1、关于铁路主体化机车信号系统中的安全冗余设计论文关键词:机车信号 主体化 冗余论文摘要:近年来,随着铁路事业的跨越式发展,对机车信号设备显示的准确性和工作的可靠性提出了更高的要求,机车信号正朝着主体化的方向发展。但是,由于机车信号的工作环境是十分恶劣的,机车信号的应该更多地考虑容错技术。1 概述随着既有线提速和高速铁路和客运专线的建设,列车运行速度越来越高,对机车信号的要求也越来越高,机车信号的地位也不断提高。铁路新技规明确规定:“作为行车凭证的机车信号为主体机车信号,是由车载信号和地面信号设备共同构成的系统,必须符合故障导向安全原则,车载设备应具有运行数据记录的功能;地面信号设备应能提供正确信
2、息。”主体化机车信号就是能够满足主体机车信号要求的机车信号系统。主体机车信号将彻底改变以往机车信号只能作为辅助信号,简单地复示地面信号机显示的地位。2 主体机车信号的组成与功能主体化机车信号是一个系统工程,是由车载设备(机车信号)和传输通道(轨道电路)构成的一个完整的系统。传输通道(轨道电路)保证传递信息的准确性、连续性、唯一性;保证传递功率的可靠性,为接收设备创造良好的接收环境。车载保证译码的正确性,在恶劣环境下工作的高可靠性,各种信息的记录分析功能,以及故障导向安全的性能。3 主体机车信号安全冗余系统原先的机车信号一般是作为行车的辅助信号使用的。随着我国铁路的跨越式发展,列车运行速度的提高
3、,机车信号已经不再作为简单的辅助信号,而逐渐发展成为控指挥列车运行的主体信号。但是由于机车信号的工作环境十分恶劣,为了保证机车信号的安全性、可靠性,我国目前使用主体机车信号系统应用了多项容错冗余技术。3.1 双套主机板热备冗余结构为了保证系统工作的安全性、可靠性,机车信号的主机板采用了双套热备工作方式的冗余结构。3.2 DSP 二取二容错安全结构每一个仲裁微处理器对两路译码输出结果按照仲裁原则进行码型判决,两路仲裁微处理器通过串口对各自仲裁的结果进行比较,当结果一致时,控制输出。如输出结果确实不一致,则禁止输出,并立即退出工作状态。此时认定这一块主机板发生故障,主机切换到热备板工作输出。3.3
4、 具有自检测功能的双套传感器机车信号线圈安装在机车的走行部位,受损坏的几率很高,所以对传感器的冗余设计十分必要。每只传感器都有 2 套主绕组和 1 套副绕组(检测线圈)。左、右两端 I 线圈串联使用,作为 I 路隔离放大的输入;左、右两端 II 线圈串联使用,作为 II 路隔离放大的输入。左,右两端 III 线圈串联作为自检测信号互感线圈。在主机运行过程中,控制 CPU 不间断的发出自检测信号,通过传感器本身的磁棒感应到 2 套主绕组,每套主绕组均接收轨道电路信号和自检测信号,各自与主机的 DSP 子系统构成独立的数据分析系统。两套主 CPU 板在解码时首先从叠加的信号中分离出自检测信号和轨道
5、电路信号,当检测到正确的自检测信号时,表明 I、II 路线圈工作正常,分析 CPU 板使用 I 路轨道电路信号作为输入。一旦 I 路自检测信号不存在,说明该路线圈故障,分析 CPU 板即实施不间断热切换,选择 II 路的轨道电路信号作为输入,同时给出故障信息,以备查询、修复。如果由于自检测线圈自身的故障或自检测信号因故未发送出,那么3 个分析 CPU 板在未检测到自检测信号的情况下,对各自 A/D 转换器的两个通道的采样信号进行分析判别,如果两路信号都满足要求,任选其中一路作为输入信号;若其中一路因故障无信号输入或信号特性不满足要求,则分析 CPU 会选择特性好的进行运算分析,从而确保了系统的可靠性与安全性。4 结束语主体化机车信号系统还应用了一些其他的新技术,如多种的总线技术、新型显示器、新型电源等。正是由于这些新技术的应用,实现了具有高可靠性和高安全性的主体化机车信号,才使得机车信号成为主体化信号成为了可能。参考文献:1 傅彧,王小明,徐晔,等.微计算机信息.DSP 在机车信号处理中的应用. 2005.2 文小伟.中国西部科技.高速铁路实现机车信号主体化的解决方案. 2005.3 徐建华.铁道通信信号.机车信号记录器数据分析处理系统的设计与实现. 2006.4 王世一.数字信号处理.修订版北京理工大学出版社 1997(11) .
