铁路信号计算机联锁控制系统容错技术探析

铁路信号计算机联锁控制系统容错技术探析

米青

中国铁路济南局集团有限公司济南电务段山东济南250000

摘要：随着科学技术的发展，我国的计算机技术有了很大进展，铁路系统得到快速升级迭代，有效保障了列车运行安全和突发公共安全问题的及时解决。然而由于各种技术资源和软硬件系统的持续输入，整个铁路系统内部架构日益庞大，内部操作系统和技术功能也愈加复杂，给系统的运行带来了巨大的安全隐患，严重影响了广大人民群众的生命财产安全。而与此同时计算机信息化操作系统不断升级，自我防御性和操作对象也日益变强，由系统故障产生的安全问题频发，因此本文以计算机系统容错技术为研究对象，全面分析了该技术领域的难点特点和应用方法，详细阐述了有效提升铁路系统安全系数的作用路径，对铁路安全保障提供重要参考价值。

关键词：铁路系统信号；计算机联锁系统容错技术

引言

近几年来，车站连锁技术的发展步伐不断加快，已经逐步取代了以往的6502电气集中系统，这一发展形势下，也无法再继续沿用老式单元控制台，老式控制台无法满足现阶段新系统的运行要求，更加难以顺应时代的发展趋势。自从车站计算机联锁技术研发以来，备受业内人士关注，现已成为车站联锁发展的重要推动力，主要应用于计算机联锁系统以及TD系统单元控制它等终端设备中，主要用来显示车站信号亦或是作为公路交通、地铁以及冶金等工业自动化系统监控设备的重要构件。此技术的应用过程中与计算机联锁系统不断的进行信息交换，运行过程中具有信息控制、报警、显示与提示等多项功能。随着时代的发展，新控制台的功能越发多元，可清晰且直观地显示进站等多种情况，也可缓解眼睛疲劳等多种问题，协调过程更加方便，有助于车站值班人员操作，可大大提高工作效率。

1铁路信号计算机联锁控制系统容错技术

（1）铁路信号。铁路信号是利用某种设备发射出特殊颜色、位置和图像的信号信息，以指导铁路人员作出相应的工作行为。目前我国对铁路信号的概念尚未形成统一的认知，从微观上讲，铁路信号是由铁路发出的联锁、设备闭合等方面的特殊信息，从宏观上讲，铁路信号是一种用于铁路运输系统的常见的技术设施，能够确保列车安全运行。（2）计算机联锁系统。计算机联锁系统是指操作员通过输出控制指令和联锁信息来完成火车在铁路行进中的轨道、道岔等。（3）计算机容错技术。计算容错技术是指通过在计算机系统中融入容错技术来有效规避由故障隐患带来的机器停运问题。在问题发生到检测的过程中，计算机容错技术能够支持系统程序按照相关指令执行任务，并输出相应的结果，在这一过程中，铁路系统既不会因故障问题而中止工作，也不会出现执行结果错误。

2计算机联锁设备优势

（1）设备的体积很小，可靠性较高，有助于降低继电器的维修工作数量。（2）有助于降低系统设计工作量、施工工作量与维护工作量。（3）计算机联锁系统的室内设备的体积远小于继电联锁，有助于降低建筑结构的使用面积。（4）在使用分布类型系统结构的过程中，有助于节约干线的电缆使用量，减少工程的造价。（5）计算机联锁采用表决冗余技术，同时因两组程序对外界干扰有不同的反应，通过比较电路很容易发现，增加了抗干扰功能，从而提高了安全性和可靠性。（6）有助于完善系统功能，相关的计算机联锁设备，使得铁路信号系统向着智能化与网络化的方向发展，创造较为有利的条件。

3控制系统软件设计

3.1重点技术

（1）单元拼装结构可灵活组成不同的站场图形，利于生产制造与工程设计，从而确保生产过程的工作效率。在结构投入到运行环节后若出现故障可针对性的进行设备维修，亦或是以小范围修改的方式保证技术应用的有效性。（2）进入按钮可针对性的选择应用当下技术水平相对较高的瑞士EAO公司所生产的小型按钮，亦或是选择日本OMRON公司所生产的按钮，体现生产过程的现代化特色，同时进一步提高生产过程按钮反应的准确度。（3）内部元件的使用需要尽可能选择LED面发光器件，确保其应用过程中的低能耗、清新美观等诸多优势，同时也要延长其使用寿命。（4）控制机软硬件的应用过程中均可本着标准化与模块化的原则完成设计工作。（5）在控制台运行过程中很多时候为了确保其运行可靠性、安全性与稳定性，都会尽可能保证电池的抗干扰能力，同时还要具备一定的兼容性。若想达到这一目的，就要针对性的采取下述措施。首先，外部电源输入端装设有抑制器，避免电源产生高次谐波，从而给电网运行造成不必要的污染。其次，利用隔离技术，将外围电路电源与计算机内部电源有效分离，从而缩减计算机总线的涉及范围，与此同时，降低外界干扰，避免计算机总线的运行过程中出现畸变等问题。再次，数据传输过程中可有效利用CRC校验技术，进一步保证数据传输的准确性、有效性、实时性，还要提高数据识别能力。而后，按钮与控制机等各类原件的连接要更加紧密，从而为系统的高效运行提供保障。最后，则有针对性的设置看门狗、掉电保护电路以及上电复位等等，避免因错误发生影响生产进度，同时也可进一步保证故障发生时的自动复位，减少因生产故障所带来的负面影响。

3.2系统结构

计算机联锁控制系统的硬件结构主要包括命令驱动、数据采集及联锁逻辑运算层；维修管理、人机会话和通信接口层。其中维修管理、人机会话和通信接口层属于双系统并行运行模式，具有相互独立的特性，能够在同一时间利用鼠标设备形成指令对动态数据进行监督检查，有效规避操作错误，接受联锁机的相关命令执行信息，同时能够动态显示联锁机的运行状态，成功帮助工作人员完成任务指令。维修管理机能够利用车站局域网和人机会话机成功接受操作指令，并将车站信息数据、监测运行情况进行实时存储或打印，形成全站场室外信息监测窗口，而不会向联锁机发出操作信息，有效提高了系统的可靠性和便捷性。通讯前置机利用车站局域网和广域网将DMIS系统、CTC系统、车次号输入系统进行有效连接，构建了安全有效的联锁测试通信接口。联锁逻辑运算层是整个层级的核心内容，其安全可靠性直接决定了整个系统的能否正常运行，联锁逻辑运算层所包含的联锁A、B机互为热备系统，主要功能包括支持人机会话机下达联锁命令；对现场状态进行联锁逻辑运算；将运算结果传输给采集驱动层和人机会话层。而命令驱动和数据采集层的主要工作是根据人机会话机下达的控制指令执行相关任务，并采用全电子化工作模式进行现场数据采集。

3.3冗余通信系统

冗余通信子系统作用是实时转发联锁运算子系统与轨旁执行子系统之间的数据，保障分布式计算机联锁系统稳定运行。车站的冗余通信子系统通过工业以太网、光纤交换机、光缆实现系统主干通信。使用冗余网络提高了系统的可靠性，光纤通信传播距离远、可靠性较高。

结束语

综上所述，本文从多个角度对计算机联锁控制系统的容错技术展开深入分析，全面介绍任务级、系统级和进程级容错技术的具体应用，并详细说明了该技术对于铁路系统安全可靠性提升的作用，未来随着计算机技术的不断发展，联锁系统高可靠、强容错、分布式的优势将进一步凸显，在实验检验后在市场中进行大范围的推广应用，为保障铁路系统的正常运转贡献更多的力量。

参考文献：

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