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铁路信号计算机联锁控制系统容错技术研究张磊

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：张磊

[导读] 摘要：现阶段我国铁路信号系统也能够利用计算机相关的技术进行相应的革新工作，进一步保障了铁路列车运行时的安全性，同时又能保证突发公共安全问题时能够对问题及时进行相应的处理。

        中国铁路呼和浩特局集团公司呼和浩特电务段内蒙古呼和浩特市 010000
        摘要：现阶段我国铁路信号系统也能够利用计算机相关的技术进行相应的革新工作，进一步保障了铁路列车运行时的安全性，同时又能保证突发公共安全问题时能够对问题及时进行相应的处理。本篇文章将对铁路信号计算机联锁控制系统容错技术进行简要的分析，希望能够为系统发展的有效性提供一份绵薄之力。
        关键词：铁路信号;计算机;联锁控制系统;容错技术
        1 计算机联锁控制系统容错技术
        1.1 铁路信号的概念
        我国科学技术的发展进程正随着我国综合国力的不断增强而不断的推进着，而这也为铁路信号工作的改革提供了相应的条件与基础。铁路信号现阶段主要的工作内容就是我国相关工作人员在铁路信号工作开展的环节中通过对相关设备的合理运用，使带有特殊颜色、位置、图像等方面的信号信息通过相关设备发射至指定位置，致使相关工作人员通过信号信息的处理工作来完成现阶段我国铁路信号的相关工作。通过对现阶段我国铁路信号工作实际工作情况进行分析，我们不难看出现在开展铁路信号工作的环节中相关工作人员并没有对其工作内容有着充分的了解。简单的来说，铁路信号工作主要就是相关工作人员通过科学合理的方法使用相关的机器设备，从而使相关的信号信息得到有效的发送，致使信号信息能够在铁路运输系统中发挥出相应的作用，这样就可以通过该技术来进一步的确保列车在行驶环节的安全性。
        1.2 计算机联锁系统
        我国铁路信号工作中所运用的计算机联锁系统，是指相关的工作人员在遵守相应的规章制度的条件下通过相应的输出控制指令与联锁信息，完成进路、道岔、信号机之间的相互制约，进一步的使列车能够在铁路上安全平稳行驶。
        1.3 计算机容错技术的分析
        随着我国计算机技术的不断发展，计算机领域的科研人员对计算机容错技术的发展有着高度的重视，使其优化工作得到有效的开展。现阶段我国相关的科研人员在通过不断的研究与探讨，进一步的将计算机系统与容错技术的融合度提升，致使故障的产生率不断减少，从而对计算机系统进行科学合理的保护工作。在对已经发生的故障问题进行检测分析的环节中计算机容错技术在其中发挥着必不可少的重要作用，它可以科学合理的使系统程序按照工作人员编写的程序指令进行相应的工作，直到工作完成之后从指定的位置输出最后的结果。
        2计算机联锁系统容错机制的具体表现
        2.1软件冗余
        在联锁模块的使用过程中可以采用双份编码形式，让每一份编码都能够存储在不同的物理空间，拥有独特的结构和语言，以确保整个系统信息数据的安全性。
        2.2硬件冗余
        双联锁机实质上是一种双模块形式。由于铁路系统对安全性的高要求，在运行过程中需要保证所有信息数据的实时传输，严禁较长时间的系统故障，因此铁路系统在设计过程中采用了热备份的方法，通过连接人机对话机和联锁机的集线器，将系统中的所有设备纳入到一个安全性更高的局域网中，使网络中的所有机器设备都能够进行信息传输，以保障数据信息的安全可靠。对于铁路系统来说，局域网相比于互联网具有安全高效的特点，能够支持更快的数据信息传输和实时在线信息处理，有效规降低来自周围环境的干扰，为铁路信息系统长时间正常工作营造了良好的环境。此外，局域网相对封闭，能够有效抵御外部网络病毒的侵袭和影响，保证了信息传输的安全有效，当然局域网在经济上也存在明显的优势，在对其升级改造时只需要较少的投入，所影响的机器设备有限，不会造成资源的大量浪费。

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        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。
        结论：
        简而言之，随着计算机技术的成熟发展，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。对此，文章针对铁路信号计算机联锁控制系统容错技术方面进行了详细的分析。
        参考文献：
        [1]杨林芳.无人机容错飞行控制系统研究[D].南京航空航天大学，2017.
        [2]苏琛，旷文珍，许丽全.电子计算机联锁系统中点灯控制电路的抗雷电冲击性能分析与设计（优先出版）[J].铁道标准设计，2016，（4）.
        [3] 李小江.探讨铁路信号计算机联锁控制系统容错技术[J].工程技术：全文版，2016，19（7）：254.