呼和浩特职业学院信号13级毕业论文题目计算机联锁设备故障分析及处理系别铁道通信信号专业铁道信号年级13级姓名邓贺指导教师评语指导教师（签章）评阅人评语评阅人（签章）成绩答辩委员会主任（签章）年月日摘要计算机联锁系统是实现铁路现代化和自动化的基础设施之一，是一种高效、安全的车站联锁设备，是提高车站通过能力的基础。

同时，计算机联锁系统还具有故障—安全性能，与电气联锁系统相比，其在设计、施工和维护方面都较为便捷，且便于改造和增加新功能，为铁路信号向智能化和网络化方向发展创造了条件。

本论文主要阐述了计算机联锁系统的硬件结构组成，设备选型及电源配置等原则及处理方法。

采用二乘二取二的体系结构的计算机联锁控制系统方案，其中设备采用K5B型计算机联锁和ZD6型电动转辙机，轨道电路采用25Hz相敏轨道电路，完成其对信号机、道岔的控制电路及其相关组合的内部配线和对信号机、道岔、轨道电路等部分设备的状态信息采集电路以及与联锁机接口电路的工程设计。

通过本次设计，初步掌握了计算机联锁控制系统的工作原理、故障处理步骤、方法、内容。

关键词计算机联锁；K5B；接口电路；故障分析及处理目录第1章绪论 (1)第2章计算机联锁系统结构 (2)2.1系统的硬件构成 (2)2.1.1 联锁机 (4)2.1.2 电子终端 (4)2.1.3 控制台 (5)2.1.4 电务维护台 (5)第3章计算机联锁工作原理 (6)3.1系统结构与工作原理 (6)3.1.1 人机对话层 (6)3.1.2 联锁运算层 (6)3.1.3 复核驱动层 (6)3.1.4 结合电路层 (6)3.1.5 监控对象层 (7)3.2可靠性及安全设计 (7)第4章故障维护及探讨 (8)4.1联锁设备常见故障分析处理 (8)4.1.1 非潜伏性故障 (8)4.1.2 潜伏性故障 (8)4.2计算机单元故障 (9)4.2.1 联锁机 (9)4.2.2监控机 (9)4.3通讯线路故障 (9)4.4切换故障 (10)4.5电源故障 (10)结论 (11)致谢 ....................................................................................................... 错误!未定义书签。

参考文献 .. (13)基本内容第1章绪论铁路是国民经济的大动脉、全国沟通联系的纽带、国民经济建设的先行行业。

与其它运输方式相比，铁路运输具有运量大、成本低、速度快、安全可靠、能全天候运输等众多优势。

铁路承担全国客货周转量的60%～70%，这种状况在今后相当长的时间内不会有太大的变化，铁路仍将是我国交通运输系统中的重要力量。

铁路信号是铁路运输的耳目，是保证行车安全和提高运输效率的有力工具。

一旦信号设备故障，铁路运输将陷于瘫痪，整个国民经济将遭受严重损失。

从铁路一开始出现，人们就吧把铁路信号中的故障——安全技术作为一个专题进行研究。

随着计算机技术的发展，特别是对可靠性和冗余容错技术的深入研究，车站信号联锁安全技术也正在不断的更新和发展。

目前，计算机联锁控制系统已处于实用阶段，随着实践经验的积累，系统的性能也在不断提高。

我国的计算机联锁控制系统主要采用由通用的工业控制计算机组成的计算机联锁控制系统。

近年来，又推出了二乘二取二系统，由两个CPU构成一个子系统执行联锁任务（主机），另外两个CPU处于热备状态（备机），这就大大提高了计算机联锁控制系统的可靠性和安全性，而且方便维修，主要干线的技术改造都优先考虑采用二乘二取二系统。

目前，计算机联锁控制系统已装备了上千个车站。

总之，铁路信号计算机联锁控制系统将向低成本、高效率、高安全、高可靠及信息化、智能化、网络化和综合自动化的方向发展。

第2章计算机联锁系统结构本次设计选用DS6-K5B型计算机联锁系统，它是通号设计院与日本京三公司联合开发的新型计算机联锁系统。

系统的联锁机和输入输出电路采用京三公司的K5B型产品(K5B型系统是日本京三制作所在K5型系统上采用32位处理器的升级系统)，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。

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重系为主从式热备冗余，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。

DS6-K5B系统内各计算机之间的通信全部通过光缆连接，提高了系统抗干扰能力和防雷性能，保证系统具有高的运行稳定性。

DS6-K5B系统的联锁软件，在通号院DS6系统联锁软件基础上移植生成。

保留了通过铁道部计算机联锁检验站测试的联锁软件的核心程序和数据结构。

保证新系统的联锁功能满足我国车站计算机联锁技术条件的要求。

控显机和监测机的应用软件，由我院承担，在Windows NT操作平台重新进行了开发，使得操作界面得到改善，功能进一步提高。

DS6-K5B系统把我院应用软件的开发成果和日本京三公司生产的具有高可靠性和高安全性的专用计算机设备结合在一起，使系统的安全性、可靠性和适用性达到了新的水平。

2.1 系统的硬件构成K5B计算机联锁系统由控制台、电务维护台、联锁机、电子终端(ET)、微机监测和电源六个部分组成。

如图2-1所示。

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。

显示设备可选单元式表示盘或图形显示器。

每一台控显机内安装了两个采用光缆连接串行通信接口板，用于同联锁机的2重系通信。

控显双机的工作方式可选冷备或温备。

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。

LXJ 1441TXJ ZXJ 1441YXJ 41LUXJ PIO-ET2PIO1J2-3JK01-101-1J2-4J2-5J2-6J2-7I24-PIO1PIO1PIO1PIO1PIO101-2JK01-201-3JK01-301-4JK01-401-5JK01-501-18JK01-33PIO1J1-5PIO-ET2JK03-102-1DJ 1102-2JK03-2J1-6PIO1102-3JK03-3J1-7PIO102-4JK03-4J1-8PIO1102-5JK03-5J1-9PIO1102-6JK03-6J1-10PIO102-7JK03-7J1-11PIO1102-8JK03-8J1-12PIO101-17JK03-33I24+PIO12DJ LXJ TXJ ZXJ LUXJ PIO1J1-44JK03-902-91YXJ图2-1计算机联锁系统配置框图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从计算机检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，打印机查询或大哟输出各类监测信息。

联锁机由2重系组成，以主从方式并行运行。

两系之间通过并行接口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，每个通信接口可连接一个电子终端机架。

二乘二取二系统开关量输入输出接口采用电子终端机(简称ET)。

电子终端电路具有2重系，2重系的输入电路从继电器的同一组接点取得输入信号，分别发给联锁2重系。

联锁2重系的输出分别送给电子终端的2重系。

电子终端2重系的输出并联连接负载。

系统的电源由一套UPS和两路直流24V稳压电源组成。

UPS的输入由信号电源屏单独提供的一路交流220V电源供给。

两路直流24V电源中一路称为逻辑24V(用符号L24表示)，经联锁机和电子终端内部的DC-DC转换产生5V电压，供逻辑电路工作，另一路直流称作接口24V(用符号I24表示)，供电子终端的输出电路驱动继电器和输入电路采集表示信息。

2.1.1 联锁机系统的联锁双机(1系和2系)安装在一个800×330mm的机架内。

两系的组成完全相同。

每一系由F486-2联锁CPU板，IF486电子终端接口板，FSD486人机界面(控显机、监测机)接口板三块电路板组成。

每一系的机架有两个空闲插槽，需要时可插入与其他系统通信的接口板(如CTC系统通信用OPU板等)。

各板之间通过VME总线互连。

机架上空余的槽位用于安装其他选件。

在本系统中不用。

联锁1系电源和联锁2系电源是两个输入直流24V，输出直流5V 的DC/DC电源。

用于分别向联锁1系和联锁2系的逻辑电路提供5V电源。

2.1.2 电子终端系统的表示信息输入和控制信息输出接口称为电子终端(Electronic Terminal，简称ET)。

ET电路安装在ET机架内。

一个ET机架内有12个插槽。

机架正面左边的两个插槽用于安装两个ET-LINE 板。

其余的10个插槽用于安装PIO板。

ET-LINE板上有ET 与联锁机的通信接口和DC24V-DC5V电源。

ET为两重系并列结构。

每个ET机架内必须安装两个ET-LINE模块，一个与联锁机1系连接，另一个与联锁机2系相连。

ET与联锁机的通信采用光纤连接。

2.1.3 控制台操作显示设备设在运转室。

根据用户要求操作设备可选择按钮盘、数字化仪或鼠标。

表示设备可选单元式表示盘或显示器。

控显机采用PC总线工控机。

机箱内除安装连接操作显示设备的接口板外，安装2块带有光电转换的串行通信接口卡INIO。

用于同联锁机通信。

控显机采用双机互为备用。

控制台的操作和显示设备：按钮盘或鼠标；表示盘或显示器只设一套。

通过控显机转换箱与工作的控显机连接。

2.1.4 电务维护台电务维护台由监测机、显示器、键盘、打印机等组成。

监测机采用PC总线工控机。

机箱内安装两块带有光电转换的串行通信接口卡INIO。

用于同联锁机2重系通信。

监测机接收来自联锁2重系的设备动作状态信息和监测报警信息。

监测机通过串行通信接口与微机监测设备的上位机通信，将开关监测信息发送给微机监测设备。

第3章计算机联锁工作原理3.1 系统结构与工作原理从计算机系统的体系结构来看属于二级集散式控制系统，突破了旧有的集中式信号系统模式，具有模块化、层次化等特点。

模块化是指联锁机主模块、PLC及信号结合模块等，层次化是指系统具有操作表示层、联锁运算层、复核驱动层、结合电路层及监控对象层等五个物理层次。