试述铁路信号计算机联锁控制系统容错技术

发表时间:2016/9/23   来源:《工程建设标准化》2016年8月总第213期   作者:王为政
[导读] 这样也就意味着在铁路运行当中使用联锁系统的全电子化可以使得综合成本更低,维护简便,系统的生命周期更长。
(中国铁建电气化局集团北方工程有限公司,山西,030000)
  【摘  要】铁路信号计算机联锁控制系统在国外发展的如火如荼,给我们带来了直观的认识,就目前而言,HOLLIASVSI2000铁路信号系统还是非常有优势的,主要在其各项指标的衡量上。本文主要从铁路信号的容错技术进行探讨,希望通过研究和探讨能够清晰了解容错技术主要构成,提高技术水平。
  【关键词】铁路信号;计算机连锁控制;容错技术
  引言
  目前我国社会经济水平正在不断增加,进而对铁路要求也越来越严格。意味着铁路正在朝着高速、重载、大运量、高密度等多层次的方向快速发展。在铁路的运行过程中联锁系统的全电子化可以让系统更加安全、高效、智能。这样也就意味着在铁路运行当中使用联锁系统的全电子化可以使得综合成本更低,维护简便,系统的生命周期更长。
  1、铁路信号计算机联锁控制系统容错技术相关概念
  1.1铁路信号
  所谓铁路信号是以特定的颜色、位置、图形、形状等或者使用机器设备(如音响和仪器)对铁路工作人员进行引导的传输信息的指示和命令。当前对于铁路信号的理解还没有完全统一,但从广义的角度来分析,铁路信号主要是为铁路服务的一种技术和设备。有人理解为是对于铁路工作人员的一种特殊的发出的特定符号。也有人理解为是信号显示、联锁、闭合设备的总称[1]。
  1.2计算机联锁系统
  所谓的计算机联锁系统也被称为CBI,主要负责解决火车进路内的道岔、轨道、信号机三者之间的安全联锁关系,操作员控制其指令,通过向ATP、ATS发布相关指令对联锁信息进行输出。
  1.3计算机容错技术
  容错英文为Fault-tolerance,所谓容错就是容忍错误或者故障,从故障产生到检测出指定的错误到最终自动恢复正常过程中,程序不会因为临时故障中止运转或者工作。同时其执行的结果当中不能报告系统故障引起的差错。容错计算机系统指的是在故障发生时仍能正常运转,依据指令进行一系列的工作,并且能够完成指定的任务,这就是容错计算机系统。而通过设计和具体分析容错计算机系统技术,也就被学者称为容错技术。
  2、铁路全电子化联锁系统技术要素
  2.1电力电子开关技术
  随着经济的不断提升和发展,科学科技水平不断的提升,无论是功率方面、电流方面还是在电压方面,电力电子开关器件的技术正在逐渐完善。因为电力电子开关技术有着体积小、寿命长、可靠性高等多项的优势,使用电力电子开关技术的固态开关或固态继电器来对传统的机械继电器和电磁继电器进行替代已经成为目前主要的发展趋势。
  2.2安全分析技术
  针对于传统的联锁系统而言,其工作原理是通过安全型继电器结构设计,按照故障到安全的设计原则。但电子系统则大不一样,需通过不具安全性或非对称硬件的设计,通过智能和高速实现信号系统的安全性。随着我国技术的不断发展,使得电子器件构成的铁路信号系统正在不断成熟,同时当前已有不少国家采用风险分析确保铁路系统的安全性和可靠性[2]。
  2.3通信技术的发展
  铁路信号系统中无论是通信技术还是计算机技术等,均得到了极其广泛的应用。众所周知,安全系统与铁路信号系统之间息息相关,故这些系统内部和通信之间都需要满足实时安全通信以确保安全。在引进国外先进技术的同时,我国也制定了一系列安全通信条例和协议。

为了能够更好地控制城市铁路以及控制系统,这些协议和条例都起到了至关重要的作用,同时正变得日益成熟,具有极高的参考价值。
  3、HOLL认Svs12000计算机联锁系统与计算机连锁控制
  3.1工作原理及体系结构
  HOLLIASVSI2000型工作原理主要是三取二计算机联锁控制系统,是一种在铁路和地铁行车调度中的专门系统,只不过该系统是运用联锁计算单位技术为核心,来控制下位网络的输出和输入,从而实现所有设备的安全管控。上层网络主要是基于信息实现和信息调度进行关联。HOLLIASvSI2000型计算机联锁控制系统具有多层结构,并且每一层次的功能各不相同,只要通过标准的借口才能进行整体联锁管控安全设备。继承以外的设计和工作经验和国外先进技术,运用安全技术办法对整体实施过程进行全程管控;对信号联锁进行一对一的管控,实现从故障到安全的需求分析;众多模块进行功能自检,通过自动切板功能,做到彼此相互不会影响。运用成熟的技术对相关板块进行开发,并且在材料的选用上要做到软件和硬件的可用性和可靠性;运用冗余机构的办法来达到可用性的目的;通过系统自身模板携带电拔插,对存在故障的哪个模块进行在线维护。
  3.2计算机联锁控制
  目前为止我们所了解的计算机连锁控制系统主要功能如下:正常操作处理,首先通过有效的操作指令下达;其次连锁机对指令进行判断、执行,整个反应过程在屏幕上显示;第三对于错误指令进行相关操作提示。基于计算机操作系统需对工作现场信号设备进行联锁控制,并且在屏幕上实时显示,有利于值班人员能够第一时间对现场进行把控和监督管理;联锁控制技术有利于对现场信号故障的排除上,一旦信号设备出现问题,在屏幕上能及时进行预警和提示,接到预警和提示后,技术人员会第一时间启动预案进行查找故障和清除故障。所谓联锁数据就是通过联锁计算机把所有的数据进行连接汇总,只要参与在整个系统过程中的数据都需要汇总,包括动态数据和静态数据两类。
  4、联锁系统的可靠性技术和故障一安全保障技术
  4.1故障产生的原因分析
  系统产生故障的原因有物理原因和人为原因两个方面。物理原因,包括系统内部元器件的缺陷和系统外部环境条件变化两个因素。系统的元器件缺陷包括生产期间的氧化穿孔、安装时出现的开路以及元器件通电运行时的老化等缺陷;外部环境因素包括电磁干扰、机械震动和冲击等。人为原因包括无意识的操作错误和操作失误以及对系统有目的的破坏[3]。
  4.2计算机联锁控制系统安全可靠性
  铁路信号安全包含两层含义:一是功能安全,要求无故障设备能准确无误的工作;二是故障安全,在故障发生时能保证系统信息指令的输出完全处于安全状态,这对于铁路信号的安全保障有很大的作用,一定要确保后果不危及火车的运行安全。
  5、结语
  在故障处理上计算机联锁系统比继电器联锁更具有时效性和准确性,计算机联锁的控制中心为主控单元,主控单元负责将所有的输入信息进行处理传递给输出单元,主控单元进行复杂的逻辑运算,可以保障铁路的安全并及时发现故障、分析故障。在铁路安全保障方面计算机联锁系统比继电器联锁更具有安全性,计算机联锁依靠输入条件和正在运行的铁路条件的逻辑关系来保证铁路行车安全,而电气集中联锁是依靠人工判断确定机车的运行,在安全方面明显的没有计算机保险。
  参考文献:
  [1]王进生.计算机系统应用管理中的阻碍因素及处理对策[J].信息通信.2014(11):112.
  [2]王能艳;韩冬冬.计算机联锁系统在黄骅港港区铁路扩容工程中的应用[J].港工技术.2012(03):45.
  [3]鲁志彤.我国车站计算机联锁系统[J].甘肃科技.2009(11):89.
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