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關于鐵路主體化機車信號系統中的安全冗余設計
論文關鍵詞:機車信號 主體化 冗余
論文摘要:近年來,隨著鐵路事業的跨越式發展,對機車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,機車信號正朝著主體化的方向發展。但是,由于機車信號的工作是十分惡劣的,機車信號的應該更多地考慮容錯技術。
1 概述
隨著既有線提速和高速鐵路和客運專線的建設,列車運行速度越來越高,對機車信號的要求也越來越高,機車信號的地位也不斷提高。鐵路新《技規》明確規定:“作為行車憑證的機車信號為主體機車信號,是由車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。”主體化機車信號就是能夠滿足主體機車信號要求的機車信號系統。主體機車信號將徹底改變以往機車信號只能作為輔助信號,簡單地復示地面信號機顯示的地位。
2 主體機車信號的組成與功能
主體化機車信號是一個系統工程,是由車載設備(機車信號)和傳輸通道(軌道電路)構成的一個完整的系統。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,為接收設備創造良好的接收環境。車載保證譯碼的正確性,在惡劣環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 主體機車信號安全冗余系統
原先的機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展,列車運行速度的提高,機車信號已經不再作為簡單的輔助信號,而逐漸發展成為控指揮列車運行的主體信號。但是由于機車信號的工作環境十分惡劣,為了保證機車信號的安全性、可靠性,我國目前使用主體機車信號系統應用了多項容錯冗余技術。
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
每一個仲裁微處理器對兩路譯碼輸出結果按照仲裁原則進行碼型判決,兩路仲裁微處理器通過串口對各自仲裁的結果進行比較,當結果一致時,控制輸出。如輸出結果確實不一致,則禁止輸出,并立即退出工作狀態。此時認定這一塊主機板發生故障,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
機車信號線圈安裝在機車的走行部位,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(檢測線圈)。左、右兩端I線圈串聯使用,作為I路隔離放大的輸入;左、右兩端II線圈串聯使用,作為II路隔離放大的輸入。左,右兩端III線圈串聯作為自檢測信號互感線圈。在主機運行過程中,控制CPU不間斷的發出自檢測信號,通過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,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板即實施不間斷熱切換,選擇II路的軌道電路信號作為輸入,同時給出故障信息,以備查詢、修復。
如果由于自檢測線圈自身的故障或自檢測信號因故未發送出,那么3個分析CPU板在未檢測到自檢測信號的情況下,對各自A/D轉換器的兩個通道的采樣信號進行分析判別,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會選擇特性好的進行運算分析,從而確保了系統的可靠性與安全性。
4 結束語
主體化機車信號系統還應用了一些其他的新技術,如多種的總線技術、新型顯示器、新型電源等。正是由于這些新技術的應用,實現了具有高可靠性和高安全性的主體化機車信號,才使得機車信號成為主體化信號成為了可能。
參考文獻:
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