接点控制切换和通过机架内部高速通道保持同步的方法，确保了系统的高安全性和高可靠性。
电子终端的可扩充性和可维护性 DS6-K5B每个电路板通过光电隔离的通信链路与联锁机进行通信,并且每一块PIO板都设有专用的保险。因此，任何一个电路板的故障不影响其他电路板工作。机架扩展也是通过光纤连接实现扩展，可靠性不受影响。 DS6-K5B每个电路板上设有电源开关，可以单独断电，实现机架不停电的情况下拔插电路板，进行更换维修。 DS6-K5B二重系的电路板并列插在同一机架上，对外的并联连接通过底板的印制电路实现，避免外部连接接插件和连接电缆对系统可靠性的影响。
控显 A 机 控显 B 机 监测机 正 常 运 行 情 联锁 Ⅰ 系 联锁 Ⅱ 系 况 ET - PIO TCP / IP 控显 A 机 控显 B 机 测试设备 模拟机 现 场 测 试 情 联锁 Ⅰ 系 联锁 Ⅱ 系 况 ET - PIO 现场测试方法 使用控显备机进行测试操作设备，监测机作为电子终端模拟机模拟输入/输出，并通过TCP/IP与测试设备连接，完成现场联锁软件测试。 现场测试时断开被测联锁机与电子终端、控显主机之间的光缆连接，即可进行测试。
系统开发合作过程 京三的K5型系统1996年在济南局周村站开通，同年通过铁道部审查。此后，在济南局先后开通了禹城和湖田两站，设备的运用效果达到厂家承诺的水平，得到用户的高度评价。 从1999年初开始，研究设计院分别同京三和日信两家公司进行技术交流，研讨联合开发的问题。 2000年6月，铁道部运输局基础部领导带队赴日，以对等的方式考察京三和日信两家公司，重点考察项目是计算机联锁产品。设计院派两人随队参加考察。考察结果，综合各方面因素认为，京三的技术和设备有优势。 2000年11月，研究设计院与京三签订合作协议。正式开展DS6-K5B的研制。K5B型是K5型的升级产品。
系统运用业绩 DS6-K5B计算机联锁系统自2001年7月3日在兰州局陇西站首次开通以来，先后又在济南、广州、昆明、呼和浩特、沈阳、武汉、兰州、西安、上海、南昌等局开通了近200个车站，其中包括京沪线、胶济线、广深线、西合线、沪昆线等重要干线、大型客运站和编组站。 2005年和2007年分别开通了集-贲线和成都北两个大型的区域联锁系统.
