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關(guān)于鐵路主體化機(jī)車信號系統(tǒng)中的安全冗余設(shè)計(jì)
論文關(guān)鍵詞:機(jī)車信號 主體化 冗余
論文摘要:近年來,隨著鐵路事業(yè)的跨越式發(fā)展,對機(jī)車信號設(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)車信號正朝著主體化的方向發(fā)展。但是,由于機(jī)車信號的工作是十分惡劣的,機(jī)車信號的應(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)行速度越來越高,對機(jī)車信號的要求也越來越高,機(jī)車信號的地位也不斷提高。鐵路新《技規(guī)》明確規(guī)定:“作為行車憑證的機(jī)車信號為主體機(jī)車信號,是由車載信號和地面信號設(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;地面信號設(shè)備應(yīng)能提供正確信息�！敝黧w化機(jī)車信號就是能夠滿足主體機(jī)車信號要求的機(jī)車信號系統(tǒng)。主體機(jī)車信號將徹底改變以往機(jī)車信號只能作為輔助信號,簡單地復(fù)示地面信號機(jī)顯示的地位。
2 主體機(jī)車信號的組成與功能
主體化機(jī)車信號是一個(gè)系統(tǒng)工程,是由車載設(shè)備(機(jī)車信號)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)車信號安全冗余系統(tǒng)
原先的機(jī)車信號一般是作為行車的輔助信號使用的。隨著我國鐵路的跨越式發(fā)展,列車運(yùn)行速度的提高,機(jī)車信號已經(jīng)不再作為簡單的輔助信號,而逐漸發(fā)展成為控指揮列車運(yùn)行的主體信號。但是由于機(jī)車信號的工作環(huán)境十分惡劣,為了保證機(jī)車信號的安全性、可靠性,我國目前使用主體機(jī)車信號系統(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串口對各自仲裁的結(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 具有自檢測功能的雙套傳感器
機(jī)車信號線圈安裝在機(jī)車的走行部位,受損壞的幾率很高,所以對傳感器的冗余設(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)作為自檢測信號互感線圈。在主機(jī)運(yùn)行過程中,控制CPU不間斷的發(fā)出自檢測信號,通過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和自檢測信號,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)首先從疊加的信號中分離出自檢測信號和軌道電路信號,當(dāng)檢測到正確的自檢測信號時(shí),表明I、II路線圈工作正常,分析CPU板使用I路軌道電路信號作為輸入。一旦I路自檢測信號不存在,說明該路線圈故障,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)。
如果由于自檢測線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(zhuǎn)換器的兩個(gè)通道的采樣信號進(jìn)行分析判別,如果兩路信號都滿足要求,任選其中一路作為輸入信號;若其中一路因故障無信號輸入或信號特性不滿足要求,則分析CPU會選擇特性好的進(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
主體化機(jī)車信號系統(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,才使得機(jī)車信號成為主體化信號成為了可能。
參考文獻(xiàn):
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