鐵路信號計算機聯鎖控制系統容錯技術探究

高慶榮

摘要：隨著計算機在鐵路系統中的廣泛應用，為了保證更加安全的列車運行狀態以及面臨突發事件時能夠及時進行疏散管理，近幾年鐵路系統對于信號系統的升級一直在投放大量的資源。隨著整個鐵路系統邁入計算機系統的發展，系統的體量開始變得非常巨大，內部的操作也會變得非常復雜。此時系統的安全與否，是否可靠就顯得非常重要，隨著計算機信息化操控系統的升級改造，其能夠面對的操作對象和自我防御的能力也越來越強。以計算機為核心，全面使用與其相關的技術，成為了鐵路系統在信息化容錯計算技術設計中最為安全高效的方法。

關鍵詞：鐵路系統信號；計算機聯鎖系統；容錯技術

通過冗余，即投入多樣化的外交資源，來實現容錯技術在鐵路信號系統中的正確應用，幫助其達到常規設計的可靠性，多種外加資源的投放在計算系統中的體現主要為硬件和軟件的不斷升級和增加，同時也提高了信息冗余和計算時間的冗余。目前三模冗余和雙機熱備是計算機連鎖領域常用的兩種技術。

1 計算機聯鎖系統中的兩種技術工作原理

1.1 三模冗余的工作原理及解釋

該方法是使用三種相同的模塊來進行同樣的計算機操作，輸入到一個共同的輸入端，將表決出的結果作為系統輸出結果進行輸出。其基本的工作原理為少數服從多數的糾錯原則，以準確的多模塊輸出為基礎，采用三取二的選擇模式，如果三個模塊所顯示的結果是一致的，那么就可以選擇任意一個模塊所顯示的結果作為最終結果，如果三個模塊中出現了結果的出入，就要選擇出現數量最大的作為最終結果顯示，在正常的工作狀態下，由于具有一定的錯誤概率，所以必須要保證最終結果的完全正確，這是三個模塊同時進行相同步驟的計算，將得到結果進行表決，選擇出現次數更多的那個結果，其準確性會更高，而如果不采用該方式，直接采用一模計算方法，一旦出現了任何計算問題，其計算結果會直接影響到后續的計算，導致整個系統將會花費大量的資源去算一個沒有價值的結果，同時計算出的結果無法對鐵路系統的信息進行更好的梳理，失去了該系統存在的意義，可能會導致嚴重的安全事故。

1.2 雙機熱備工作原理及特點

雙機熱備在動態冗余中有非常廣泛的應用，它是由內部的七個模塊組成，除了主要的工作模塊以外，還有切換開關和故障的自我檢查裝置。一般在工作狀態時，只有其中一個模塊處于正常的工作，其余的都處于待機狀態，等待系統發布指令要求其他模塊幫助工作模塊替代進行工作時，才會根據實際情況選擇其他模塊參與工作過程。工作人員將正常處于工作狀態的那個模塊稱之為基本模塊，而所有的處于待機狀態的模塊都稱之為儲存模塊。如果系統在正常運行時，故障器發現系統中基本模塊處于故障的工作狀態此時系統就會立即進行切換控制，換開關儲存模塊代替基本模塊進行工作。一般來說，選擇一個儲存模塊進行切換，就能夠解決當時的系統故障問題，但也存在一定可能是儲存模塊本身也存在問題，那么此時系統的自動檢查裝置就會進行檢查，如果發現儲存模塊也有問題時，會再次切換開關使其他的模塊來進行替代。由于系統在運行時，必須要保證完全沒有失誤的工作狀態，所以在系統設備中選擇了六個儲存模塊，已經基本可以涵蓋正常系統工作狀態時所能夠面臨的所有錯誤問題，以保證系統無論面臨怎樣的模塊錯誤也能在短時間內進行恢復，并保持長時間的正常工作狀態，以維持系統的正常運轉，保證鐵路系統能夠安全的運行。在使用過程中，需要考慮到成本和維護保養的問題，所以對于模塊選擇的個數也有一定的考量。在選擇模塊數量時，就要考慮到其是否能夠滿足日常的使用需求，還需要考慮到正常的維護保養要投入的成本，同時多個模塊雖然處于待機狀態，但是由于其身處系統之中，仍然會花費一些系統內的資源，如果模塊的儲存數量過多，是否會造成系統資源的大量浪費，也成為了設計人員需要考慮的問題，數量過于龐大的模塊數量也會給未來的維修保養人員帶來非常大的工作難度和壓力。在正常使用時，與其他設備相比，其最大的特點就在于其切換速度極快，能夠保證系統連續的處于工作狀態。

2 計算機聯鎖系統容錯機制的具體表現

2.1 軟件冗余

為了保證系統內的信息能夠絕對安全，在使用聯鎖模塊時，將采取的是雙份編碼的形式，這樣的形式好處在于每一份編碼都有自己特定的對應語言和結構，也可以從不同的物理儲存空間進行儲存，增加了數據的安全性。

2.2 硬件冗余

從實質上來分析，雙聯鎖機就屬于一種雙模塊的形式。鐵路系統為了保持絕對的安全，在正常使用過程中必須保證所有的數據傳輸能夠實時進行，更不允許出現長時間的系統故障。考慮到安全機制的特殊要求，對于鐵路系統的信息結構設計中采用熱備份的方式，聯鎖機和人機對話機之間有兩個集線器進行連接，所有的設備之間能夠形成一個局域網，相互形成融于關系。機器之間可以兩兩進行信息的傳遞，局域網與外來互聯網相比其網絡環境更加干凈，網絡數據傳輸速度更高，網絡安全性更高，而且影響的范圍較少，一旦想要對其進行升級改造時，能夠影響的設備有限，而且在經濟投入上也存在一定的優勢，在工作過程中，不會受到外部網絡的影響，能夠正常工作，實現鐵路系統的實時在線，可以處理相關數據信息，同時由于其密閉的網絡環境，也能夠有效的杜絕外部網絡侵襲給局域網所帶來的影響，保證了鐵路系統的信息傳輸能夠長時間處于一個正常狀態，維護了鐵路系統的安全。

3 結語

為了保證鐵路系統的絕對安全，在其硬件軟件系統上都有多種考慮，其表現的形式主要是通過冗余的設置來進行的，減少了一定的錯誤概率，實現了鐵路系統的安全有效運轉。

參考文獻：

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