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關(guān)于鐵路主體化機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)中的安全冗余設(shè)計(jì)
論文關(guān)鍵詞:機(jī)車信號(hào) 主體化 冗余
論文摘要:近年來(lái),隨著鐵路事業(yè)的跨越式發(fā)展,對(duì)機(jī)車信號(hào)設(shè)備顯示的準(zhǔn)確性和工作的可靠性提出了更高的要求,機(jī)車信號(hào)正朝著主體化的方向發(fā)展。但是,由于機(jī)車信號(hào)的工作是十分惡劣的,機(jī)車信號(hào)的應(yīng)該更多地考慮容錯(cuò)技術(shù)。
1 概述
隨著既有線提速和高速鐵路和客運(yùn)專線的建設(shè),列車運(yùn)行速度越來(lái)越高,對(duì)機(jī)車信號(hào)的要求也越來(lái)越高,機(jī)車信號(hào)的地位也不斷提高。鐵路新《技規(guī)》明確規(guī)定:“作為行車憑證的機(jī)車信號(hào)為主體機(jī)車信號(hào),是由車載信號(hào)和地面信號(hào)設(shè)備共同構(gòu)成的系統(tǒng),必須符合故障導(dǎo)向安全原則,車載設(shè)備應(yīng)具有運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄的功能;地面信號(hào)設(shè)備應(yīng)能提供正確信息�！敝黧w化機(jī)車信號(hào)就是能夠滿足主體機(jī)車信號(hào)要求的機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)。主體機(jī)車信號(hào)將徹底改變以往機(jī)車信號(hào)只能作為輔助信號(hào),簡(jiǎn)單地復(fù)示地面信號(hào)機(jī)顯示的地位。
2 主體機(jī)車信號(hào)的組成與功能
主體化機(jī)車信號(hào)是一個(gè)系統(tǒng)工程,是由車載設(shè)備(機(jī)車信號(hào))和傳輸通道(軌道電路)構(gòu)成的一個(gè)完整的系統(tǒng)。傳輸通道(軌道電路)保證傳遞信息的準(zhǔn)確性、連續(xù)性、唯一性;保證傳遞功率的可靠性,為接收設(shè)備創(chuàng)造良好的接收環(huán)境。車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(dǎo)向安全的性能。
3 主體機(jī)車信號(hào)安全冗余系統(tǒng)
原先的機(jī)車信號(hào)一般是作為行車的輔助信號(hào)使用的。隨著我國(guó)鐵路的跨越式發(fā)展,列車運(yùn)行速度的提高,機(jī)車信號(hào)已經(jīng)不再作為簡(jiǎn)單的輔助信號(hào),而逐漸發(fā)展成為控指揮列車運(yùn)行的主體信號(hào)。但是由于機(jī)車信號(hào)的工作環(huán)境十分惡劣,為了保證機(jī)車信號(hào)的安全性、可靠性,我國(guó)目前使用主體機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)應(yīng)用了多項(xiàng)容錯(cuò)冗余技術(shù)。
3.1 雙套主機(jī)板熱備冗余結(jié)構(gòu)
為了保證系統(tǒng)工作的安全性、可靠性,機(jī)車信號(hào)的主機(jī)板采用了雙套熱備工作方式的冗余結(jié)構(gòu)。
3.2 DSP二取二容錯(cuò)安全結(jié)構(gòu)
每一個(gè)仲裁微處理器對(duì)兩路譯碼輸出結(jié)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(duì)各自仲裁的結(jié)果進(jìn)行比較,當(dāng)結(jié)果一致時(shí),控制輸出。如輸出結(jié)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(rèn)定這一塊主機(jī)板發(fā)生故障,主機(jī)切換到熱備板工作輸出。
3.3 具有自檢測(cè)功能的雙套傳感器
機(jī)車信號(hào)線圈安裝在機(jī)車的走行部位,受損壞的幾率很高,所以對(duì)傳感器的冗余設(shè)計(jì)十分必要。
每只傳感器都有2套主繞組和1套副繞組(檢測(cè)線圈)。左、右兩端I線圈串聯(lián)使用,作為I路隔離放大的輸入;左、右兩端II線圈串聯(lián)使用,作為II路隔離放大的輸入。左,右兩端III線圈串聯(lián)作為自檢測(cè)信號(hào)互感線圈。在主機(jī)運(yùn)行過(guò)程中,控制CPU不間斷的發(fā)出自檢測(cè)信號(hào),通過(guò)傳感器本身的磁棒感應(yīng)到2套主繞組,每套主繞組均接收軌道電路信號(hào)和自檢測(cè)信號(hào),各自與主機(jī)的DSP子系統(tǒng)構(gòu)成獨(dú)立的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。
兩套主CPU板在解碼時(shí)首先從疊加的信號(hào)中分離出自檢測(cè)信號(hào)和軌道電路信號(hào),當(dāng)檢測(cè)到正確的自檢測(cè)信號(hào)時(shí),表明I、II路線圈工作正常,分析CPU板使用I路軌道電路信號(hào)作為輸入。一旦I路自檢測(cè)信號(hào)不存在,說(shuō)明該路線圈故障,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(hào)作為輸入,同時(shí)給出故障信息,以備查詢、修復(fù)。
如果由于自檢測(cè)線圈自身的故障或自檢測(cè)信號(hào)因故未發(fā)送出,那么3個(gè)分析CPU板在未檢測(cè)到自檢測(cè)信號(hào)的情況下,對(duì)各自A/D轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)通道的采樣信號(hào)進(jìn)行分析判別,如果兩路信號(hào)都滿足要求,任選其中一路作為輸入信號(hào);若其中一路因故障無(wú)信號(hào)輸入或信號(hào)特性不滿足要求,則分析CPU會(huì)選擇特性好的進(jìn)行運(yùn)算分析,從而確保了系統(tǒng)的可靠性與安全性。
4 結(jié)束語(yǔ)
主體化機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)還應(yīng)用了一些其他的新技術(shù),如多種的總線技術(shù)、新型顯示器、新型電源等。正是由于這些新技術(shù)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了具有高可靠性和高安全性的主體化機(jī)車信號(hào),才使得機(jī)車信號(hào)成為主體化信號(hào)成為了可能。
參考文獻(xiàn):
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