铁路信号计算机联锁控制系统容错技术的探讨

田泽方

摘 要：信息化时代的到来，促进了国家综合国力的提升，并且根据信息化的特点和优势，计算机在社会范围内得到了广泛的运用，在各行各业中均取得了显著的成效，对国家的发展具有重要的意义。在铁路行业中，计算机的应用主要表现在铁路、列车进行管理登记中，并且通过先进的技术手段，设定铁路中的信号系统在铁路工作的运行起到提示和预警的作用，做出行记录，确保行车安全。在信息化技术的不断发展和在铁路应用过程的实践中，相关技术均得到了普遍的改善和提升，在铁路信号系统的应用中日渐完善，取得了越来越高的效益。本文将主要从铁路行业的现状出发，以计算机技术着眼，探讨铁路信号和计算机联锁控制以及系统容错技术的相关概念，对其应用和发展作出分析，以期更适应于铁路管理和进步。

关键词：铁路信号;计算机联锁;容错技术

中图分类号：TP302.8 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）02-0040-02

0 引言

铁路信号系统在铁路的运行和管理中有着重要的意义。铁路信号系统的存在，使铁路的运行和管理更加的有序，是铁路工作正常运行和高效完成的重要保障。计算机联锁系统是继机械联锁、继电联锁后的第三个在铁路系统中应用广泛的技术，并且随着容错技术和电子技术的快速发展，使得计算机联锁系统的应用日渐广泛，为铁路的管理带来了更高的效益和应用发展的新的机制，使得其在铁路行业中拥有着越来越高的地位。

1 铁路信号计算机联锁控制系统容错技术的相关概念

促进铁路信号、计算机联锁控制系统以及容错技术的提升，需要对其技术的内涵加以了解和掌握，加强对技术的学习，提高相关人员的专业技能，保障铁路管理工作的正常且高效完成，以此促进铁路行业的发展[1]。

1.1 铁路信号

铁路信号是指铁路信号系统和铁路信号设备的简称。铁路信号等设备的存在可以提高铁路工作中行车和调车的安全性，为铁路工作人员提供相关的指示信息，指引铁路工作人员操作的规范性，保证工作的正常实施和落实。铁路信号主要包括车站信号控制系统、区间信号、指挥控制系统以及编组站调车控制系统。铁路信号信息系统的运用，代表着当前技术的发展，是铁路现代化发展的重要标志。铁路信号被用于列车的运行中，包括车站联锁、汽车信号、超速防护和相关的监督工作等，铁路信号的形式主要有视觉信号和听觉信号两种。比如，在视觉信号中，通常根据所表达的特征选择相应的颜色和形状等进行信息的传达。而在听觉信号中，则是通过声音的强度、频率以及音色等传递相应的信息。对操作者进行信息的指引，明确信号系统在铁路工作中的应用，可以及时的提供信号预警，比如在列车遇到险情时，不能立即停车，采取相应的信号提醒，便可以及时地采取信号传达的方式，对后车进行提醒，才能规避车辆相撞的风险，以此保证车辆运行的安全，提高运输效率[2]。

1.2 计算机联锁

计算机联锁系统，简称为CBI，是铁路工作中的核心控制设备。计算机联锁系统在铁路中的运用主要体现在，铁路站内、道岔信号及轨道电路之间的联锁控制。计算机联锁系统具有可靠性、可用性和应变能力强的特点，是铁路安全和高效行车的先决条件。计算机联锁是地铁信号系统的安全核心，其在铁路中具有监测，以及语音提示和数据运算等功能，对工作人员进行合理调度和指挥，可以确保列车行车安全，在当前的铁路工作中，计算机联锁设备应用的较为广泛，且在铁路工作中发挥着重要的作用。

1.3 计算机容错技术

计算机容错技术的本质是容忍故障，是在部分故障出现的时候可以自动调理、休整并保持正常运行，不影响铁路的正常操作，计算机容错技术是当前铁路发展过程中比较先进的一项技术，通过设定的一系列程序为参照标准，对铁路的相关工作，以及设备进行监测，并在出现问题和故障时，自行调整恢复，消除故障，保证铁路工作的正常运行。计算机操作系统具有高可靠性和高可信度的特点，在铁路的工作中，同样具有着关键性的作用，并且具有良好的发展前景[3]。

2 铁路信号计算机联锁控制系统容错技术应用的必要性

鐵路是近现代时期所应用的代步工具，具有较长的发展过程，随着技术的改进，铁路凭借着速度快和容纳量大的特点，受到了人们的广泛追崇，但是由于铁路原因发生的危险事件不在少数。在以往的铁路的运行工作中，由于其技术的局限性，导致铁路中存在着较多的弊端，对铁路行业的发展具有一定的影响。推动铁路技术的发展，促进铁路运行的安全，在铁路中应用铁路信号计算机联锁控制系统容错技术将势在必行[4]。

铁路工作中的问题主要体现在规范机制的不健全，不能够满足当前铁路系统对铁路高速率和高安全性的要求，不能将铁路的各系统间进行连接，导致铁路的工作管理存在漏洞，影响铁路工作的进展和开展。其次，传统铁路运行中铁路的相关技术落后，面对铁路系统的故障时需要花费大量的时间进行修整，并且具有一定的难度，操作复杂，影响铁路的正常运行，使铁路需要应对的问题较多，导致铁路的速率较低。其次在以往的铁路工作中需要凭借人为的力量和意识对事物进行判断，容易存在人为的偏差，缩小人为反应的时间和空间，在应对突发事件时不能做出及时、有效的反应，对群众的安全性存在威胁，无法对铁路工作实现安全性的保障。

3 铁路信号计算机联锁控制系统容错技术

在铁路信号计算机联锁控制系统，实现容错技术最好的方式便是冗余，即完善系统容错机制，实现硬件冗余、软件冗余和智能自测。通过冗余的方式和手段实现资源的可用性，与此同时，提高容错技术，为铁路信号提供更多的设计灵感，使之具备更高的可靠性。此外，加强计算机联锁控制系统的应用。探讨其联锁控制的功能并且对其联锁数据和数据结构进行分析，促进容错技术更进一步的发展[5]。

3.1 系统容错机制

系统容错机制与系统排错相互补充，是铁路计算机信号系统工作中的可信度较高的一类系统。系统容错机制的工作内容是指在铁路运行的过程中，面对出现的故障和异常问题，系统容错机制可以按照设定的一类程序继续运行，保证铁路运行过程中不受故障或者异常问题的影响，导致运行的程序被修改，保障铁路工作的正常运行，并且提高铁路运行的安全性。系统容错机制主要的功能有故障限制，故障检测，故障屏蔽，以及诊断，重组、修复等一直在铁路工作故障问题的出现中，可以将其屏蔽控制，并且能将其进行修复，发挥出系统容错机制的作用。实现系统容错几次的重要的条件是促进冗余技术的提升。在铁路、计算机容错，技术中永远不是多余不必要的内容，而是指人为的增加重复部分，对原定的系统进行备份，为系统工作增加保障，达到系统安全运行的目的，具有较高的可靠性和可用性。冗余技术属于通信系统，是信息技术发展中的先进技术，在铁路工作中得到了广泛的应用。由于技术可以运用多层面，根据其存在位置的不同讲荣誉，技术分为硬件冗余、软件冗余和智能自测[6]。

3.2 硬件冗余

硬件冗余主要是指电源冗余以及存储子系统冗余等。电源的冗余技术主要体现在铁路工作总电源运行的模式上，在现代的技术发展中，随着信息化的普及，高端服务器产品通常会采用双电源系统，以此保证在系统的工作中可以同时提供电力，是相关电源的备份，双电源系统是负载均衡的，在某一个电源出现故障时，可以采用另一电源系统承担系统工作负载，使系统的工作不受其故障的影响，继续完成系统的相关工作，对保障系统的正常运行有一定的作用。而存储子系统的工作原理类似于电源冗余，其主要的工作内容主要体现在磁盘镜像，磁盘双联，以及磁盘阵列。在铁路的计算机系统中，存储子系统是较容易发生故障的位置，所以解决存储子系的问题，在存储子系统发展硬件冗余技术是非常必要的。

3.3 软件冗余

软件冗余是计算机的专业术语，是指在异常故障出现的情况下，将程序导入死循环的状态，而后是计算机容错系统和相关的程序，利用其高级程序将其进行重启，并且强行关闭，以此将其系统进行恢复，达到修正的目的。在铁路系统容错机制中，软件冗余的主要表现形式是在连锁模块采取双份编码的形式，在每份编码的使用中，因为其编程语言和结构的不同，所以在编码物理存储位置中，采取仿作工作模式。这种模式下的铁路系统工作，可以减少系统的潜伏，通过数据采集和联锁运算等技术对系统的工作运行具有检测的作用，及时的检测并排查故障异常现象。在两个程序的共同运行下，为系统提供自检程序，重新执行，过滤损失障碍，为铁路运行提供更多的保障。

3.4 智能自测

在系统容错中还有智能自测的功能，智能自测功能是实现系统的自检自测，不需要加入人工，并可对故障迅速定位排查并解决。智能自测是在自检的基础上进行，主要是指在智能自检功能根据一定的守护进程进行控制故障问题，而自测便是由另一守护进程进行系统性的自我测评，可以更加快速的发现系统故障。智能自测会在故障出现问题时，及时中断并固定于故障模块，对故障问题进行修复，质检系统在计算机联锁系统的应用广泛，主要有人机交互界面信号采集，以及系统自身的检测，智能自测功能可以更全面的进行检测，并且更加的智能化，保证系统工作更加稳定可靠，更加方便施工者的操作。

3.5 计算机联锁控制

计算机联锁控制功能可以有效操作指令下达，对指令进行判断和执行，并且可以对错误指令进行及时反馈和提示。其次针对计算机信号设备，进行联锁控制对现场的工作过程进行把控和监督，有利于值班人员及时的发现并解决问题。最后联锁控制系统可以将现场信号故障排除并且在屏幕上发出预警信号，使相关的技术人员在第一时间排查技术问题。促进连锁数据与数据结构的优化，连锁数据与数据结构是指计算机系统中的数据汇总，主要包括動态数据和静态数据两种类型，在计算机联锁控制系统有重大的帮助。

4 结语

综上所述，铁路正朝着愈加现代化和先进化的趋势发展，借助当前的技术优势，使铁路技术更加的安全可靠，并且提高其可用性。此外，实现铁路工作的高速率和高安全是当前铁路发展的必要条件，也是重要要求。综上所述，本文主要从现代的铁路发展现状出发，探讨铁路信号计算机联锁控制系统容错技术在铁路工作中的应用，对且对其相关概念进行阐述，分析铁路信号计算机联锁控制系统容错技术在铁路工作中所产生的积极作用，对铁路工作的正常运行提供重要的保障。

参考文献

[1] 郑丽英，董昱，李敬文.铁路信号计算机联锁控制系统容错技术研究[J].工业控制计算机，2005（01）：6-7+10.

[2] 焦景忠.试析准池铁路型计算机联锁控制系统容错技术[J].科技创新与应用，2019（15）：147-149.

[3] 王先策.铁路信号计算机联锁控制系统容错技术探析[J].科技经济导刊，2019，27（24）：13-14.

[4] 李孟豪.探讨铁路信号计算机联锁控制系统容错技术[J].电子测试，2016（08）：91-92.

[5] 刘邦鹏.铁路信号计算机联锁控制系统的容错技术探讨[J].工程技术研究，2018（03）：51-52.

[6] 高庆荣.铁路信号计算机联锁控制系统容错技术探究[J].科技风，2018（29）：63.