鐵路信號計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯技術(shù)探究1

1、 鐵路信號計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯技術(shù)探究 【摘要】在計算機技術(shù)和網(wǎng)絡通信技術(shù)高速發(fā)展背景下，我國的鐵路系統(tǒng)的到了快速升級、迭代更新，全面保證了列車行駛安全性。為了減少軟件技術(shù)和硬件技術(shù)復雜操作對鐵路安全生產(chǎn)帶來的影響，避免低概率、高風險事件發(fā)生，對應的計算機信息部門應當加強故障控制，提升容錯質(zhì)量。本文針對鐵路信號計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯技術(shù)進行研究分析，探討了其概念，工作原理、分析了該技術(shù)的運用特征，現(xiàn)將其闡述如下?！娟P(guān)鍵詞】：鐵路信號；計算機聯(lián)鎖控制；系統(tǒng)容錯技術(shù)探究容錯技術(shù)是保證系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性、低風險的關(guān)鍵手段。通過優(yōu)化鐵路信號計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的容錯計算技術(shù)，可以提升其信號設備的精準性

2、和可靠性，對保證設備安全質(zhì)量有重要的運用價值和意義。1.概述鐵路信號計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯技術(shù)1.1鐵路信號鐵路信號是鐵路發(fā)出聯(lián)鎖、閉合等特殊信息提醒模式，其是鐵路運輸系統(tǒng)中的常見技術(shù)，通過傳輸設備發(fā)出特殊的警示燈、位置信號、圖像信息，指導鐵路人員對列車進行針對性的指令操作。1.2計算機聯(lián)鎖技術(shù)操作人員通過計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)發(fā)起控制、聯(lián)鎖信息指令，可以對列車進行一系列的操作，如岔道、軌道正確行駛等。1.3計算機容錯技術(shù)計算機容錯技術(shù)指的是規(guī)避故障隱患來減少機器停運，及時發(fā)現(xiàn)檢測問題，并輸出響應的控制結(jié)果，預防系統(tǒng)發(fā)生意外事件。計算機容錯系統(tǒng)的質(zhì)量可以幫助系統(tǒng)實現(xiàn)相應的指令操作，計算出可能發(fā)生的風險

3、率，幫助列車駕駛員做出相應的舉措。2.計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中常見的兩種技術(shù)目前，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中有（1）三模冗余；（2）雙機熱備兩種技術(shù)。二者技術(shù)依賴于計算機軟件系統(tǒng)，通過冗余擴展了更多的外部資源，有效促進了計算機的硬件和軟件功能的升級，對于指導鐵路信號的容錯運用，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性有重要的價值意義。現(xiàn)將二者的工作原理分析如下。2.1三模冗余三模冗余內(nèi)有三個模塊，通過相同的三個模塊共同輸入信息，進行三選三、三選二的決策，最終從輸出系統(tǒng)中得到表決的結(jié)果。若三個模塊的輸出結(jié)果一樣，系統(tǒng)可以從三個模塊中任意選擇一個作為結(jié)果；若三個模塊結(jié)果不一致，就需要按照數(shù)量多的一個優(yōu)選原則，即為少數(shù)服從多數(shù)。三個

4、模塊在相同的操作下可以得到不同，相同的結(jié)果，利用選擇次數(shù)作為表決標準，其精準率必然提升（如下圖1所示）。傳統(tǒng)的系統(tǒng)采用一模技術(shù)，其判定結(jié)果具有強制性，無法體現(xiàn)容錯技術(shù)。一模技術(shù)產(chǎn)生的連鎖效應也會影響到列車信號的輸出，在海量的數(shù)據(jù)總甚至會得到不確定的結(jié)果，嚴重時候勢必會導致嚴重的安全隱患。（圖1 三模冗余邏輯判斷結(jié)構(gòu)）2.2雙機熱備工作原理雙機熱備工作模塊涉及到七個大方面。其中動態(tài)冗余下廣泛應用該技術(shù)。除開主要的模塊，其還具有自我檢查以及切換裝置，可以實現(xiàn)故障問題檢查以及工作模塊的多方面切換。在正常的工作狀態(tài)下，系統(tǒng)中有且僅有一個模塊會處于工作狀態(tài)中，而其他模塊多處于待機狀態(tài)，受到特殊指令后才會

5、按照實際的工作出發(fā)其他模塊，以幫助初始模塊完成相應的指導工作。此外，工作人員也多將正常模塊下的待機狀態(tài)成為儲存模塊，工作模塊即為基本模塊。若故障檢驗裝置發(fā)現(xiàn)了基本模塊故障就會立即自動切換控制，讓儲存模塊來代替其進行工作。若儲存模塊存在問題，本身就具有故障，切換下可能會引發(fā)新的問題；此時，系統(tǒng)會進行自我檢查，會先篩選出儲存模塊中存在的故障隱患，后讓其他儲存模塊接替工作。因為系統(tǒng)需要持續(xù)性的正常運行，所有的模塊都需要規(guī)避系統(tǒng)中可能存在的故障，并保證發(fā)生問題時候能夠在短時間內(nèi)迅速恢復，避免影響到列車的正常運作。建議運維人員多關(guān)注投資成本，選擇性價比高的裝置和設備，盡量減少儲存模塊在長期待機狀態(tài)下內(nèi)耗

6、資源，影響設備的性能和敏感性，也可規(guī)避模塊過多引起的巨大維修成本，也能夠提升維修保養(yǎng)質(zhì)量。3.簡述鐵路信號計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯技術(shù)的具體運用3.1軟件冗余在聯(lián)鎖模塊中，大多運維人員都采用雙份編碼形式，可以讓不同的編碼實現(xiàn)不同語言結(jié)構(gòu)的備份，可保證系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的安全性，也能實現(xiàn)信息有效記錄。3.2硬件冗余計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)主要包括命令驅(qū)動、數(shù)據(jù)采集及聯(lián)鎖邏輯運算層；維修管理、人機會話和通信接口層。其中維修管理、人機會話和通信接口層屬于雙系統(tǒng)并行運行模式，具有相互獨立的特性，能夠在同一時間利用鼠標設備形成指令對動態(tài)數(shù)據(jù)進行監(jiān)督檢查，有效規(guī)避操作錯誤，接受聯(lián)鎖機的相關(guān)命令執(zhí)行信息，同時能

7、夠動態(tài)顯示聯(lián)鎖機的運行狀態(tài)，成功幫助工作人員完成任務指令。維修管理機能夠利用車站局域網(wǎng)和人機會話機成功接受操作指令，并將車站信息數(shù)據(jù)、監(jiān)測運行情況進行實時存儲或打印，形成全站場室外信息監(jiān)測窗口，而不會向聯(lián)鎖機發(fā)出操作信息，有效提高了系統(tǒng)的可靠性和便捷性。因為雙機聯(lián)鎖是一種雙模塊的形式，鐵路系統(tǒng)也應當有相對安全的高性能要求。在運行中，對應的人員要保證信息數(shù)據(jù)的實時傳輸質(zhì)量，盡量避免系統(tǒng)處于長期的系統(tǒng)故障狀態(tài)。鐵路信號計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)多采用熱備份的方法，如采用人機對話與連鎖機的集成器的連接特點，可以將其放在一個安全的局域網(wǎng)中，保證所有的機器都能夠在穩(wěn)定的環(huán)境中實現(xiàn)信息傳輸，并保證數(shù)據(jù)的安全可靠。

8、通過局域網(wǎng)的控制，可以高效保證信息數(shù)據(jù)的針對性、信息傳輸?shù)陌踩?，建立一道安全屏障，減少和隔離外界網(wǎng)絡環(huán)境病毒的侵蝕和影響；后期升級更新方面也不需要投入大量資金，可以利用現(xiàn)有的資源設備升級，也節(jié)約了資金成本，避免了資源的過度消耗問題。4.結(jié)語綜上所述，計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)從硬件、軟件方面采用多級混合容錯技術(shù)，從系統(tǒng)級、單機級、任務級、進程級、到程序塊級來考慮系統(tǒng)的容錯能力，保證系統(tǒng)具有較高的可靠度。由于鐵路計算機應用的飛速發(fā)展及其計算機網(wǎng)絡應用的普及，未來的聯(lián)鎖系統(tǒng)應該是高可靠、強容錯、網(wǎng)絡化、分布式和高度可裁減的，本系統(tǒng)是朝著這個方向的一個嘗試。目前，該系統(tǒng)已通過實驗室測試，各項指標符合鐵道部規(guī)定的要求，即將投入現(xiàn)場實際使用。【參考文獻】1鄭麗英,董昱,李敬文. 鐵路信號計算機聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯技術(shù)研究j. 工業(yè)控制計算機,2005(01):6-7+10.2劉邦鵬. 鐵路信號計算機聯(lián)鎖控制