鐵路信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)的探討

田澤方

摘 要：信息化時(shí)代的到來，促進(jìn)了國家綜合國力的提升，并且根據(jù)信息化的特點(diǎn)和優(yōu)勢，計(jì)算機(jī)在社會(huì)范圍內(nèi)得到了廣泛的運(yùn)用，在各行各業(yè)中均取得了顯著的成效，對國家的發(fā)展具有重要的意義。在鐵路行業(yè)中，計(jì)算機(jī)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在鐵路、列車進(jìn)行管理登記中，并且通過先進(jìn)的技術(shù)手段，設(shè)定鐵路中的信號(hào)系統(tǒng)在鐵路工作的運(yùn)行起到提示和預(yù)警的作用，做出行記錄，確保行車安全。在信息化技術(shù)的不斷發(fā)展和在鐵路應(yīng)用過程的實(shí)踐中，相關(guān)技術(shù)均得到了普遍的改善和提升，在鐵路信號(hào)系統(tǒng)的應(yīng)用中日漸完善，取得了越來越高的效益。本文將主要從鐵路行業(yè)的現(xiàn)狀出發(fā)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)著眼，探討鐵路信號(hào)和計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制以及系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)的相關(guān)概念，對其應(yīng)用和發(fā)展作出分析，以期更適應(yīng)于鐵路管理和進(jìn)步。

關(guān)鍵詞：鐵路信號(hào);計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖;容錯(cuò)技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP302.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）02-0040-02

0 引言

鐵路信號(hào)系統(tǒng)在鐵路的運(yùn)行和管理中有著重要的意義。鐵路信號(hào)系統(tǒng)的存在，使鐵路的運(yùn)行和管理更加的有序，是鐵路工作正常運(yùn)行和高效完成的重要保障。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是繼機(jī)械聯(lián)鎖、繼電聯(lián)鎖后的第三個(gè)在鐵路系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛的技術(shù)，并且隨著容錯(cuò)技術(shù)和電子技術(shù)的快速發(fā)展，使得計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的應(yīng)用日漸廣泛，為鐵路的管理帶來了更高的效益和應(yīng)用發(fā)展的新的機(jī)制，使得其在鐵路行業(yè)中擁有著越來越高的地位。

1 鐵路信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)的相關(guān)概念

促進(jìn)鐵路信號(hào)、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)以及容錯(cuò)技術(shù)的提升，需要對其技術(shù)的內(nèi)涵加以了解和掌握，加強(qiáng)對技術(shù)的學(xué)習(xí)，提高相關(guān)人員的專業(yè)技能，保障鐵路管理工作的正常且高效完成，以此促進(jìn)鐵路行業(yè)的發(fā)展[1]。

1.1 鐵路信號(hào)

鐵路信號(hào)是指鐵路信號(hào)系統(tǒng)和鐵路信號(hào)設(shè)備的簡稱。鐵路信號(hào)等設(shè)備的存在可以提高鐵路工作中行車和調(diào)車的安全性，為鐵路工作人員提供相關(guān)的指示信息，指引鐵路工作人員操作的規(guī)范性，保證工作的正常實(shí)施和落實(shí)。鐵路信號(hào)主要包括車站信號(hào)控制系統(tǒng)、區(qū)間信號(hào)、指揮控制系統(tǒng)以及編組站調(diào)車控制系統(tǒng)。鐵路信號(hào)信息系統(tǒng)的運(yùn)用，代表著當(dāng)前技術(shù)的發(fā)展，是鐵路現(xiàn)代化發(fā)展的重要標(biāo)志。鐵路信號(hào)被用于列車的運(yùn)行中，包括車站聯(lián)鎖、汽車信號(hào)、超速防護(hù)和相關(guān)的監(jiān)督工作等，鐵路信號(hào)的形式主要有視覺信號(hào)和聽覺信號(hào)兩種。比如，在視覺信號(hào)中，通常根據(jù)所表達(dá)的特征選擇相應(yīng)的顏色和形狀等進(jìn)行信息的傳達(dá)。而在聽覺信號(hào)中，則是通過聲音的強(qiáng)度、頻率以及音色等傳遞相應(yīng)的信息。對操作者進(jìn)行信息的指引，明確信號(hào)系統(tǒng)在鐵路工作中的應(yīng)用，可以及時(shí)的提供信號(hào)預(yù)警，比如在列車遇到險(xiǎn)情時(shí)，不能立即停車，采取相應(yīng)的信號(hào)提醒，便可以及時(shí)地采取信號(hào)傳達(dá)的方式，對后車進(jìn)行提醒，才能規(guī)避車輛相撞的風(fēng)險(xiǎn)，以此保證車輛運(yùn)行的安全，提高運(yùn)輸效率[2]。

1.2 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)，簡稱為CBI，是鐵路工作中的核心控制設(shè)備。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在鐵路中的運(yùn)用主要體現(xiàn)在，鐵路站內(nèi)、道岔信號(hào)及軌道電路之間的聯(lián)鎖控制。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)具有可靠性、可用性和應(yīng)變能力強(qiáng)的特點(diǎn)，是鐵路安全和高效行車的先決條件。計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖是地鐵信號(hào)系統(tǒng)的安全核心，其在鐵路中具有監(jiān)測，以及語音提示和數(shù)據(jù)運(yùn)算等功能，對工作人員進(jìn)行合理調(diào)度和指揮，可以確保列車行車安全，在當(dāng)前的鐵路工作中，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備應(yīng)用的較為廣泛，且在鐵路工作中發(fā)揮著重要的作用。

1.3 計(jì)算機(jī)容錯(cuò)技術(shù)

計(jì)算機(jī)容錯(cuò)技術(shù)的本質(zhì)是容忍故障，是在部分故障出現(xiàn)的時(shí)候可以自動(dòng)調(diào)理、休整并保持正常運(yùn)行，不影響鐵路的正常操作，計(jì)算機(jī)容錯(cuò)技術(shù)是當(dāng)前鐵路發(fā)展過程中比較先進(jìn)的一項(xiàng)技術(shù)，通過設(shè)定的一系列程序?yàn)閰⒄諛?biāo)準(zhǔn)，對鐵路的相關(guān)工作，以及設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測，并在出現(xiàn)問題和故障時(shí)，自行調(diào)整恢復(fù)，消除故障，保證鐵路工作的正常運(yùn)行。計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)具有高可靠性和高可信度的特點(diǎn)，在鐵路的工作中，同樣具有著關(guān)鍵性的作用，并且具有良好的發(fā)展前景[3]。

2 鐵路信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)應(yīng)用的必要性

鐵路是近現(xiàn)代時(shí)期所應(yīng)用的代步工具，具有較長的發(fā)展過程，隨著技術(shù)的改進(jìn)，鐵路憑借著速度快和容納量大的特點(diǎn)，受到了人們的廣泛追崇，但是由于鐵路原因發(fā)生的危險(xiǎn)事件不在少數(shù)。在以往的鐵路的運(yùn)行工作中，由于其技術(shù)的局限性，導(dǎo)致鐵路中存在著較多的弊端，對鐵路行業(yè)的發(fā)展具有一定的影響。推動(dòng)鐵路技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)鐵路運(yùn)行的安全，在鐵路中應(yīng)用鐵路信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)將勢在必行[4]。

鐵路工作中的問題主要體現(xiàn)在規(guī)范機(jī)制的不健全，不能夠滿足當(dāng)前鐵路系統(tǒng)對鐵路高速率和高安全性的要求，不能將鐵路的各系統(tǒng)間進(jìn)行連接，導(dǎo)致鐵路的工作管理存在漏洞，影響鐵路工作的進(jìn)展和開展。其次，傳統(tǒng)鐵路運(yùn)行中鐵路的相關(guān)技術(shù)落后，面對鐵路系統(tǒng)的故障時(shí)需要花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行修整，并且具有一定的難度，操作復(fù)雜，影響鐵路的正常運(yùn)行，使鐵路需要應(yīng)對的問題較多，導(dǎo)致鐵路的速率較低。其次在以往的鐵路工作中需要憑借人為的力量和意識(shí)對事物進(jìn)行判斷，容易存在人為的偏差，縮小人為反應(yīng)的時(shí)間和空間，在應(yīng)對突發(fā)事件時(shí)不能做出及時(shí)、有效的反應(yīng)，對群眾的安全性存在威脅，無法對鐵路工作實(shí)現(xiàn)安全性的保障。

3 鐵路信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)

在鐵路信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)技術(shù)最好的方式便是冗余，即完善系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)硬件冗余、軟件冗余和智能自測。通過冗余的方式和手段實(shí)現(xiàn)資源的可用性，與此同時(shí)，提高容錯(cuò)技術(shù)，為鐵路信號(hào)提供更多的設(shè)計(jì)靈感，使之具備更高的可靠性。此外，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的應(yīng)用。探討其聯(lián)鎖控制的功能并且對其聯(lián)鎖數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，促進(jìn)容錯(cuò)技術(shù)更進(jìn)一步的發(fā)展[5]。

3.1 系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制

系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制與系統(tǒng)排錯(cuò)相互補(bǔ)充，是鐵路計(jì)算機(jī)信號(hào)系統(tǒng)工作中的可信度較高的一類系統(tǒng)。系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制的工作內(nèi)容是指在鐵路運(yùn)行的過程中，面對出現(xiàn)的故障和異常問題，系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制可以按照設(shè)定的一類程序繼續(xù)運(yùn)行，保證鐵路運(yùn)行過程中不受故障或者異常問題的影響，導(dǎo)致運(yùn)行的程序被修改，保障鐵路工作的正常運(yùn)行，并且提高鐵路運(yùn)行的安全性。系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制主要的功能有故障限制，故障檢測，故障屏蔽，以及診斷，重組、修復(fù)等一直在鐵路工作故障問題的出現(xiàn)中，可以將其屏蔽控制，并且能將其進(jìn)行修復(fù)，發(fā)揮出系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制的作用。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)容錯(cuò)幾次的重要的條件是促進(jìn)冗余技術(shù)的提升。在鐵路、計(jì)算機(jī)容錯(cuò)，技術(shù)中永遠(yuǎn)不是多余不必要的內(nèi)容，而是指人為的增加重復(fù)部分，對原定的系統(tǒng)進(jìn)行備份，為系統(tǒng)工作增加保障，達(dá)到系統(tǒng)安全運(yùn)行的目的，具有較高的可靠性和可用性。冗余技術(shù)屬于通信系統(tǒng)，是信息技術(shù)發(fā)展中的先進(jìn)技術(shù)，在鐵路工作中得到了廣泛的應(yīng)用。由于技術(shù)可以運(yùn)用多層面，根據(jù)其存在位置的不同講榮譽(yù)，技術(shù)分為硬件冗余、軟件冗余和智能自測[6]。

3.2 硬件冗余

硬件冗余主要是指電源冗余以及存儲(chǔ)子系統(tǒng)冗余等。電源的冗余技術(shù)主要體現(xiàn)在鐵路工作總電源運(yùn)行的模式上，在現(xiàn)代的技術(shù)發(fā)展中，隨著信息化的普及，高端服務(wù)器產(chǎn)品通常會(huì)采用雙電源系統(tǒng)，以此保證在系統(tǒng)的工作中可以同時(shí)提供電力，是相關(guān)電源的備份，雙電源系統(tǒng)是負(fù)載均衡的，在某一個(gè)電源出現(xiàn)故障時(shí)，可以采用另一電源系統(tǒng)承擔(dān)系統(tǒng)工作負(fù)載，使系統(tǒng)的工作不受其故障的影響，繼續(xù)完成系統(tǒng)的相關(guān)工作，對保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行有一定的作用。而存儲(chǔ)子系統(tǒng)的工作原理類似于電源冗余，其主要的工作內(nèi)容主要體現(xiàn)在磁盤鏡像，磁盤雙聯(lián)，以及磁盤陣列。在鐵路的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，存儲(chǔ)子系統(tǒng)是較容易發(fā)生故障的位置，所以解決存儲(chǔ)子系的問題，在存儲(chǔ)子系統(tǒng)發(fā)展硬件冗余技術(shù)是非常必要的。

3.3 軟件冗余

軟件冗余是計(jì)算機(jī)的專業(yè)術(shù)語，是指在異常故障出現(xiàn)的情況下，將程序?qū)胨姥h(huán)的狀態(tài)，而后是計(jì)算機(jī)容錯(cuò)系統(tǒng)和相關(guān)的程序，利用其高級(jí)程序?qū)⑵溥M(jìn)行重啟，并且強(qiáng)行關(guān)閉，以此將其系統(tǒng)進(jìn)行恢復(fù)，達(dá)到修正的目的。在鐵路系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制中，軟件冗余的主要表現(xiàn)形式是在連鎖模塊采取雙份編碼的形式，在每份編碼的使用中，因?yàn)槠渚幊陶Z言和結(jié)構(gòu)的不同，所以在編碼物理存儲(chǔ)位置中，采取仿作工作模式。這種模式下的鐵路系統(tǒng)工作，可以減少系統(tǒng)的潛伏，通過數(shù)據(jù)采集和聯(lián)鎖運(yùn)算等技術(shù)對系統(tǒng)的工作運(yùn)行具有檢測的作用，及時(shí)的檢測并排查故障異?，F(xiàn)象。在兩個(gè)程序的共同運(yùn)行下，為系統(tǒng)提供自檢程序，重新執(zhí)行，過濾損失障礙，為鐵路運(yùn)行提供更多的保障。

3.4 智能自測

在系統(tǒng)容錯(cuò)中還有智能自測的功能，智能自測功能是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自檢自測，不需要加入人工，并可對故障迅速定位排查并解決。智能自測是在自檢的基礎(chǔ)上進(jìn)行，主要是指在智能自檢功能根據(jù)一定的守護(hù)進(jìn)程進(jìn)行控制故障問題，而自測便是由另一守護(hù)進(jìn)程進(jìn)行系統(tǒng)性的自我測評(píng)，可以更加快速的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障。智能自測會(huì)在故障出現(xiàn)問題時(shí)，及時(shí)中斷并固定于故障模塊，對故障問題進(jìn)行修復(fù)，質(zhì)檢系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的應(yīng)用廣泛，主要有人機(jī)交互界面信號(hào)采集，以及系統(tǒng)自身的檢測，智能自測功能可以更全面的進(jìn)行檢測，并且更加的智能化，保證系統(tǒng)工作更加穩(wěn)定可靠，更加方便施工者的操作。

3.5 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制功能可以有效操作指令下達(dá)，對指令進(jìn)行判斷和執(zhí)行，并且可以對錯(cuò)誤指令進(jìn)行及時(shí)反饋和提示。其次針對計(jì)算機(jī)信號(hào)設(shè)備，進(jìn)行聯(lián)鎖控制對現(xiàn)場的工作過程進(jìn)行把控和監(jiān)督，有利于值班人員及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并解決問題。最后聯(lián)鎖控制系統(tǒng)可以將現(xiàn)場信號(hào)故障排除并且在屏幕上發(fā)出預(yù)警信號(hào)，使相關(guān)的技術(shù)人員在第一時(shí)間排查技術(shù)問題。促進(jìn)連鎖數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，連鎖數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)匯總，主要包括動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)和靜態(tài)數(shù)據(jù)兩種類型，在計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)有重大的幫助。

4 結(jié)語

綜上所述，鐵路正朝著愈加現(xiàn)代化和先進(jìn)化的趨勢發(fā)展，借助當(dāng)前的技術(shù)優(yōu)勢，使鐵路技術(shù)更加的安全可靠，并且提高其可用性。此外，實(shí)現(xiàn)鐵路工作的高速率和高安全是當(dāng)前鐵路發(fā)展的必要條件，也是重要要求。綜上所述，本文主要從現(xiàn)代的鐵路發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，探討鐵路信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)在鐵路工作中的應(yīng)用，對且對其相關(guān)概念進(jìn)行闡述，分析鐵路信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)在鐵路工作中所產(chǎn)生的積極作用，對鐵路工作的正常運(yùn)行提供重要的保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭麗英，董昱，李敬文.鐵路信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)研究[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2005（01）：6-7+10.

[2] 焦景忠.試析準(zhǔn)池鐵路型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2019（15）：147-149.

[3] 王先策.鐵路信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)探析[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2019，27（24）：13-14.

[4] 李孟豪.探討鐵路信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)[J].電子測試，2016（08）：91-92.

[5] 劉邦鵬.鐵路信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的容錯(cuò)技術(shù)探討[J].工程技術(shù)研究，2018（03）：51-52.

[6] 高慶榮.鐵路信號(hào)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖控制系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)探究[J].科技風(fēng)，2018（29）：63.