高速鐵路計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)切換原則的研究

蘇 曼，蔣 晟

（湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南 衡陽 421002）

1 引言

當(dāng)前我國高速鐵路使用的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)通常是對二乘二取二模式進行使用，具有較強的穩(wěn)定性與安全性。當(dāng)時速在300千米至350千米之間區(qū)域中，信息系統(tǒng)主要對計算機聯(lián)鎖、CTCS以及列車控制中心等進行使用，其中各系統(tǒng)之間同時利用信號數(shù)據(jù)網(wǎng)進行聯(lián)系，并對列車進行控制。在計算機聯(lián)鎖與數(shù)據(jù)網(wǎng)進行連接時，經(jīng)常需要與較多系統(tǒng)進行連接，在一對一數(shù)據(jù)傳輸時對優(yōu)先等級切換原則進行使用。在通信系統(tǒng)較多時，應(yīng)對計算機聯(lián)鎖與其他系統(tǒng)通信情況進行分析，并明確科學(xué)合理的切換原則。

2 計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)切換分析

2.1 切換風(fēng)險分析

在判定不能良好接收有效數(shù)據(jù)信息到切換后重新建立連接時需要相應(yīng)的時間。在這一時間中想要對系統(tǒng)實用性進行提升，可結(jié)合實際需求對科學(xué)的維持方法進行使用，如確保系統(tǒng)具有正常運行期間的數(shù)據(jù)信息，但在長時間使用這種方法時將出現(xiàn)相應(yīng)危險。文章主要從無線閉塞中心與列車控制中心接口進行科學(xué)的風(fēng)險分析。其一，計算機聯(lián)鎖（CBI）與列車控制中心（TCC）的數(shù)據(jù)信息交換。在實際切換期間，CBI從TCC接收到的風(fēng)險主要為閉塞分區(qū)從空閑狀態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎加脿顟B(tài)，區(qū)間燈、區(qū)軌等不能良好展現(xiàn)出相應(yīng)的改變，發(fā)開信號進入不斷與鎖閉滯后相接近；若存在信號降級指令，黃閃黃信號將顯示出降級滯后。其二，CBI與RBI信息數(shù)據(jù)交換。在切換過程中，若信號出現(xiàn)降級以及關(guān)閉時，RBC在聯(lián)鎖接收中的閉塞分區(qū)與近路信息的實時更新將受到嚴(yán)重的影響。

相關(guān)工作人員在對時間參數(shù)選擇期間缺乏科學(xué)性，將會導(dǎo)致在切換期間產(chǎn)生瞬間斷開問題，致使控制中心中顯示出紅光帶等風(fēng)險。另一方面，系統(tǒng)在其他原因影響下若出現(xiàn)故障時，例如計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)與兩臺操作設(shè)備同時失去信息傳輸功能時，工作人員在強制進行主備切換，對于操作設(shè)備的使用將具有較為直接的影響。

2.2 切換因素權(quán)重

在關(guān)聯(lián)切換期間主要的因素通常為聯(lián)鎖機與主機同步狀態(tài)、連鎖機與操作機通訊交流狀態(tài)、主機與其余設(shè)備通訊交流狀態(tài)、主控層與執(zhí)行層之間的故障切換。與此同時，主控層與執(zhí)行層之間的故障切換通常也屬于不同鐵路計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)都具有的故障切換。也就是在工作機進行驅(qū)動、收集等致使開放信號發(fā)生錯誤并出現(xiàn)關(guān)閉問題過程中，可在第一時間切換至同步狀態(tài)的備機進行相關(guān)運行。

通常情況下，在對權(quán)重設(shè)置期間主要有專家調(diào)查方法、參數(shù)排隊分類方法以及經(jīng)驗方法。根據(jù)相關(guān)進行分析可發(fā)現(xiàn)，其權(quán)重排列流程為連鎖機與主機處于同步狀態(tài)、執(zhí)行層與主控層故障切換、聯(lián)鎖備機與操作機處于通訊交流狀態(tài)、主機與其余系統(tǒng)為交流通訊狀態(tài)。

3 系統(tǒng)切換時間計算

在要研究分析期間，主要計算場景主要為聯(lián)鎖切換對方系統(tǒng)不發(fā)生切換以及對方系統(tǒng)與聯(lián)鎖同時進行切換兩種工作環(huán)境。設(shè)聯(lián)鎖為A系統(tǒng)，列車控制中心為B系統(tǒng)。在計算期間兩系統(tǒng)雙向通信出現(xiàn)中斷現(xiàn)象。

3.1 時間標(biāo)準(zhǔn)

首先，結(jié)合實際需求設(shè)不能接受良好數(shù)據(jù)判定時間為T1；在系統(tǒng)切換過程中使用的時間為T2；重新連接時間為T3。其次，對計算條件進行假設(shè)。所有系統(tǒng)之間的控制周期與信息交流周期為500ms。最后，對所有時間標(biāo)準(zhǔn)所需的時間進行科學(xué)的估算。結(jié)合政府部門的相關(guān)規(guī)章制度進行分析，在出現(xiàn)超時問題時，其主要原因為持續(xù)信號缺乏連續(xù)性以及2秒內(nèi)不能接收到對方傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)信息，可明確T1為2秒。其中T3的周期為1至2之間，通過計算可知T3為500ms，因此T3min值為1000ms。當(dāng)系統(tǒng)切換時間為T2時，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)同有硬切與軟切兩種模式，其中硬切換時間為兩周期即1秒、軟切時間為一周期即500ms，所以T2min=500ms，T2max=1000ms。

3.2 不切換情況計算

首先對聯(lián)鎖通信中斷時間進行計算。系統(tǒng)中中斷時間主要為ΣTA=T1A+T2A，在通過先關(guān)的科學(xué)計算可得出中斷時間為3000ms。

其次，對列車控制中心中斷時間進行計算。在這一過程中通信中斷時間主要為ΣTB=T1B+T2B+T3B，在通過科學(xué)方法進行計算可得出最終時間為4000ms。

3.3 同時切換情況

在信息通訊發(fā)生中斷問題時，通常會出現(xiàn)兩個系統(tǒng)同時進行切換現(xiàn)象，在這種環(huán)境中系統(tǒng)的切換都會存在先后，以此設(shè)計算機聯(lián)鎖為先，類車控制中心切換為后。首先，計算機聯(lián)鎖通訊中斷的時間主要為在這一公式中，T等待代表著計算機聯(lián)鎖切換后至重新進行連接期間的等待時間。同時在其完成系統(tǒng)切換時，只有在列車控制中心接收到RSD信息后才會進行重新連接，這一流程中會由于列控中心切換時缺少主系統(tǒng)RSD數(shù)據(jù)導(dǎo)致等待時間的出現(xiàn)。其中通過計算可知TA等待min=0ms，TA等待max=100ms，ΣTAmin=3000ms，ΣTAmax=5000ms。在結(jié)合實際情況進行分析，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)切換需要4秒鐘。兩系統(tǒng)切換時間為5秒左右。

4 推薦切換方案

在公國上述分析與研究后提出了以下措施，計算機聯(lián)鎖備用系統(tǒng)良好運行，在于主系統(tǒng)進行同步的基礎(chǔ)上還應(yīng)與操作機具有良好的交流，在主系統(tǒng)與數(shù)據(jù)網(wǎng)中設(shè)備通訊出現(xiàn)問題時，聯(lián)鎖主系統(tǒng)不能接收對方主系統(tǒng)的數(shù)據(jù)而備用系統(tǒng)可接收較為良好的數(shù)據(jù)時，應(yīng)進行切換。聯(lián)鎖主系統(tǒng)收不到任何主系統(tǒng)數(shù)據(jù)而別用系統(tǒng)可接收所有主系統(tǒng)數(shù)據(jù)時，也應(yīng)進行切換。

5 驗證

運用情境解析：根據(jù)B站聯(lián)鎖與其余系統(tǒng)通信為基礎(chǔ)進行分析，計算機聯(lián)鎖與RBC創(chuàng)建了第一種通訊結(jié)構(gòu)，同時聯(lián)鎖與B站TCC以及中繼站TCC分別形成了第二種與第三中通信結(jié)構(gòu)，并與A站中的CBI形成了第四種通信結(jié)構(gòu)。

在第一種情境中，B站聯(lián)鎖主系統(tǒng)與所有主系統(tǒng)出現(xiàn)通信中斷問題。這是假設(shè)B站1為主系統(tǒng)，在相應(yīng)通信線路出現(xiàn)問題時，聯(lián)鎖主系統(tǒng)將不能接收到對方主系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，備用系統(tǒng)可接收對方所有數(shù)據(jù)信息，這就需要對B站聯(lián)鎖系統(tǒng)進行切換處理。

在第二情境中，B站聯(lián)鎖主系統(tǒng)與其余系統(tǒng)中某一系統(tǒng)出現(xiàn)通信中斷問題。以B站計算機聯(lián)鎖與TCC通信連接為基礎(chǔ)進行分析，假設(shè)在這一時間中計算機聯(lián)鎖與TCC都是以1系統(tǒng)為主系統(tǒng)。在中斷13通信線路時，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)將與數(shù)據(jù)網(wǎng)有環(huán)網(wǎng)之間的連接出現(xiàn)中斷問題，將通信線路18進行斷開時，TCC主系統(tǒng)與數(shù)據(jù)網(wǎng)左環(huán)網(wǎng)之間的連接出現(xiàn)中斷，在這一情況下計算機聯(lián)鎖主系統(tǒng)與TCC主系統(tǒng)之間的通信將發(fā)生中斷。B站計算機聯(lián)鎖備用系統(tǒng)與所有設(shè)備的所有通訊結(jié)合進行正常的連接，計算機聯(lián)鎖主系統(tǒng)進入其他設(shè)備第一、第三以及第四中通信結(jié)構(gòu)進行連接，在這一環(huán)境中對B站計算機主系統(tǒng)與備用系統(tǒng)之間進行科學(xué)的切換可真正的促進其與TCC系統(tǒng)之間的正常交流。

6 結(jié)語

綜上所述，文章各種方案的設(shè)計主要以切換不可為不可用以及切換時間不能較長，不可對數(shù)據(jù)進行長時間保持等設(shè)計原則為基礎(chǔ)。其方案可行性較強。安全信號接收數(shù)據(jù)網(wǎng)中所有系統(tǒng)都用嚴(yán)格遵守統(tǒng)一切換原則，這可充分的確保洗好系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。

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