北京和利时系统工程有限公司

1．高炉站概况

    邢钢高炉站微机联锁系统室内外工程为北京和利时公司总承包，联锁系统采用设备为和利时公司HS2000 VSI三取二信号计算机联锁系统，监测系统采用SmartPro RSS微机监测系统，集成调度监督系统和电视监控系统。符合铁道部TB 10007-99《铁路信号设计规范》、TB/T3027-2002《计算机联锁技术条件》、TB1774-86《继电式电气集中联锁技术条件》、TB/T 2496-2000《信号微机监测系统技术条件》。

该联锁区范围内共有联锁道岔20组，36架信号机，36个轨道区段，4个道口。

2．高炉站综合监控系统设备组成：

 2.1 联锁设备：铁路信号采用HS2000 VSI三取二容错计算机联锁系统一套，主机柜1台。

 2.2 电源设备：微机联锁中站电源屏一套3屏组，10KVA。

 2.3 接口设备：接口柜3台。

 2.4 操作员站：CRT站场监视器1台，其中1台备用，站场控制用专用工业键盘、鼠标、轨迹球。

 2.5 调度监督系统设备一套

 2.6 监测站：含历史站及电务维修站功能，采用SmartPro RSS微机监测系统，包括CRT站场监视器1台，打印机1台及相关操作设备。

 2.7 室内联锁控制设备及网线。

 2.8 室外信号机、电动转辙机、轨道电路，以及电缆网络等。

 2.9 电视监控系统一套，包括3个监控点，集中纳入信号楼统一监视。

3．HS2000 VSI三取二铁路信号计算机联锁系统工作原理

    邢钢高炉站集中联锁区内现场设备状态、道岔的定位或反位状态，信号机的关闭或开放状态，轨道电路区段的空闲或占用状态，道口的状态信息经过信息通道电缆线路，送至相应的接口柜中，接口柜的接口电路将上述信息经电气转换后用双断法送入处于工作状态的三取二容错计算机，计算机则对上述信息进行逻辑运算，处理后在CRT屏幕上显示出来，供信号值班员随时清楚的了解掌握现场情况。当信号值班员需要排列进路或进行其他操作时，用键盘或鼠标将操作命令送入三取二容错计算机，计算机对操作命令进行分析判断及逻辑运算并确认可以执行时，则发出控制命令，该命令经接口柜和信息通道送到现场并被执行。被控设备动作之后的新状态又送至CRT上显示出来，当三取二容错计算机逻辑运算认为条件不满足时，则不执行，并在CRT屏幕上给出相应原因提示。

    HS2000 VSI系统具有多层结构，各功能层通讯通过标准接口，调度及操作部分设备属于非安全设备，联锁控制及室外部分设备属于安全设备。

3.1.1 联锁功能:

  能全部完成铁道部《计算机联锁技术条件》的联锁功能，主要包括下述功能：

- 可办理全站列车进路、调车进路及迂回进路。具备调车中途折返、站间联系以及道口自动通知等功能。? 在设备故障时还可办理引导进路及引导总锁闭。

- 采用始终端两点办理方式。调车进路可一次办理由几条基本进路构成的长进路，也可逐条分段办理。?

- 属于敌对进路的信号，不能同时开放。只有检查了进路中所有轨道区段空闲、有关道岔位置全部正确且已锁闭在规定位置上、敌对关系照查无误时，信号才能开放。?

- 具有信号正常关闭功能、特殊关闭功能、防止自动重复开放信号功能及人工重复开放功能。?

- 具有进路自动解锁、中途返回解锁、取消进路解锁、人工解锁进路及故障解锁进路。?
- 具有信号单独操作功能。?

 3.1.2 显示及操作功能

    在CRT中间部分显示站场平面图。平时，站场线路显示兰色，当进路选通并锁闭后，进路上的兰色光带变为白色，有车占用的区段为红色。道岔在定位或反位时，岔尖分别接通其对应的开通位置，道岔在转换过程中处于四开位置时，岔尖断开，挤岔时岔尖断开处出现红色箭头，同时道岔名称闪烁，道岔单独锁闭时，道岔名称用亮色显示。信号开放时，信号机按开放的颜色显示，灯泡断丝时，信号机名称红色闪烁。平面图中还显示各种照查关系。

    操作采用两点方式，如进路办理采用始终端方式。

 3.1.3 报警功能

    在CRT屏幕上方设立报警窗口，所有设备报警状态被及时反映到报警窗口，同时伴有语音报警。报警内容包括：道岔挤岔、信号机灯丝断丝、主灯丝断丝、熔丝断丝、设备故障等。

 3.1.4 其它功能

    可实现6502电气集中很难实现的一些其它功能，如对区间和站内道口的控制与表示功能。

 3.1.5 软件系统

    HS2000 VSI三取二容错计算机联锁系统采用安全的双软件结构。即上位机中，执行组态软件，下位机中执行联锁软件。上位机中执行组态软件的优点是：组态软件是根据铁路信号各种相互关联（指信号、道岔、轨道区段等）通过逻辑关联表达出来，做成通用的组态软件，不管信号条件如何变化，组态软件均可实现控制，即把铁路信号的各个单体用软件编制为标准控件，如同6502的组合电路图，通过编译来完成与联锁程序之间的连接，并自动生成I/O点分配表及联锁表，人工进行核对，亦可修改。站场变化时I/O点需人工进行分配。

    上位机（操作员站）执行组态软件，生成操作员站程序；

    下位机（联锁机）执行联锁软件采用三取二容错技术。

    上位机中执行组态软件的优点是该程序可以识别操作。步骤正确与否，联锁表中有的进路是可办的、命令是可以下发到联锁机去的，没有的就不发，并提示错误办理，错误命令均可滤掉。其他操作雷同。对I/O点亦是一一对位的，不会出现张冠李戴现象，这种双软件的配置，可以确保安全运行

    当站场改造时，这种双软件配置采用组态方法，就十分方便。站场改造时用户如何修改分三步走。

    第一步，确定站场改造平面图，确定增加哪些东西，去掉哪些东西。第二步，按新的平面图组态（完成CRT画面；完成I/O分配与I/O对照），核对I/O分配及联锁表，用仿真程序办进路进行核对，烧3快EPROM芯片，程序与数据固化在EPROM中，修改时程序是不变的，只是数据变化，所以要重烧。第三步，现场修改好，线接好，即该配的线配好，该拆的线拆除。将烧好的三块芯片换好，时间为二分钟。然后，进行运行考验，即可完成站场的改造。使用起来十分方便，而且快速、正确。使用效率极高，可确保运行的安全。

4． SmartPro RSS铁路信号微机监测系统工作原理

体系结构示意图如下：

一、体系结构示意图如下： 

 4.1 系统构成

    邢钢高炉站监测系统主要由车站机柜、车站监测机、组成，预留与广域网数据传输系统接口。
车站机柜：负责数据的采集、分类和处理，包括机柜、基层网络、主控单元、采集单元、输入输出单元、隔离传感器。

    车站监测机：用于管理和查看所辖车站的数据，对数据进行分类、存储和处理，以人机对话方式查看历史站的所有信息，并能显示通讯网络结构拓扑图及通讯状态，执行控制命令和数据转发，打印监测图形和报表，包括监测主机、监视器、打印机、操作键盘、鼠标、也可以配置专用键盘和轨迹球。

    预留上层网络终端：  可以配置上层网络终端，上级主管部门作为上层网络，以数据终端的方式在车站监测机上登录，连至微机监测网。终端可以拨号或专线方式随时联网。终端具有监视功能，进行人机对话，网络维护管理，查看实时站场和车站数据并作报表汇总等工作。

 4.2 基层网络功能

    SmartPro RSS铁路信号微机监测系统的网络结构是采用MACS SmartPro作为应用系统的平台和环境，采取三层网结构，由管理网、系统网、控制网组成。

    控制网应用于现场控制层，是车站机柜内部控制网络，负责I/O模件与主控单元之间的数据交换。由ProfiBus—DP构成，是用来实现现场控制层主控单元和I/O单元通信，完成实时输入、输出数据传送服务的专用网络系统。

    系统网络由10M/100M高速实时以太网络构成，负责监测机与车站机柜之间的的数据交换、监测机与历史机之间的的数据交换、监测机与上层网络终端间的数据交换；监测机与现场控制站的连接。完成数据下装，监测机与现场控制站之间的实时数据通信。

    管理网络用于企业级的信息管理系统。

 4.3 车站结构

    采用目前国际上流行的现场总线型分布式系统结构（DCS），车站系统目前包括：操作员站、现场控制站、通信控制站。预留系统服务器、工程师站、管理网关接口，可随时接入上层调度监督网络；

    车站系统作为一个车站的集中管理机器，集中处理现场各功能采集模板采集的实时信息，同时又为操作人员提供人机界面。信息的采集和处理则是由采集模板和主控单元完成。采集模板有独立的微处理器并且并联在现场总线上。采集模板之间、采集模板与主控单元、输出模板与主控单元之间通过现场总线进行信息交换。

    现场采用的采集模板为通用采集板，可以采集道岔电流、轨道电压、电源电压、绝缘数值、电源漏电流等信息。采集模板的基本功能：采集与暂存状态量；将状态量预处理后，传送给现场控制站；接受并且执行现场控制站命令。

    对于监测命令的执行由输出模板来完成。

 4.4 软硬件构成

- 专用机柜；

- 主控单元：FM811；

- 电源模块：FM191；

- 有源终端适配器：FM192—TR DP ；

- 智能I/O单元：FM148  ，FM161 ，FM162，FM171  ；

- 继电器选线网络；

- 传感器：轨道用，道岔用，电源屏用，漏电流用，绝缘测试用。

- 硬件环境：CPU Pentium III850，RAM 128M，软驱1.44M，彩色CRT，键盘，鼠标，以太网卡、DP总线，光驱；

- 软件环境：中文WindowsNT4.0 Server（workstaition），SERVICE PACK6；

- 应用软件：MACSTM 系统服务器软件、MACSTM 专用操作员软件、MACSTM 专用打印处理软件、MACSTM 现场控制站专用实时控制软件和I/O单元运行软件、MACSTM 网关专用管理软件，Microsoft Excel。

5．邢钢调度监督系统

    该系统是为实现邢钢铁路运输指挥管理现代化而设计的，是一种多功能行车信息处理系统，具有很高的可靠性、实用性、扩充性，深受邢钢调度指挥人员的欢迎。实际运行情况表明，该系统功能完善，工作状态稳定可靠，各项指标均达到国内先进水平，对提高铁路运输效率，保证行车安全，发挥了显著作用。

 5.1系统特点

  1．建立一个开放、实时、集中、透明的现代化调度指挥管理中心。

  2．建立一个先进的通信、信号、计算机网络、数据传输为一体的现代化信息管理与控制监测系统。

  3．为调度人员和有关领导及时提供丰富的信息和决策依据。

  4．为调度指挥人员提供先进、可靠的调度指挥和处理手段，进一步提高其应急能力。

  5．改善调度人员的工作条件与环境。

  6．先进性——系统设计具有高起点，采用先进并且成熟的技术和产品，使系统在一定时期内保持技术领先性。

  7．可靠性——系统设计具有高可靠性，有多种安全控制措施，能提高系统的容错机制，保证数据信息的安全性。

  8．可用性——提供可靠的数据信息后备及恢复手段，提供系统故障恢复功能，保证系统不间断运行能力，在系统失效时，尽可能减少数据信息的丢失。

  9．开放性——采用符合国际标准和工业标准的开放式系统平台，提供开放环境，以便于使用单位管理员的系统维护。

  10．友好性——应用系统设计充分考虑方便顾客，提供友好的人机界面，方便灵活的使用方法，最大限度地满足顾客需求。

 5.2调度监督系统功能

  5.2.1 实时显示所辖车站站场的各种信息状态, 为行车调度指挥提供实时信息。

    a.列车、调车作业信号的开放、关闭状态。

    b.股道、闭塞分区、接近离去区段、无岔区段的占用及空闲状态。

    c.道岔的锁闭、占用及空闲状态。

    d.进路的锁闭、占用及解锁状态。

    e.道岔表示信息

    f.各种报警信息

    g.各种信息名称及屏幕坐标指示

  5.2.2调度监督系统状态信息变化后，到在显示器上显示出来的响应时间不大于4秒。

  5.2.3调度监督系统具有自检和自诊断以及声音报警功能，当发生通信中断、停电、操作错误或满足预先设置的监视条件等情况时，系统会以声、光、文字等形式报警。

  5.2.4调度监督系统具备联网功能，调度监督系统网络通过标准、通用、灵活和开放的网络通信接口与其他系统互连并实现资源共享和优化。调度监督系统设置的远程访问服务器和网络交换机为远程接入和网间互连提供基本的硬件基础，通用标准的操作系统和网络协议为调度监督系统的扩展和资源共享提供软件基础。

  5.2.5调度监督系统中单个站点因故障停电停用时，该站点的全部表示信息自动取消，在故障清除恢复供电后，该站点能自动启动，恢复显示该站的全部表示信息。

  5.2.6调度监督系统信息的存贮、再现功能，存贮时间大于30天，为故障（事故）处理提供依据。调度监督系统信息主要指本章第1条所指开关量的变化信息。

  5.2.7可选的车次号输入、修改、删除、自动跟踪功能。车次号的信源采用电气集中信号设备和人工修改相结合的方式，实现车次号的跟踪校核、实际列车运行图的自动描绘、列车正点率、早晚点统计、运行自动报点等功能,作为调度监督系统的一个辅助和参考。

  5.2.8可选的计划及实际列车运行图的自动描绘功能。

  5.2.9可选的列车正点率、早晚点统计、运行自动报点等功能。

  5.2.10可选的记忆、打印等功能，能记忆各种检测、监测、告警的数据信息、列车实际运行信息、相应工作之间的通信信息等，能随时进行自动统计分析及打印输出.

 5.3调度监督系统技术指标

  5.3.1调度监督系统的微机采用高可靠性的DELL微机，以确保调度监督系统的可靠性以及适应恶劣环境条件。

  5.3.2调度监督系统的软件采用面向对象的结构化的编程技术，保证软件的安全可靠以及具有易修改、易调试、易扩充，具有良好的接口。调度监督系统主机软件采用高级语言c++编制的windows程序,软件采用了多种安全可靠性措施如常数变量、冗余编码、相互校验等。

  5.3.3调度监督系统的可靠性指标：系统不可检出的误码率小于10的-7次方，主要部件平均无故障运行时间大于6000小时。

  5.3.4调度监督系统采用软件和硬件抗干扰措施，考虑了瞬时故障和间歇故障，以防止各种干扰和故障。调度监督系统采用成熟可靠的产品和高可靠性的器件，精心的参数选择使得在器件上即能屏蔽一些瞬时和间歇干扰故障。软件上也对瞬时故障和间歇故障进行判断分析，通过错误检测，码位分析剔除错误数据，重新建立新数据，从而屏蔽、防止各种干扰和故障。

  5.3.5调度监督系统单个车站开关量的信息采集周期不大于250毫秒，传输时间小于1秒。

  5.3.6调度监督系统具有通过网络和通讯线路与其他系统实现通信的能力，考虑了与其他信息管理系统的联系，提供在线帮助，数据格式的书面说明等开放的接口使其他系统能够共享利用调度监督系统中的数据。并采取文件属性、密码、口令、安全审查、网络防火墙等措施防止其他系统对调度监督系统的非法侵犯。

  5.3调度监督系统软件功能

    操作平台及应用软件：

    操作系统采用WindowsNT/2K。网络通信协议采用TCP/IP.

    主机软件的功能可分为三方面。

     1)对各车站站场情况的实时显示，通过传输干线，主机将下面各车站的分机发送的调监信息（股道、信号、道岔表示等），根据各车站的情况进行复原显示，采用和车站的控制台类似的界面，可以很直观的将车站的各种车辆运输作业情况表现出来。

     2)对各车站站场信息变化情况进行存储，以备作业以后查询。通过对车站现场情况的存储，可以对各车站的作业情况进行事后的分析。从而为发现其中的隐患提供了一个有力的工具和手段。

     3)对各车站相关信息的进一步分析和利用，根据本调监系统提供的信息,顾客可以在不增加硬件成本的基础上进行一些有效的分析和计算。如某一车站某一到发线在一天之中总共占用了多长时间的股道利用率分析,对车站列车运行图的初步跟踪，自动生成等。

6.邢钢高炉站微机联锁、监测系统特点及性能

 6.1 HS2000 VSI 三取二铁路信号计算机联锁系统

  6.1.1 联锁计算机（SIC）

    它由三台独立的自主开发的计算机（联锁控制单元ICU）所组成，以软件完成三取二表决的三模松散耦合式故障安全计算机系统。

    三台计算机完全独立地运行相同的程序。为了降低因环境因素的影响而出现相同错误的危险，三台计算机错开数微秒工作。

    当一台表决不一致，首先进行自诊断，当故障时，报警并停止联锁运算和控制，其他两台仍能正常工作；当诊断正常，在完成数据更新后，重新进入工作。

  6.1.2 输入控制模板（ICM）

- 输入控制模板均配置CPU，有完善的故障诊断电路，可以实现板极在线自诊断功能，实现了智能化；?

- 可双冗余配置，具有冗余运行功能，冗余配置的主、备模板，可自动或手动切换，提高了系统的安全性；?

- 采用双断输入技术，有效解决器件损坏引发的安全问题；?

- 采用诊断技术检查输入值的时间冗余法，实现故障安全输入；?

- 可带电插拔。?

  6.1.3 输出控制模板（OCM）

- 输出模板均配置CPU，并有完善的故障诊断电路，可以实现板极的在线自诊断功能，实现了智能化；?

- 输出模板可双冗余配置，具有冗余运行功能，冗余配置的主、备模板，可自动或手动切换，提高了系统的安全性；?

- 采用双断输入技术，有效解决器件损坏引发的安全问题；?

- 采用回读技术，保证输出信息正确，才能输出；?

- 可带电插拔。?

  6.1.4 操员站（OPS）

    采用坚固的工业PC机构成，运行高可靠的白盒微内核实时多任务操作系统，响应速度快，避免了复杂的商用黑盒操作系统引发的死机，支持一机双屏或双机共同操作同一联锁机的能力，经过授权，也支持一机遥控其它站场联锁机；人机接口可采用数字化仪、光笔、键盘、鼠标等多种指点设备进行操作。

 6.2 监测维修系统

  6.2.1 基本功能

  6.2.1.1设备状况、特性参数实时监测

   （1）模拟量在线监测

      1）电源屏输入、输出电压；

      2）轨道电路接收端电压；

      3）电动转辙机动作电流、故障电流及动作时间；

      4）电缆芯线全程对地绝缘；

      5）电源屏输出电源对地漏泄电流。

   （2）开关量实时监测

      1）熔丝报警；

      2) 信号机灯丝断丝报警；

      3）电源屏输入断电监视和两路电源切换时间监视。

  6.2.1.2行车作业和列车运行状况记录

  6.2.1.3数据处理

   （1）监测数据当前值随机选项显示、打印；

   （2）报表、月曲线、年趋势变化曲线自动生成、随机显示、打印；

   （3）站场图形实时显示；

   （4）行车作业，列车运行，设备状态的存储数据动、静态重现；

   （5）进路实施追踪，状态信息查询显示；

   （6）监测信息超限实时报警显示；

   （7）关键设备运用统计显示、打印；

   （8）数据联网远程传输。

  6.2.1.4扩展功能

   （1）场作业语音安全提示；

   （2）其他专项设备监测。

 6.2.2 主要技术指标

  6.2.2.1拟量在线监测

   （1） 电源屏监测——监测内容：电源输入状态、电源屏输出电压；输入断电、电压超标（+15%~-20%）、断相报警；采用实时监测（输入电压低于额定65%、时间超过140ms报警）；输出电压超限报警（输出电压高或低于额定15%、时间超过140ms报警；测试精度为2%；测试量程：根据测试内容确定；

   （2）电动转辙机监测——监测内容：道岔转换过程电动转辙机动作电流、故障电流、动作时间；采取随机测试（测试采样速率不大于40ms）；测试精度为动作电流3%、时间不大于0.1s；采用动作回线采样方式；测试量程：0~10A；

   （3）轨道电路监测——监测内容：轨道受电端轨道继电器输入交流电压；采用实时监测；测试精度为2%；测试量程：0~30V；

   （4）电缆绝缘监测——监测内容：信号电缆芯线全程对地绝缘；采用命令测试（或者自动测试）；测试精度为10%；测试量程：0~20MΩ（超过20MΩ显示“大于20MΩ”）；

   （5）电源对地泄漏电流测试——监测内容：电源屏输出电源对地泄漏电流；采用命令测试；测试精度为10%；测试量程：AC 0~300mA ，DC 0~10mA。

  6.2.2.2开关量在线监测

     监测内容：CRT各个按钮状态的实时变化；直接从历史站取得信息，对功能继电器的监测则根据系统软件实现监测功能的需要，具体选定继电器进行信息采集；采样周期：不大于250ms。

  6.2.2.3其他内容的监测

   （1）监测列车主灯丝断丝，可以按照架群报警；

   （2）对室内多功能熔丝转换装置进行监测。

   6.2.2.4故障报警

   （1）一级报警  报警内容：涉及行车安全的信息；报警方式：声光报警，人工确认后停止报警，可以通过网络传送到有关部门。

   （2）二级报警  报警内容：影响行车和设备正常工作的信息；报警方式：声光报警，报警后，适当延时后自动停止报警，可以通过网络传送到有关部门。

   （3）三级报警  报警内容：电气特性超标；报警方式：红色显示，电气特性恢复后自动停止报警。