關(guān)于鐵路主體化機車(chē)信號系統中的安全冗余設計

　　論文關(guān)鍵詞:機車(chē)信號　主體化　冗余

　　論文摘要:近年來(lái),隨著(zhù)鐵路事業(yè)的跨越式發(fā)展,對機車(chē)信號設備顯示的準確性和工作的可靠性提出了更高的要求,機車(chē)信號正朝著(zhù)主體化的方向發(fā)展。但是,由于機車(chē)信號的工作是十分惡劣的,機車(chē)信號的應該更多地考慮容錯技術(shù)。

　　1　概述

　　隨著(zhù)既有線(xiàn)提速和高速鐵路和客運專(zhuān)線(xiàn)的建設,列車(chē)運行速度越來(lái)越高,對機車(chē)信號的要求也越來(lái)越高,機車(chē)信號的地位也不斷提高。鐵路新《技規》明確規定:“作為行車(chē)憑證的機車(chē)信號為主體機車(chē)信號,是由車(chē)載信號和地面信號設備共同構成的系統,必須符合故障導向安全原則,車(chē)載設備應具有運行數據記錄的功能;地面信號設備應能提供正確信息�！敝黧w化機車(chē)信號就是能夠滿(mǎn)足主體機車(chē)信號要求的機車(chē)信號系統。主體機車(chē)信號將徹底改變以往機車(chē)信號只能作為輔助信號,簡(jiǎn)單地復示地面信號機顯示的地位。

　　2　主體機車(chē)信號的組成與功能

　　主體化機車(chē)信號是一個(gè)系統工程,是由車(chē)載設備(機車(chē)信號)和傳輸通道(軌道電路)構成的一個(gè)完整的系統。傳輸通道(軌道電路)保證傳遞信息的準確性、連續性、唯一性;保證傳遞功率的可靠性,為接收設備創(chuàng )造良好的接收環(huán)境。車(chē)載保證譯碼的正確性,在惡劣環(huán)境下工作的高可靠性,各種信息的記錄分析功能,以及故障導向安全的性能。

　　3　主體機車(chē)信號安全冗余系統

　　原先的機車(chē)信號一般是作為行車(chē)的輔助信號使用的。隨著(zhù)我國鐵路的跨越式發(fā)展,列車(chē)運行速度的提高,機車(chē)信號已經(jīng)不再作為簡(jiǎn)單的輔助信號,而逐漸發(fā)展成為控指揮列車(chē)運行的主體信號。但是由于機車(chē)信號的工作環(huán)境十分惡劣,為了保證機車(chē)信號的安全性、可靠性,我國目前使用主體機車(chē)信號系統應用了多項容錯冗余技術(shù)。

　　3.1　雙套主機板熱備冗余結構

　　為了保證系統工作的安全性、可靠性,機車(chē)信號的主機板采用了雙套熱備工作方式的冗余結構。

　　　　　　　　

　　3.2　DSP二取二容錯安全結構

　　每一個(gè)仲裁微處理器對兩路譯碼輸出結果按照仲裁原則進(jìn)行碼型判決,兩路仲裁微處理器通過(guò)串口對各自仲裁的結果進(jìn)行比較,當結果一致時(shí),控制輸出。如輸出結果確實(shí)不一致,則禁止輸出,并立即退出工作狀態(tài)。此時(shí)認定這一塊主機板發(fā)生故障,主機切換到熱備板工作輸出。

　　3.3 具有自檢測功能的雙套傳感器

　　機車(chē)信號線(xiàn)圈安裝在機車(chē)的走行部位,受損壞的幾率很高,所以對傳感器的冗余設計十分必要。

　　　　　　　　

　　每只傳感器都有2套主繞組和1套副繞組(檢測線(xiàn)圈)。左、右兩端I線(xiàn)圈串聯(lián)使用,作為I路隔離放大的輸入;左、右兩端II線(xiàn)圈串聯(lián)使用,作為II路隔離放大的輸入。左,右兩端III線(xiàn)圈串聯(lián)作為自檢測信號互感線(xiàn)圈。在主機運行過(guò)程中,控制CPU不間斷的發(fā)出自檢測信號,通過(guò)傳感器本身的磁棒感應到2套主繞組,每套主繞組均接收軌道電路信號和自檢測信號,各自與主機的DSP子系統構成獨立的數據分析系統。

　　兩套主CPU板在解碼時(shí)首先從疊加的信號中分離出自檢測信號和軌道電路信號,當檢測到正確的自檢測信號時(shí),表明I、II路線(xiàn)圈工作正常,分析CPU板使用I路軌道電路信號作為輸入。一旦I路自檢測信號不存在,說(shuō)明該路線(xiàn)圈故障,分析CPU板即實(shí)施不間斷熱切換,選擇II路的軌道電路信號作為輸入,同時(shí)給出故障信息,以備查詢(xún)、修復。

　　如果由于自檢測線(xiàn)圈自身的故障或自檢測信號因故未發(fā)送出,那么3個(gè)分析CPU板在未檢測到自檢測信號的情況下,對各自A/D轉換器的兩個(gè)通道的采樣信號進(jìn)行分析判別,如果兩路信號都滿(mǎn)足要求,任選其中一路作為輸入信號;若其中一路因故障無(wú)信號輸入或信號特性不滿(mǎn)足要求,則分析CPU會(huì )選擇特性好的進(jìn)行運算分析,從而確保了系統的可靠性與安全性。

　　4　結束語(yǔ)

　　主體化機車(chē)信號系統還應用了一些其他的新技術(shù),如多種的總線(xiàn)技術(shù)、新型顯示器、新型電源等。正是由于這些新技術(shù)的應用,實(shí)現了具有高可靠性和高安全性的主體化機車(chē)信號,才使得機車(chē)信號成為主體化信號成為了可能。

參考文獻:

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