HOLLiAS VSI2002型二乘二取二车站计算机联锁系统
2007/10/31 11:53:00
HOLLiAS VSI2002是和利时公司为铁路系统开发的二乘二取二计算机联锁系统，符合铁道部颁布的TB/T 3027-2002《计算机联锁技术条件》，该系统采用并结合公司自动化领域先进的计算机容错技术、冗余技术、避错技术、安全技术、故障屏蔽技术等成熟经验，是一套符合故障－－安全的实时控制系统，适用于所有的铁路车站，具有安全、可靠、灵活、经济、容量大等特点，可以应用于国铁、地铁、轻轨、冶金、煤炭、电力、化工、港口等领域和行业。
一、系统特点
1、系统采用专门开发的专用计算机来实现各项联锁逻辑运算功能，符合铁道部TB/T 3027-2002《计算机联锁技术条件》。
2、联锁逻辑处理部分采用专门研制的二乘二取二系统，由四台独立自主开发的计算机（联锁控制单元ICU）组成，采用软硬件结合完成二取二表决的容错机制和硬件完成双机热备的冗余机制来实现故障安全型计算机联锁系统。
3、系统软、硬件设计遵循“故障－－安全”原则。
4、系统采用硬件冗余、软件冗余、信息冗余等冗余技术，保证系统的可靠性和安全性。
5、系统运用容错设计、避错、冗余、自测试（失效故障测试）、比较法、动态重构、故障屏蔽以及各种智能等技术实现故障的检测与诊断。
6、在联锁机上电、复位后，开始联锁运算之前，运行自检程序，检查计算机、输入输出接口功能及网络等设备的完好和完整。
7、联锁软件按模块化、结构化原则设计，不同的应用全部按照模块方式进行移植，确保联锁软件的可靠性和安全性。
8、在联锁计算机整个工作期间，周期性运行自检或互检程序来保证安全。
9、系统采用8位编码等信息冗余技术，保证了信息运算、存储和传输的安全。
10、联锁主机与I/O系统的通讯，引入国际流行的Profibus-DP现场总线通讯协议，支持远程操作，为区域联锁系统的应用奠定了基础。
11、系统I/O模板采用模块化设计，采用双断和回读技术，自身具备混线保护能力。
12、系统各个模块都有故障表示灯。发生故障时，只要把故障单元拆下，换上备用模块，新的模块即可正常工作，所有模块都支持带电热插拔功能，极大程度上便于系统维护。
13、系统控制方式以鼠标为主，根据需要，也可采用数字化仪等操作方式，系统对现场车站值班员的误操作能进行检查及预防。
14、系统采用专用的网络通信技术，实现联锁子系统与各子系统之间的信息交换，具有与调度集中/调度监督、微机监测、TDCS及其它系统联网接口的功能。
15、系统配置完善的计算机辅助设计及组态工具软件，实现站场图形铺画、站场数据自动生成及室内设计的各类图表的自动生成。
16、计算机联锁仿真试验系统：模拟现场列车运行状态，检验使用组态软件生成站场联锁数据的准确性。
二、系统结构
系统结构图如下：
三、系统组成及功能
HOLLiAS-VSI2002系统主要由下位联锁逻辑处理子系统、操作员站子系统、电务维护子系统组成：
1、下位联锁逻辑处理子系统：
包括联锁处理计算机（SIC）层、智能I/O层、电源层、倒机控制层、网络层。
（1）SIC层的ICU为专门开发的专用计算机，所有硬件透明到芯片级，使得联锁机具有极高的可靠性、实时性、抗干扰能力和环境适应能力；
（2）ICU采用无内核（无操作系统）运行模式，确保系统的可靠性和安全性；
（3）根据“主备二取二结构”组成联锁机系统设计原则；
（4）采用动态采集、动态巡回监测静态输出安全接口电路，确保系统对现场信息的采集和对现场设备驱动的可靠性和安全性；
（5）高性能的高速NET结构，确保ICU之间通信的实时性与安全性；
（6）高可靠的DP现场总线结构，确保ICU与IO的可靠信息传输；
（7）快速、高可靠的双工业以太网结构，确保联锁机与其它子系统之间信息传输的可靠性和实时性；
（8）主要功能描述：完成所有的联锁运算、完成二乘二取二系统机制、完成通信功能、现场信号设备采集、现场信号设备输出等。
（9）二乘二取二系统机制简要描述：
◆ A系或B系全部为三级二取二模式，确保消除孪生性故障；
◆ 双系冗余模式，确保系统出现硬件故障能保证系统不间断运行；
◆ A系或B系中的ICU1、ICU2作为一个整体，如果有一个不存在或故障，则整系停止工作；
◆ 两重系有两种工作方式：同步工作方式、模拟测试工作方式。同步工作方式：两重系分别工作于主系和从系。模拟测试工作方式：两重系分别工作，相互隔离。
2、操作员站子系统（OPS）
（1）系统选用两台高可靠坚固的工业控制计算机作为操作员站。当一台主机故障时, 系统可自动无缝切换到另一台主机，且切换时不影响现有的进路。两台主机分别通过互为隔离的双以太网段与联锁子系统、电务维护子系统连接。每台主机分别连接一台或多台21英寸的1600x1200高分辨率液晶显示器，一个键盘、一个鼠标或一个数字化仪，支持一机双屏或双机在线式热备操作模式，即车站值班员可同时在两台主机上进行操作，亦可以根据实际需要，设置一台主机，另一台为备机。经过授权，系统支持远程遥控其它站场联锁机的功能。
（2）主要功能描述：站场显示 、按钮处理 、选路预处理 、语音提示及报警 、网络通信等。
3、电务维护子系统（HDS）
（1）因车站电务维修人员绝大多数对先进的计算机技术和网络技术尚不熟悉，向维修人员提供一套完整的可视化界面的维护系统，是保障计算机联锁系统正常运行的重要保障。HDS系统采用坚固的高可靠工业控制计算机及计算机仿真人性化界面，维修人员只需通过简单的设备操作，就能监测现场设备的工作状态和系统所有模块的在线状况。HDS可兼做网关，所有数据可通过HDS与其它系统进行信息交换。HDS还能实现历史数据回放（运用过程图像再现），并能对故障提供记录和报警，为现场维修及故障分析提供可靠的科学依据。
（2）HDS主要功能描述：实现系统各设备工作状态、现场信号设备工作状态、站场表示信息实时显示、站场数据历史回放、值班员办理的各操作按钮等的实时监测、显示、记录、查询、再现、打印等功能。
一、系统特点
1、系统采用专门开发的专用计算机来实现各项联锁逻辑运算功能，符合铁道部TB/T 3027-2002《计算机联锁技术条件》。
2、联锁逻辑处理部分采用专门研制的二乘二取二系统，由四台独立自主开发的计算机（联锁控制单元ICU）组成，采用软硬件结合完成二取二表决的容错机制和硬件完成双机热备的冗余机制来实现故障安全型计算机联锁系统。
3、系统软、硬件设计遵循“故障－－安全”原则。
4、系统采用硬件冗余、软件冗余、信息冗余等冗余技术，保证系统的可靠性和安全性。
5、系统运用容错设计、避错、冗余、自测试（失效故障测试）、比较法、动态重构、故障屏蔽以及各种智能等技术实现故障的检测与诊断。
6、在联锁机上电、复位后，开始联锁运算之前，运行自检程序，检查计算机、输入输出接口功能及网络等设备的完好和完整。
7、联锁软件按模块化、结构化原则设计，不同的应用全部按照模块方式进行移植，确保联锁软件的可靠性和安全性。
8、在联锁计算机整个工作期间，周期性运行自检或互检程序来保证安全。
9、系统采用8位编码等信息冗余技术，保证了信息运算、存储和传输的安全。
10、联锁主机与I/O系统的通讯，引入国际流行的Profibus-DP现场总线通讯协议，支持远程操作，为区域联锁系统的应用奠定了基础。
11、系统I/O模板采用模块化设计，采用双断和回读技术，自身具备混线保护能力。
12、系统各个模块都有故障表示灯。发生故障时，只要把故障单元拆下，换上备用模块，新的模块即可正常工作，所有模块都支持带电热插拔功能，极大程度上便于系统维护。
13、系统控制方式以鼠标为主，根据需要，也可采用数字化仪等操作方式，系统对现场车站值班员的误操作能进行检查及预防。
14、系统采用专用的网络通信技术，实现联锁子系统与各子系统之间的信息交换，具有与调度集中/调度监督、微机监测、TDCS及其它系统联网接口的功能。
15、系统配置完善的计算机辅助设计及组态工具软件，实现站场图形铺画、站场数据自动生成及室内设计的各类图表的自动生成。
16、计算机联锁仿真试验系统：模拟现场列车运行状态，检验使用组态软件生成站场联锁数据的准确性。
二、系统结构
系统结构图如下：
三、系统组成及功能
HOLLiAS-VSI2002系统主要由下位联锁逻辑处理子系统、操作员站子系统、电务维护子系统组成：
1、下位联锁逻辑处理子系统：
包括联锁处理计算机（SIC）层、智能I/O层、电源层、倒机控制层、网络层。
（1）SIC层的ICU为专门开发的专用计算机，所有硬件透明到芯片级，使得联锁机具有极高的可靠性、实时性、抗干扰能力和环境适应能力；
（2）ICU采用无内核（无操作系统）运行模式，确保系统的可靠性和安全性；
（3）根据“主备二取二结构”组成联锁机系统设计原则；
（4）采用动态采集、动态巡回监测静态输出安全接口电路，确保系统对现场信息的采集和对现场设备驱动的可靠性和安全性；
（5）高性能的高速NET结构，确保ICU之间通信的实时性与安全性；
（6）高可靠的DP现场总线结构，确保ICU与IO的可靠信息传输；
（7）快速、高可靠的双工业以太网结构，确保联锁机与其它子系统之间信息传输的可靠性和实时性；
（8）主要功能描述：完成所有的联锁运算、完成二乘二取二系统机制、完成通信功能、现场信号设备采集、现场信号设备输出等。
（9）二乘二取二系统机制简要描述：
◆ A系或B系全部为三级二取二模式，确保消除孪生性故障；
◆ 双系冗余模式，确保系统出现硬件故障能保证系统不间断运行；
◆ A系或B系中的ICU1、ICU2作为一个整体，如果有一个不存在或故障，则整系停止工作；
◆ 两重系有两种工作方式：同步工作方式、模拟测试工作方式。同步工作方式：两重系分别工作于主系和从系。模拟测试工作方式：两重系分别工作，相互隔离。
2、操作员站子系统（OPS）
（1）系统选用两台高可靠坚固的工业控制计算机作为操作员站。当一台主机故障时, 系统可自动无缝切换到另一台主机，且切换时不影响现有的进路。两台主机分别通过互为隔离的双以太网段与联锁子系统、电务维护子系统连接。每台主机分别连接一台或多台21英寸的1600x1200高分辨率液晶显示器，一个键盘、一个鼠标或一个数字化仪，支持一机双屏或双机在线式热备操作模式，即车站值班员可同时在两台主机上进行操作，亦可以根据实际需要，设置一台主机，另一台为备机。经过授权，系统支持远程遥控其它站场联锁机的功能。
（2）主要功能描述：站场显示 、按钮处理 、选路预处理 、语音提示及报警 、网络通信等。
3、电务维护子系统（HDS）
（1）因车站电务维修人员绝大多数对先进的计算机技术和网络技术尚不熟悉，向维修人员提供一套完整的可视化界面的维护系统，是保障计算机联锁系统正常运行的重要保障。HDS系统采用坚固的高可靠工业控制计算机及计算机仿真人性化界面，维修人员只需通过简单的设备操作，就能监测现场设备的工作状态和系统所有模块的在线状况。HDS可兼做网关，所有数据可通过HDS与其它系统进行信息交换。HDS还能实现历史数据回放（运用过程图像再现），并能对故障提供记录和报警，为现场维修及故障分析提供可靠的科学依据。
（2）HDS主要功能描述：实现系统各设备工作状态、现场信号设备工作状态、站场表示信息实时显示、站场数据历史回放、值班员办理的各操作按钮等的实时监测、显示、记录、查询、再现、打印等功能。
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