1.高爐站概況

　　邢鋼高爐站微機聯鎖系統室內外工程為北京和利時公司總承包，聯鎖系統采用設備為和利時公司HS2000 VSI三取二信號計算機聯鎖系統，監測系統采用SmartPro RSS微機監測系統，集成調度監督系統和電視監控系統。符合鐵道部TB 10007-99《鐵路信號設計規范》、TB/T3027-2002《計算機聯鎖技術條件》、TB1774-86《繼電式電氣集中聯鎖技術條件》、TB/T 2496-2000《信號微機監測系統技術條件》。

　　該聯鎖區范圍內共有聯鎖道岔20組，36架信號機，36個軌道區段，4個道口。

　　2.高爐站綜合監控系統設備組成：

　　2.1 聯鎖設備：鐵路信號采用HS2000 VSI三取二容錯計算機聯鎖系統一套，主機柜1臺。

　　2.2 電源設備：微機聯鎖中站電源屏一套3屏組，10KVA。

　　2.3 接口設備：接口柜3臺。

　　2.4 操作員站：CRT站場監視器1臺，其中1臺備用，站場控制用專用工業鍵盤、鼠標、軌跡球。

　　2.5 調度監督系統設備一套

　　2.6 監測站：含歷史站及電務維修站功能，采用SmartPro RSS微機監測系統，包括CRT站場監視器1臺，打印機1臺及相關操作設備。

　　2.7 室內聯鎖控制設備及網線。

　　2.8 室外信號機、電動轉轍機、軌道電路，以及電纜網絡等。

　　2.9 電視監控系統一套，包括3個監控點，集中納入信號樓統一監視。

　　3.HS2000 VSI三取二鐵路信號計算機聯鎖系統工作原理

　　邢鋼高爐站集中聯鎖區內現場設備狀態、道岔的定位或反位狀態，信號機的關閉或開放狀態，軌道電路區段的空閑或占用狀態，道口的狀態信息經過信息通道電纜線路，送至相應的接口柜中，接口柜的接口電路將上述信息經電氣轉換后用雙斷法送入處于工作狀態的三取二容錯計算機，計算機則對上述信息進行邏輯運算，處理后在CRT屏幕上顯示出來，供信號值班員隨時清楚的了解掌握現場情況。當信號值班員需要排列進路或進行其他操作時，用鍵盤或鼠標將操作命令送入三取二容錯計算機，計算機對操作命令進行分析判斷及邏輯運算并確認可以執行時，則發出控制命令，該命令經接口柜和信息通道送到現場并被執行。被控設備動作之后的新狀態又送至CRT上顯示出來，當三取二容錯計算機邏輯運算認為條件不滿足時，則不執行，并在CRT屏幕上給出相應原因提示。

　　HS2000 VSI系統具有多層結構，各功能層通訊通過標準接口，調度及操作部分設備屬于非安全設備，聯鎖控制及室外部分設備屬于安全設備。

　　3.1.1 聯鎖功能:

　　能全部完成鐵道部《計算機聯鎖技術條件》的聯鎖功能，主要包括下述功能：

　　·可辦理全站列車進路、調車進路及迂回進路。具備調車中途折返、站間聯系以及道口自動通知等功能。在設備故障時還可辦理引導進路及引導總鎖閉。

　　·采用始終端兩點辦理方式。調車進路可一次辦理由幾條基本進路構成的長進路，也可逐條分段辦理。

　　·屬于敵對進路的信號，不能同時開放。只有檢查了進路中所有軌道區段空閑、有關道岔位置全部正確且已鎖閉在規定位置上、敵對關系照查無誤時，信號才能開放。

　　·具有信號正常關閉功能、特殊關閉功能、防止自動重復開放信號功能及人工重復開放功能。

　　·具有進路自動解鎖、中途返回解鎖、取消進路解鎖、人工解鎖進路及故障解鎖進路。

　　·具有信號單獨操作功能。

　　3.1.2 顯示及操作功能

　　在CRT中間部分顯示站場平面圖。平時，站場線路顯示蘭色，當進路選通并鎖閉后，進路上的蘭色光帶變為白色，有車占用的區段為紅色。道岔在定位或反位時，岔尖分別接通其對應的開通位置，道岔在轉換過程中處于四開位置時，岔尖斷開，擠岔時岔尖斷開處出現紅色箭頭，同時道岔名稱閃爍，道岔單獨鎖閉時，道岔名稱用亮色顯示。信號開放時，信號機按開放的顏色顯示，燈泡斷絲時，信號機名稱紅色閃爍。平面圖中還顯示各種照查關系。

　　操作采用兩點方式，如進路辦理采用始終端方式。

　　3.1.3 報警功能

　　在CRT屏幕上方設立報警窗口，所有設備報警狀態被及時反映到報警窗口，同時伴有語音報警。報警內容包括：道岔擠岔、信號機燈絲斷絲、主燈絲斷絲、熔絲斷絲、設備故障等。

　　3.1.4 其它功能

　　可實現6502電氣集中很難實現的一些其它功能，如對區間和站內道口的控制與表示功能。

　　3.1.5 軟件系統

　　HS2000 VSI三取二容錯計算機聯鎖系統采用安全的雙軟件結構。即上位機中，執行組態軟件，下位機中執行聯鎖軟件。上位機中執行組態軟件的優點是：組態軟件是根據鐵路信號各種相互關聯(指信號、道岔、軌道區段等)通過邏輯關聯表達出來，做成通用的組態軟件，不管信號條件如何變化，組態軟件均可實現控制，即把鐵路信號的各個單體用軟件編制為標準控件，如同6502的組合電路圖，通過編譯來完成與聯鎖程序之間的連接，并自動生成I/O點分配表及聯鎖表，人工進行核對，亦可修改。站場變化時I/O點需人工進行分配。

　　上位機(操作員站)執行組態軟件，生成操作員站程序;

　　下位機(聯鎖機)執行聯鎖軟件采用三取二容錯技術。

　　上位機中執行組態軟件的優點是該程序可以識別操作。步驟正確與否，聯鎖表中有的進路是可辦的、命令是可以下發到聯鎖機去的，沒有的就不發，并提示錯誤辦理，錯誤命令均可濾掉。其他操作雷同。對I/O點亦是一一對位的，不會出現張冠李戴現象，這種雙軟件的配置，可以確保安全運行

　　當站場改造時，這種雙軟件配置采用組態方法，就十分方便。站場改造時用戶如何修改分三步走。

　　第一步，確定站場改造平面圖，確定增加哪些東西，去掉哪些東西。第二步，按新的平面圖組態(完成CRT畫面;完成I/O分配與I/O對照)，核對I/O分配及聯鎖表，用仿真程序辦進路進行核對，燒3快EPROM芯片，程序與數據固化在EPROM中，修改時程序是不變的，只是數據變化，所以要重燒。第三步，現場修改好，線接好，即該配的線配好，該拆的線拆除。將燒好的三塊芯片換好，時間為二分鐘。然后，進行運行考驗，即可完成站場的改造。使用起來十分方便，而且快速、正確。使用效率極高，可確保運行的安全。

　　4. SmartPro RSS鐵路信號微機監測系統工作原理

　　體系結構示意圖如下：

　　一、體系結構示意圖如下：

　　4.1 系統構成

　　邢鋼高爐站監測系統主要由車站機柜、車站監測機、組成，預留與廣域網數據傳輸系統接口。

　　車站機柜：負責數據的采集、分類和處理，包括機柜、基層網絡、主控單元、采集單元、輸入輸出單元、隔離傳感器。

　　車站監測機：用于管理和查看所轄車站的數據，對數據進行分類、存儲和處理，以人機對話方式查看歷史站的所有信息，并能顯示通訊網絡結構拓撲圖及通訊狀態，執行控制命令和數據轉發，打印監測圖形和報表，包括監測主機、監視器、打印機、操作鍵盤、鼠標、也可以配置專用鍵盤和軌跡球。

　　預留上層網絡終端： 可以配置上層網絡終端，上級主管部門作為上層網絡，以數據終端的方式在車站監測機上登錄，連至微機監測網。終端可以撥號或專線方式隨時聯網。終端具有監視功能，進行人機對話，網絡維護管理，查看實時站場和車站數據并作報表匯總等工作。

　　4.2 基層網絡功能

　　SmartPro RSS鐵路信號微機監測系統的網絡結構是采用MACS SmartPro作為應用系統的平臺和環境，采取三層網結構，由管理網、系統網、控制網組成。

　　控制網應用于現場控制層，是車站機柜內部控制網絡，負責I/O模件與主控單元之間的數據交換。由ProfiBus—DP構成，是用來實現現場控制層主控單元和I/O單元通信，完成實時輸入、輸出數據傳送服務的專用網絡系統。

　　系統網絡由10M/100M高速實時以太網絡構成，負責監測機與車站機柜之間的的數據交換、監測機與歷史機之間的的數據交換、監測機與上層網絡終端間的數據交換;監測機與現場控制站的連接。完成數據下裝，監測機與現場控制站之間的實時數據通信。

　　管理網絡用于企業級的信息管理系統。

　　4.3 車站結構

　　采用目前國際上流行的現場總線型分布式系統結構(DCS)，車站系統目前包括：操作員站、現場控制站、通信控制站。預留系統服務器、工程師站、管理網關接口，可隨時接入上層調度監督網絡;

　　車站系統作為一個車站的集中管理機器，集中處理現場各功能采集模板采集的實時信息，同時又為操作人員提供人機界面。信息的采集和處理則是由采集模板和主控單元完成。采集模板有獨立的微處理器并且并聯在現場總線上。采集模板之間、采集模板與主控單元、輸出模板與主控單元之間通過現場總線進行信息交換。

　　現場采用的采集模板為通用采集板，可以采集道岔電流、軌道電壓、電源電壓、絕緣數值、電源漏電流等信息。采集模板的基本功能：采集與暫存狀態量;將狀態量預處理后，傳送給現場控制站;接受并且執行現場控制站命令。

　　對于監測命令的執行由輸出模板來完成。

　　4.4 軟硬件構成

　　·專用機柜;

　　·主控單元：FM811;

　　·電源模塊：FM191;

　　·有源終端適配器：FM192—TR DP ;

　　·智能I/O單元：FM148 ，FM161 ，FM162，FM171 ;

　　·繼電器選線網絡;

　　·傳感器：軌道用，道岔用，電源屏用，漏電流用，絕緣測試用。

　　·硬件環境：CPU Pentium III850，RAM 128M，軟驅1.44M，彩色CRT，鍵盤，鼠標，以太網卡、DP總線，光驅;

　　·軟件環境：中文WindowsNT4.0 Server(workstaition)，SERVICE PACK6;

　　·應用軟件：MACSTM 系統服務器軟件、MACSTM 專用操作員軟件、MACSTM 專用打印處理軟件、MACSTM 現場控制站專用實時控制軟件和I/O單元運行軟件、MACSTM 網關專用管理軟件，Microsoft Excel。

　　5.邢鋼調度監督系統

　　該系統是為實現邢鋼鐵路運輸指揮管理現代化而設計的，是一種多功能行車信息處理系統，具有很高的可靠性、實用性、擴充性，深受邢鋼調度指揮人員的歡迎。實際運行情況表明，該系統功能完善，工作狀態穩定可靠，各項指標均達到國內先進水平，對提高鐵路運輸效率，保證行車安全，發揮了顯著作用。

　　5.1系統特點

　　1.建立一個開放、實時、集中、透明的現代化調度指揮管理中心。

　　2.建立一個先進的通信、信號、計算機網絡、數據傳輸為一體的現代化信息管理與控制監測系統。

　　3.為調度人員和有關領導及時提供豐富的信息和決策依據。

　　4.為調度指揮人員提供先進、可靠的調度指揮和處理手段，進一步提高其應急能力。

　　5.改善調度人員的工作條件與環境。

　　6.先進性

　　系統設計具有高起點，采用先進并且成熟的技術和產品，使系統在一定時期內保持技術領先性。

　　7.可靠性

　　系統設計具有高可靠性，有多種安全控制措施，能提高系統的容錯機制，保證數據信息的安全性。

　　8.可用性

　　提供可靠的數據信息后備及恢復手段，提供系統故障恢復功能，保證系統不間斷運行能力，在系統失效時，盡可能減少數據信息的丟失。

　　9.開放性

　　采用符合國際標準和工業標準的開放式系統平臺，提供開放環境，以便于使用單位管理員的系統維護。

　　10.友好性

　　應用系統設計充分考慮方便顧客，提供友好的人機界面，方便靈活的使用方法，最大限度地滿足顧客需求。

　　5.2調度監督系統功能

　　5.2.1 實時顯示所轄車站站場的各種信息狀態, 為行車調度指揮提供實時信息。

　　a.列車、調車作業信號的開放、關閉狀態。

　　b.股道、閉塞分區、接近離去區段、無岔區段的占用及空閑狀態。

　　c.道岔的鎖閉、占用及空閑狀態。

　　d.進路的鎖閉、占用及解鎖狀態。

　　e.道岔表示信息

　　f.各種報警信息

　　g.各種信息名稱及屏幕坐標指示

　　5.2.2調度監督系統狀態信息變化后，到在顯示器上顯示出來的響應時間不大于4秒。

　　5.2.3調度監督系統具有自檢和自診斷以及聲音報警功能，當發生通信中斷、停電、操作錯誤或滿足預先設置的監視條件等情況時，系統會以聲、光、文字等形式報警。

　　5.2.4調度監督系統具備聯網功能，調度監督系統網絡通過標準、通用、靈活和開放的網絡通信接口與其他系統互連并實現資源共享和優化。調度監督系統設置的遠程訪問服務器和網絡交換機為遠程接入和網間互連提供基本的硬件基礎，通用標準的操作系統和網絡協議為調度監督系統的擴展和資源共享提供軟件基礎。

　　5.2.5調度監督系統中單個站點因故障停電停用時，該站點的全部表示信息自動取消，在故障清除恢復供電后，該站點能自動啟動，恢復顯示該站的全部表示信息。

　　5.2.6調度監督系統信息的存貯、再現功能，存貯時間大于30天，為故障(事故)處理提供依據。調度監督系統信息主要指本章第1條所指開關量的變化信息。

　　5.2.7可選的車次號輸入、修改、刪除、自動跟蹤功能。車次號的信源采用電氣集中信號設備和人工修改相結合的方式，實現車次號的跟蹤校核、實際列車運行圖的自動描繪、列車正點率、早晚點統計、運行自動報點等功能,作為調度監督系統的一個輔助和參考。

　　5.2.8可選的計劃及實際列車運行圖的自動描繪功能。

　　5.2.9可選的列車正點率、早晚點統計、運行自動報點等功能。

　　5.2.10可選的記憶、打印等功能，能記憶各種檢測、監測、告警的數據信息、列車實際運行信息、相應工作之間的通信信息等，能隨時進行自動統計分析及打印輸出.

　　5.3調度監督系統技術指標

　　5.3.1調度監督系統的微機采用高可靠性的DELL微機，以確保調度監督系統的可靠性以及適應惡劣環境條件。

　　5.3.2調度監督系統的軟件采用面向對象的結構化的編程技術，保證軟件的安全可靠以及具有易修改、易調試、易擴充，具有良好的接口。調度監督系統主機軟件采用高級語言c++編制的windows程序,軟件采用了多種安全可靠性措施如常數變量、冗余編碼、相互校驗等。

　　5.3.3調度監督系統的可靠性指標：系統不可檢出的誤碼率小于10的-7次方，主要部件平均無故障運行時間大于6000小時。

　　5.3.4調度監督系統采用軟件和硬件抗干擾措施，考慮了瞬時故障和間歇故障，以防止各種干擾和故障。調度監督系統采用成熟可靠的產品和高可靠性的器件，精心的參數選擇使得在器件上即能屏蔽一些瞬時和間歇干擾故障。軟件上也對瞬時故障和間歇故障進行判斷分析，通過錯誤檢測，碼位分析剔除錯誤數據，重新建立新數據，從而屏蔽、防止各種干擾和故障。

　　5.3.5調度監督系統單個車站開關量的信息采集周期不大于250毫秒，傳輸時間小于1秒。

　　5.3.6調度監督系統具有通過網絡和通訊線路與其他系統實現通信的能力，考慮了與其他信息管理系統的聯系，提供在線幫助，數據格式的書面說明等開放的接口使其他系統能夠共享利用調度監督系統中的數據。并采取文件屬性、密碼、口令、安全審查、網絡防火墻等措施防止其他系統對調度監督系統的非法侵犯。

　　5.3調度監督系統軟件功能

　　操作平臺及應用軟件：

　　操作系統采用WindowsNT/2K。網絡通信協議采用TCP/IP.

　　主機軟件的功能可分為三方面。

　　1)對各車站站場情況的實時顯示，通過傳輸干線，主機將下面各車站的分機發送的調監信息(股道、信號、道岔表示等)，根據各車站的情況進行復原顯示，采用和車站的控制臺類似的界面，可以很直觀的將車站的各種車輛運輸作業情況表現出來。

　　2)對各車站站場信息變化情況進行存儲，以備作業以后查詢。通過對車站現場情況的存儲，可以對各車站的作業情況進行事后的分析。從而為發現其中的隱患提供了一個有力的工具和手段。

　　3)對各車站相關信息的進一步分析和利用，根據本調監系統提供的信息,顧客可以在不增加硬件成本的基礎上進行一些有效的分析和計算。如某一車站某一到發線在一天之中總共占用了多長時間的股道利用率分析,對車站列車運行圖的初步跟蹤，自動生成等。

　　6.邢鋼高爐站微機聯鎖、監測系統特點及性能

　　6.1 HS2000 VSI 三取二鐵路信號計算機聯鎖系統

　　6.1.1 聯鎖計算機(SIC)

　　它由三臺獨立的自主開發的計算機(聯鎖控制單元ICU)所組成，以軟件完成三取二表決的三模松散耦合式故障安全計算機系統。

　　三臺計算機完全獨立地運行相同的程序。為了降低因環境因素的影響而出現相同錯誤的危險，三臺計算機錯開數微秒工作。

　　當一臺表決不一致，首先進行自診斷，當故障時，報警并停止聯鎖運算和控制，其他兩臺仍能正常工作;當診斷正常，在完成數據更新后，重新進入工作。

　　6.1.2 輸入控制模板(ICM)

　　·輸入控制模板均配置CPU，有完善的故障診斷電路，可以實現板極在線自診斷功能，實現了智能化;²

　　·可雙冗余配置，具有冗余運行功能，冗余配置的主、備模板，可自動或手動切換，提高了系統的安全性;²

　　·采用雙斷輸入技術，有效解決器件損壞引發的安全問題;²

　　·采用診斷技術檢查輸入值的時間冗余法，實現故障安全輸入;²

　　·可帶電插拔。²

　　6.1.3 輸出控制模板(OCM)

　　·輸出模板均配置CPU，并有完善的故障診斷電路，可以實現板極的在線自診斷功能，實現了智能化;²

　　·輸出模板可雙冗余配置，具有冗余運行功能，冗余配置的主、備模板，可自動或手動切換，提高了系統的安全性;²

　　·采用雙斷輸入技術，有效解決器件損壞引發的安全問題;²

　　·采用回讀技術，保證輸出信息正確，才能輸出;²

　　·可帶電插拔。²

　　6.1.4 操員站(OPS)

　　采用堅固的工業PC機構成，運行高可靠的白盒微內核實時多任務操作系統，響應速度快，避免了復雜的商用黑盒操作系統引發的死機，支持一機雙屏或雙機共同操作同一聯鎖機的能力，經過授權，也支持一機遙控其它站場聯鎖機;人機接口可采用數字化儀、光筆、鍵盤、鼠標等多種指點設備進行操作。

　　6.2 監測維修系統

　　6.2.1 基本功能

　　6.2.1.1設備狀況、特性參數實時監測

　　(1)模擬量在線監測

　　1)電源屏輸入、輸出電壓;

　　2)軌道電路接收端電壓;

　　3)電動轉轍機動作電流、故障電流及動作時間;

　　4)電纜芯線全程對地絕緣;

　　5)電源屏輸出電源對地漏泄電流。

　　(2)開關量實時監測

　　1)熔絲報警;

　　2) 信號機燈絲斷絲報警;

　　3)電源屏輸入斷電監視和兩路電源切換時間監視。

　　6.2.1.2行車作業和列車運行狀況記錄

　　6.2.1.3數據處理

　　(1)監測數據當前值隨機選項顯示、打印;

　　(2)報表、月曲線、年趨勢變化曲線自動生成、隨機顯示、打印;

　　(3)站場圖形實時顯示;

　　(4)行車作業，列車運行，設備狀態的存儲數據動、靜態重現;

　　(5)進路實施追蹤，狀態信息查詢顯示;

　　(6)監測信息超限實時報警顯示;

　　(7)關鍵設備運用統計顯示、打印;

　　(8)數據聯網遠程傳輸。

　　6.2.1.4擴展功能

　　(1)場作業語音安全提示;

　　(2)其他專項設備監測。

　　6.2.2 主要技術指標

　　6.2.2.1擬量在線監測

　　(1) 電源屏監測

　　監測內容：電源輸入狀態、電源屏輸出電壓;輸入斷電、電壓超標(+15%~-20%)、斷相報警;采用實時監測(輸入電壓低于額定65%、時間超過140ms報警);輸出電壓超限報警(輸出電壓高或低于額定15%、時間超過140ms報警;測試精度為2%;測試量程：根據測試內容確定;

　　(2)電動轉轍機監測

　　監測內容：道岔轉換過程電動轉轍機動作電流、故障電流、動作時間;采取隨機測試(測試采樣速率不大于40ms);測試精度為動作電流3%、時間不大于0.1s;采用動作回線采樣方式;測試量程：0~10A;

　　(3)軌道電路監測

　　監測內容：軌道受電端軌道繼電器輸入交流電壓;采用實時監測;測試精度為2%;測試量程：0~30V;

　　(4)電纜絕緣監測

　　監測內容：信號電纜芯線全程對地絕緣;采用命令測試(或者自動測試);測試精度為10%;測試量程：0~20MΩ(超過20MΩ顯示“大于20MΩ”);

　　(5)電源對地泄漏電流測試

　　監測內容：電源屏輸出電源對地泄漏電流;采用命令測試;測試精度為10%;測試量程：AC 0~300mA ，DC 0~10mA。

　　6.2.2.2開關量在線監測

　　監測內容：CRT各個按鈕狀態的實時變化;直接從歷史站取得信息，對功能繼電器的監測則根據系統軟件實現監測功能的需要，具體選定繼電器進行信息采集;采樣周期：不大于250ms。

　　6.2.2.3其他內容的監測

　　(1)監測列車主燈絲斷絲，可以按照架群報警;

　　(2)對室內多功能熔絲轉換裝置進行監測。

　　6.2.2.4故障報警

　　(1)一級報警 報警內容：涉及行車安全的信息;報警方式：聲光報警，人工確認后停止報警，可以通過網絡傳送到有關部門。

　　(2)二級報警 報警內容：影響行車和設備正常工作的信息;報警方式：聲光報警，報警后，適當延時后自動停止報警，可以通過網絡傳送到有關部門。

　　(3)三級報警 報警內容：電氣特性超標;報警方式：紅色顯示，電氣特性恢復后自動停止報警。