城市軌道交通信號(hào)冗余技術(shù)分析
【摘要】隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的安全可靠性是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的必要條件，而冗余技術(shù)便是一種提高計(jì)算機(jī)安全可靠性的有效手段。冗余技術(shù)分為實(shí)踐冗余、信息冗余、結(jié)構(gòu)冗余和冗余附加技術(shù)四種，其中結(jié)構(gòu)冗余技術(shù)按照工作方法可以分為靜態(tài)冗余、動(dòng)態(tài)冗余和混合冗余三種。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)來保證列車運(yùn)行的安全，實(shí)現(xiàn)行車指揮和列車運(yùn)行現(xiàn)代化，提高運(yùn)輸效率的系統(tǒng)設(shè)備。
【關(guān)鍵詞】城市軌道交通；信號(hào)系統(tǒng)；冗余技術(shù)；系統(tǒng)分析
列車指揮和運(yùn)行對(duì)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的安全可靠性有著極高的要求，不僅僅要求采用安全可靠性高的元件、器件和軟件，而且還要求城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)具有故障導(dǎo)向安全的特征。冗余技術(shù)是提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安全可靠性的手段中最有效的一種手段，也是提高城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)安全可靠性的最有效的方法之一。一般情況下，城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中采用冗余技術(shù)，并且對(duì)系統(tǒng)配置一些實(shí)用的部件，在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，重復(fù)配置的部件就會(huì)介入并且承擔(dān)故障部件的工作，這樣就可以減緩城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)間，從而達(dá)到提高城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)安全可靠性的目的。在《城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)通用技術(shù)條件》章程中，對(duì)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的總則系統(tǒng)、基本功能、技術(shù)要求和環(huán)境條件提出了相應(yīng)的規(guī)定。對(duì)于城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中運(yùn)用冗余技術(shù)的相關(guān)方面做了全面的介紹，明確了冗余技術(shù)對(duì)于提高城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)安全可靠性的重要性，認(rèn)為合理的冗余技術(shù)將會(huì)大大提高信號(hào)系統(tǒng)的安全可靠性。冗余技術(shù)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的運(yùn)用，加強(qiáng)了列車運(yùn)行的安全性，促進(jìn)了列車指揮和運(yùn)行的現(xiàn)代化進(jìn)程。筆者就城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)和冗余技術(shù)進(jìn)行了全面的介紹，對(duì)城市軌道交通信號(hào)冗余技術(shù)進(jìn)行了全面分析，指出了冗余技術(shù)對(duì)提高城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的安全和可靠性的深刻影響。
一、城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介
城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是保證列車運(yùn)行安全，實(shí)現(xiàn)行車指揮和列車運(yùn)行現(xiàn)代化，提高運(yùn)輸效率的關(guān)鍵系統(tǒng)設(shè)備。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)一般是由列車的自動(dòng)控制系統(tǒng)組成，列車的自動(dòng)控制系統(tǒng)的英文簡(jiǎn)稱為ATC，列車自動(dòng)控制系統(tǒng)包括列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)、列車自動(dòng)防護(hù)子系統(tǒng)和列車自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)。這三個(gè)子系統(tǒng)是通過信息交換網(wǎng)絡(luò)來構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地面控制與車上控制相結(jié)合、地面控制與中央控制相結(jié)合，構(gòu)成了一個(gè)以安全設(shè)備為基礎(chǔ)，集行車指揮、運(yùn)行調(diào)整和列車駕駛自動(dòng)化等功能為一體的列車自動(dòng)控制系統(tǒng)。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)分為列車自動(dòng)控制系統(tǒng)、固定閉塞ATC系統(tǒng)和移動(dòng)閉塞ATC系統(tǒng)。其中，列車自動(dòng)控制系統(tǒng)按照閉塞布點(diǎn)方式可以分為固定式和移動(dòng)式；按照機(jī)車信號(hào)傳輸方式可以分為連續(xù)式和點(diǎn)式；按照各系統(tǒng)設(shè)備所處地域可以分為控制中心系統(tǒng)、車站及軌旁子系統(tǒng)、車載設(shè)備子系統(tǒng)和車場(chǎng)子系統(tǒng)。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)模式分為列車自動(dòng)監(jiān)控模式、調(diào)度員人工介入模式、列車出入車場(chǎng)調(diào)度模式、車站現(xiàn)地控制模式、車場(chǎng)控制模式、列車運(yùn)行控制模式以及列車折返模式等。
二、冗余技術(shù)
1.冗余技術(shù)簡(jiǎn)介
冗余技術(shù)又稱為儲(chǔ)備技術(shù)，是利用系統(tǒng)的并聯(lián)模型來提高系統(tǒng)安全可靠性的一種有效的手段，冗余技術(shù)可以分為工作冗余和后背冗余兩種技術(shù)。其中，工作冗余是一種或者兩個(gè)或以上的單元并行工作的并聯(lián)模型，一般情況下是由各處單元平均負(fù)擔(dān)工作，因此工作能力有冗余；后背冗余一般情況下只需要一個(gè)單元工作，另一個(gè)單元是冗余的，用于待機(jī)備用。就以計(jì)算機(jī)為案例來介紹冗余技術(shù)，計(jì)算機(jī)的服務(wù)器以及電源等重要的設(shè)備，都是采用一用二備甚至是一用三備的配置，在計(jì)算機(jī)正常工作時(shí)，幾臺(tái)服務(wù)器可可以同時(shí)工作，互為備用，電源也是同樣的工作。但是，一旦遇到通電或者是計(jì)算機(jī)故障，服務(wù)器或者電源就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)到正常的設(shè)備上繼續(xù)工作，這樣就能確保系統(tǒng)不停機(jī)，數(shù)據(jù)不丟失。
2.軟件冗余技術(shù)
計(jì)算機(jī)軟件冗余技術(shù)指的是在一臺(tái)計(jì)算機(jī)的主機(jī)內(nèi)擁有兩套獨(dú)立程序，也就是所謂的帶有比較結(jié)果的一硬二軟技術(shù)。主機(jī)內(nèi)的兩套程序都能獨(dú)立完成對(duì)輸出數(shù)據(jù)的處理，在計(jì)算機(jī)運(yùn)行正常的情況下，數(shù)據(jù)經(jīng)由比較器進(jìn)行比較，在比較結(jié)果一致的情況下會(huì)經(jīng)過兩套輸出電路，達(dá)到數(shù)據(jù)的輸出來接通控制電路。在計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，因?yàn)閮商子?jì)算機(jī)程序都是獨(dú)立的，這樣經(jīng)過比較器得出的比較結(jié)果就會(huì)變得不一致，這種比較結(jié)構(gòu)無法接通控制電路，就會(huì)導(dǎo)致計(jì)算機(jī)無法得到正常的`供電。這樣就會(huì)通過計(jì)算機(jī)的自動(dòng)監(jiān)控器的監(jiān)控，在計(jì)算機(jī)電路短點(diǎn)的情況下，軟件冗余就會(huì)將計(jì)算機(jī)導(dǎo)向安全的結(jié)果。在軟件冗余技術(shù)中，計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器和CPU等器件都是公用的，而計(jì)算機(jī)的程序編制需要嚴(yán)格獨(dú)立。這種計(jì)算機(jī)的一硬二軟技術(shù)不能做到電路的完全獨(dú)立，因此這種軟件冗余技術(shù)存在著孿生性故障的隱患。
3.“二取二”硬件冗余系統(tǒng)
“二取二”硬件冗余系統(tǒng)是指兩臺(tái)完全相同的計(jì)算機(jī)在對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果是相同的。這種處理結(jié)果會(huì)經(jīng)過比較器的比較，在確認(rèn)結(jié)果后就能使同步器的控制系統(tǒng)通過輸出電路做出控制命令。而在計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果是不相同的，這樣比較器進(jìn)行比較后會(huì)給出切斷電路的命令，切斷計(jì)算機(jī)的電路做出故障警報(bào)�！岸《庇布哂嘞到y(tǒng)有效的保證了計(jì)算機(jī)電路的輸出，防止計(jì)算機(jī)在發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)丟失。
三、城市軌道交通信號(hào)冗余技術(shù)分析
城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是依靠計(jì)算機(jī)技術(shù)來保證列車運(yùn)行的安全，實(shí)現(xiàn)行車指揮和列車運(yùn)行現(xiàn)代化，提高運(yùn)輸效率的系統(tǒng)設(shè)備。冗余技術(shù)在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中的運(yùn)用，加強(qiáng)了列車運(yùn)行的安全性，促進(jìn)了列車指揮和運(yùn)行的現(xiàn)代化進(jìn)程。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)中，列車的行車設(shè)備或者子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用二取二或者三取二的計(jì)算機(jī)冗余技術(shù)，這種冗余技術(shù)對(duì)于提高列車指揮和運(yùn)行的安全可靠性是最為有效的。每輛列車上面可以配置二取二或者三取二的冗余技術(shù)的車載設(shè)備，對(duì)列車的自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)等安全設(shè)備采用計(jì)算機(jī)冗余技術(shù)，這樣就能有效的運(yùn)用列車的自動(dòng)防護(hù)系統(tǒng)，提高列車的行車安全性。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)該具有冗余、容錯(cuò)以及糾錯(cuò)的功能，這樣就不允許因?yàn)橛?jì)算機(jī)的故障造成信號(hào)系統(tǒng)的失控，城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的冗余技術(shù)會(huì)將付賬導(dǎo)向安全方面。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該采用雙網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，列車的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的主要設(shè)備都要進(jìn)行重配置，例如各種類型的服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)的交換器、數(shù)據(jù)的傳輸設(shè)備等都應(yīng)該進(jìn)行重復(fù)配置，城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的工作站也應(yīng)該能互為備用，這樣對(duì)于提高城市軌道交通系統(tǒng)的安全可靠性具有很大的作用。
四、結(jié)語
通過對(duì)前文的分析，可以看見冗余技術(shù)對(duì)于城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的運(yùn)行有著十分巨大的作用，合理的冗余技術(shù)對(duì)于提高城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)的安全可靠性有著巨大的影響。城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)采用冗余技術(shù)，可以在城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，重復(fù)配置的部件就會(huì)介入并且承擔(dān)故障部件的工作，這樣就可以減少城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)間，從而達(dá)到提高城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)安全可靠性的目的。
參考文獻(xiàn)
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