鐵路信號計算機聯鎖控制系統容錯技術的探討

田澤方

摘 要：信息化時代的到來，促進了國家綜合國力的提升，并且根據信息化的特點和優勢，計算機在社會范圍內得到了廣泛的運用，在各行各業中均取得了顯著的成效，對國家的發展具有重要的意義。在鐵路行業中，計算機的應用主要表現在鐵路、列車進行管理登記中，并且通過先進的技術手段，設定鐵路中的信號系統在鐵路工作的運行起到提示和預警的作用，做出行記錄，確保行車安全。在信息化技術的不斷發展和在鐵路應用過程的實踐中，相關技術均得到了普遍的改善和提升，在鐵路信號系統的應用中日漸完善，取得了越來越高的效益。本文將主要從鐵路行業的現狀出發，以計算機技術著眼，探討鐵路信號和計算機聯鎖控制以及系統容錯技術的相關概念，對其應用和發展作出分析，以期更適應于鐵路管理和進步。

關鍵詞：鐵路信號;計算機聯鎖;容錯技術

中圖分類號：TP302.8 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）02-0040-02

0 引言

鐵路信號系統在鐵路的運行和管理中有著重要的意義。鐵路信號系統的存在，使鐵路的運行和管理更加的有序，是鐵路工作正常運行和高效完成的重要保障。計算機聯鎖系統是繼機械聯鎖、繼電聯鎖后的第三個在鐵路系統中應用廣泛的技術，并且隨著容錯技術和電子技術的快速發展，使得計算機聯鎖系統的應用日漸廣泛，為鐵路的管理帶來了更高的效益和應用發展的新的機制，使得其在鐵路行業中擁有著越來越高的地位。

1 鐵路信號計算機聯鎖控制系統容錯技術的相關概念

促進鐵路信號、計算機聯鎖控制系統以及容錯技術的提升，需要對其技術的內涵加以了解和掌握，加強對技術的學習，提高相關人員的專業技能，保障鐵路管理工作的正常且高效完成，以此促進鐵路行業的發展[1]。

1.1 鐵路信號

鐵路信號是指鐵路信號系統和鐵路信號設備的簡稱。鐵路信號等設備的存在可以提高鐵路工作中行車和調車的安全性，為鐵路工作人員提供相關的指示信息，指引鐵路工作人員操作的規范性，保證工作的正常實施和落實。鐵路信號主要包括車站信號控制系統、區間信號、指揮控制系統以及編組站調車控制系統。鐵路信號信息系統的運用，代表著當前技術的發展，是鐵路現代化發展的重要標志。鐵路信號被用于列車的運行中，包括車站聯鎖、汽車信號、超速防護和相關的監督工作等，鐵路信號的形式主要有視覺信號和聽覺信號兩種。比如，在視覺信號中，通常根據所表達的特征選擇相應的顏色和形狀等進行信息的傳達。而在聽覺信號中，則是通過聲音的強度、頻率以及音色等傳遞相應的信息。對操作者進行信息的指引，明確信號系統在鐵路工作中的應用，可以及時的提供信號預警，比如在列車遇到險情時，不能立即停車，采取相應的信號提醒，便可以及時地采取信號傳達的方式，對后車進行提醒，才能規避車輛相撞的風險，以此保證車輛運行的安全，提高運輸效率[2]。

1.2 計算機聯鎖

計算機聯鎖系統，簡稱為CBI，是鐵路工作中的核心控制設備。計算機聯鎖系統在鐵路中的運用主要體現在，鐵路站內、道岔信號及軌道電路之間的聯鎖控制。計算機聯鎖系統具有可靠性、可用性和應變能力強的特點，是鐵路安全和高效行車的先決條件。計算機聯鎖是地鐵信號系統的安全核心，其在鐵路中具有監測，以及語音提示和數據運算等功能，對工作人員進行合理調度和指揮，可以確保列車行車安全，在當前的鐵路工作中，計算機聯鎖設備應用的較為廣泛，且在鐵路工作中發揮著重要的作用。

1.3 計算機容錯技術

計算機容錯技術的本質是容忍故障，是在部分故障出現的時候可以自動調理、休整并保持正常運行，不影響鐵路的正常操作，計算機容錯技術是當前鐵路發展過程中比較先進的一項技術，通過設定的一系列程序為參照標準，對鐵路的相關工作，以及設備進行監測，并在出現問題和故障時，自行調整恢復，消除故障，保證鐵路工作的正常運行。計算機操作系統具有高可靠性和高可信度的特點，在鐵路的工作中，同樣具有著關鍵性的作用，并且具有良好的發展前景[3]。

2 鐵路信號計算機聯鎖控制系統容錯技術應用的必要性

鐵路是近現代時期所應用的代步工具，具有較長的發展過程，隨著技術的改進，鐵路憑借著速度快和容納量大的特點，受到了人們的廣泛追崇，但是由于鐵路原因發生的危險事件不在少數。在以往的鐵路的運行工作中，由于其技術的局限性，導致鐵路中存在著較多的弊端，對鐵路行業的發展具有一定的影響。推動鐵路技術的發展，促進鐵路運行的安全，在鐵路中應用鐵路信號計算機聯鎖控制系統容錯技術將勢在必行[4]。

鐵路工作中的問題主要體現在規范機制的不健全，不能夠滿足當前鐵路系統對鐵路高速率和高安全性的要求，不能將鐵路的各系統間進行連接，導致鐵路的工作管理存在漏洞，影響鐵路工作的進展和開展。其次，傳統鐵路運行中鐵路的相關技術落后，面對鐵路系統的故障時需要花費大量的時間進行修整，并且具有一定的難度，操作復雜，影響鐵路的正常運行，使鐵路需要應對的問題較多，導致鐵路的速率較低。其次在以往的鐵路工作中需要憑借人為的力量和意識對事物進行判斷，容易存在人為的偏差，縮小人為反應的時間和空間，在應對突發事件時不能做出及時、有效的反應，對群眾的安全性存在威脅，無法對鐵路工作實現安全性的保障。

3 鐵路信號計算機聯鎖控制系統容錯技術

在鐵路信號計算機聯鎖控制系統，實現容錯技術最好的方式便是冗余，即完善系統容錯機制，實現硬件冗余、軟件冗余和智能自測。通過冗余的方式和手段實現資源的可用性，與此同時，提高容錯技術，為鐵路信號提供更多的設計靈感，使之具備更高的可靠性。此外，加強計算機聯鎖控制系統的應用。探討其聯鎖控制的功能并且對其聯鎖數據和數據結構進行分析，促進容錯技術更進一步的發展[5]。

3.1 系統容錯機制

系統容錯機制與系統排錯相互補充，是鐵路計算機信號系統工作中的可信度較高的一類系統。系統容錯機制的工作內容是指在鐵路運行的過程中，面對出現的故障和異常問題，系統容錯機制可以按照設定的一類程序繼續運行，保證鐵路運行過程中不受故障或者異常問題的影響，導致運行的程序被修改，保障鐵路工作的正常運行，并且提高鐵路運行的安全性。系統容錯機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、修復等一直在鐵路工作故障問題的出現中，可以將其屏蔽控制，并且能將其進行修復，發揮出系統容錯機制的作用。實現系統容錯幾次的重要的條件是促進冗余技術的提升。在鐵路、計算機容錯，技術中永遠不是多余不必要的內容，而是指人為的增加重復部分，對原定的系統進行備份，為系統工作增加保障，達到系統安全運行的目的，具有較高的可靠性和可用性。冗余技術屬于通信系統，是信息技術發展中的先進技術，在鐵路工作中得到了廣泛的應用。由于技術可以運用多層面，根據其存在位置的不同講榮譽，技術分為硬件冗余、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子系統冗余等。電源的冗余技術主要體現在鐵路工作總電源運行的模式上，在現代的技術發展中，隨著信息化的普及，高端服務器產品通常會采用雙電源系統，以此保證在系統的工作中可以同時提供電力，是相關電源的備份，雙電源系統是負載均衡的，在某一個電源出現故障時，可以采用另一電源系統承擔系統工作負載，使系統的工作不受其故障的影響，繼續完成系統的相關工作，對保障系統的正常運行有一定的作用。而存儲子系統的工作原理類似于電源冗余，其主要的工作內容主要體現在磁盤鏡像，磁盤雙聯，以及磁盤陣列。在鐵路的計算機系統中，存儲子系統是較容易發生故障的位置，所以解決存儲子系的問題，在存儲子系統發展硬件冗余技術是非常必要的。

3.3 軟件冗余

軟件冗余是計算機的專業術語，是指在異常故障出現的情況下，將程序導入死循環的狀態，而后是計算機容錯系統和相關的程序，利用其高級程序將其進行重啟，并且強行關閉，以此將其系統進行恢復，達到修正的目的。在鐵路系統容錯機制中，軟件冗余的主要表現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，因為其編程語言和結構的不同，所以在編碼物理存儲位置中，采取仿作工作模式。這種模式下的鐵路系統工作，可以減少系統的潛伏，通過數據采集和聯鎖運算等技術對系統的工作運行具有檢測的作用，及時的檢測并排查故障異常現象。在兩個程序的共同運行下，為系統提供自檢程序，重新執行，過濾損失障礙，為鐵路運行提供更多的保障。

3.4 智能自測

在系統容錯中還有智能自測的功能，智能自測功能是實現系統的自檢自測，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上進行，主要是指在智能自檢功能根據一定的守護進程進行控制故障問題，而自測便是由另一守護進程進行系統性的自我測評，可以更加快速的發現系統故障。智能自測會在故障出現問題時，及時中斷并固定于故障模塊，對故障問題進行修復，質檢系統在計算機聯鎖系統的應用廣泛，主要有人機交互界面信號采集，以及系統自身的檢測，智能自測功能可以更全面的進行檢測，并且更加的智能化，保證系統工作更加穩定可靠，更加方便施工者的操作。

3.5 計算機聯鎖控制

計算機聯鎖控制功能可以有效操作指令下達，對指令進行判斷和執行，并且可以對錯誤指令進行及時反饋和提示。其次針對計算機信號設備，進行聯鎖控制對現場的工作過程進行把控和監督，有利于值班人員及時的發現并解決問題。最后聯鎖控制系統可以將現場信號故障排除并且在屏幕上發出預警信號，使相關的技術人員在第一時間排查技術問題。促進連鎖數據與數據結構的優化，連鎖數據與數據結構是指計算機系統中的數據匯總，主要包括動態數據和靜態數據兩種類型，在計算機聯鎖控制系統有重大的幫助。

4 結語

綜上所述，鐵路正朝著愈加現代化和先進化的趨勢發展，借助當前的技術優勢，使鐵路技術更加的安全可靠，并且提高其可用性。此外，實現鐵路工作的高速率和高安全是當前鐵路發展的必要條件，也是重要要求。綜上所述，本文主要從現代的鐵路發展現狀出發，探討鐵路信號計算機聯鎖控制系統容錯技術在鐵路工作中的應用，對且對其相關概念進行闡述，分析鐵路信號計算機聯鎖控制系統容錯技術在鐵路工作中所產生的積極作用，對鐵路工作的正常運行提供重要的保障。

參考文獻

[1] 鄭麗英，董昱，李敬文.鐵路信號計算機聯鎖控制系統容錯技術研究[J].工業控制計算機，2005（01）：6-7+10.

[2] 焦景忠.試析準池鐵路型計算機聯鎖控制系統容錯技術[J].科技創新與應用，2019（15）：147-149.

[3] 王先策.鐵路信號計算機聯鎖控制系統容錯技術探析[J].科技經濟導刊，2019，27（24）：13-14.

[4] 李孟豪.探討鐵路信號計算機聯鎖控制系統容錯技術[J].電子測試，2016（08）：91-92.

[5] 劉邦鵬.鐵路信號計算機聯鎖控制系統的容錯技術探討[J].工程技術研究，2018（03）：51-52.

[6] 高慶榮.鐵路信號計算機聯鎖控制系統容錯技術探究[J].科技風，2018（29）：63.