1、計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的概要設(shè)計與分析學(xué)生姓名：韓劍飛專業(yè)班級指導(dǎo)教師0730332培訓(xùn)班馬小玲摘要計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)盡管已有十幾年的發(fā)展歷史，由于它涉及生命和財產(chǎn)安全，在人們 對其安全性和可靠性尚未通過長期實踐而充分肯定的情況下 ,對其使用總是持審慎態(tài)度。 在我國，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)尚處于發(fā)展的初期階段。微機聯(lián)鎖系統(tǒng)總是離不開軟件系統(tǒng) 對于聯(lián)鎖系統(tǒng)的軟件，也將從功能、安全、可靠等方面進(jìn)行討論，本文將著重從軟件系 統(tǒng)層面對計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)加以概要分析，希望對計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的發(fā)展有所貢獻(xiàn) . 關(guān)鍵詞：車站鐵路信號；鐵道信號 ; 計算機聯(lián)鎖；微機聯(lián)鎖；繼電器聯(lián)鎖目錄摘 要 I引 言 11 計算機聯(lián)鎖的必要性 21.

2、1 功能的完善 21。2 實現(xiàn)管理現(xiàn)代化 21。3 節(jié)省費用 32 鐵路信號計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的性能要求分析 32.1 計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 32。 2 實時性要求 42。3 可靠性與故障安全性 42。 4 結(jié)構(gòu)模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化 52.5 經(jīng)濟(jì)性 52.6 功能擴(kuò)展 53 總體設(shè)計方案與關(guān)鍵技術(shù) 53。1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理 53.1.1 人機對話層 53。1。2 聯(lián)鎖運算層 63.1。3 復(fù)核驅(qū)動層 63.1。4 結(jié)合電路層 63.1。5 監(jiān)控對象層 63.2 可靠性及故障安全性 63.2。1結(jié)構(gòu)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，便于系統(tǒng)擴(kuò)展并提高可維護(hù)性 83。2.2系統(tǒng)故障診斷與安全導(dǎo)向 8變換聯(lián)鎖信號的邏

3、輯表達(dá)形式 83.2。4算法冗余 9總 結(jié) 9致 謝 12參 考 文 獻(xiàn) 13引言隨著鐵路運輸朝著高密、重載及高速的方向發(fā)展，既有的車站鐵路信號聯(lián)鎖裝置已 無法適應(yīng)鐵路信號對可靠性與故障安全性的更高要求。就技術(shù)方面而言，鐵路信號 系統(tǒng)已經(jīng)歷了機械聯(lián)鎖、電氣聯(lián)鎖 （繼電聯(lián)鎖 ）等二個階段，目前在我國干線鐵路或企業(yè) 自備鐵路上所使用的聯(lián)鎖系統(tǒng)絕大多數(shù)仍為繼電聯(lián)鎖系統(tǒng)。 70 年代末期新型微處理器的 出現(xiàn)以及容錯理論與技術(shù)的逐步完善 ,激勵人們以微型計算機為核心構(gòu)成計算機聯(lián)鎖系 統(tǒng)。但是常規(guī)的計算機控制系統(tǒng)并不具有故障 -安全特性，也即不具有辯別外部輸入 信息的正確與否或在系統(tǒng)故障時能將系統(tǒng)導(dǎo)向安全

4、的能力， 在應(yīng)用中受到了極大的限制 目前在我國干線鐵路上裝備的計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)大多系國外鐵路信號公司的容錯計算機 信號控制系統(tǒng) ,其價格相當(dāng)昂貴。因此近年內(nèi)國內(nèi)不少鐵路行業(yè)科研院所都將研制故障 安全的鐵路信號控制系統(tǒng)作為近期的主要工作。1 計算機聯(lián)鎖的必要性1.1 功能的完善 繼電集中聯(lián)鎖系統(tǒng)的功能雖然在發(fā)展的過程中不斷地得到改進(jìn)和完善， 然而由于繼 電電路的局限性和費用昂貴等原因，在功能上仍存在不足之處、而且在擴(kuò)展功能方面也 受到限制。例如由于軌道電路誤動而造成進(jìn)路錯誤解鎖的可能性仍然存在，以致妨礙進(jìn) 路的預(yù)先排列；在轉(zhuǎn)線調(diào)車作業(yè)過程中，如果車列越過折反信號機不及時停在折返信號 機前方時 ,折

5、返信號機前方的道岔區(qū)段解鎖， 那么再按折返信號機折返時， 就可能遇到道 岔轉(zhuǎn)換的危險。所有上述缺點，在微機聯(lián)鎖系統(tǒng)中，可用少量的硬件投資和開發(fā)軟件加 以克服。另外 ,在微機聯(lián)鎖系統(tǒng)中 ,像到發(fā)線出岔、非進(jìn)路調(diào)車、平面調(diào)車溜放等等都不 再是聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)合電路，而是聯(lián)鎖系統(tǒng)本身應(yīng)具有的功能。簡化操作手續(xù)和減少有關(guān)行車人員之間的直接聯(lián)系， 以防止誤操作和延遲操作 ,是提 高作業(yè)效率的重要途徑之一。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)提供了辦理列車進(jìn)路自動化的可能性。為 了實現(xiàn)自動排列列車進(jìn)路，可將每日或幾個小時的接發(fā)列車計劃存入計算機中，然后利 用車次報號系統(tǒng)提供的車次號， 在列車接近車站的時候從存儲的計劃表中提取列車應(yīng)

6、達(dá) 到的股道信息而自動辦理進(jìn)路；對于發(fā)車進(jìn)路來說，由于涉及到旅客的乘降，貨物的裝 載和發(fā)車時刻的變更等因素，排列進(jìn)路的自動化程度可能要低一些。在采用繼電集中聯(lián)鎖設(shè)備的情況下， 辦理調(diào)車作業(yè)時 ,一般是由室內(nèi)操作人員排列調(diào) 車進(jìn)路，由室外的調(diào)車員根據(jù)信號顯示再以信號旗指揮行車。 因此 ,調(diào)車作業(yè)時間包括了 室內(nèi)外人員之間的協(xié)同動作時間。 在采用微機聯(lián)鎖系統(tǒng)的情況下 ,可能將協(xié)同動作的時間 壓縮最短。例如將調(diào)車作業(yè)劃分為固定調(diào)車作業(yè)和非固定調(diào)車作業(yè)兩類。對于前者可將 作業(yè)計劃存入計算機內(nèi) ,按計劃自動排列進(jìn)路 .對于非固定作業(yè) ,調(diào)車員可通過無線調(diào)車電 話直接用話音辦理調(diào)車進(jìn)路。 當(dāng)然，在這種情況

7、下 ,計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)具有話音識別輸入 系統(tǒng).1。2 實現(xiàn)管理現(xiàn)代化此處的管理包括行車管理和聯(lián)鎖系統(tǒng)自身管理兩個方面 .在行車管理方面，微機鏈鎖 系統(tǒng)可以向旅客服務(wù)系統(tǒng) （如廣播系統(tǒng) ,列車到發(fā)顯示牌） 、列車運行監(jiān)督系統(tǒng)以及列車 指揮系統(tǒng)等提供各種信息 ,例如列車到發(fā)時間， 列車占有線路情況， 列車所在股道以及信 號設(shè)備狀況等。 由于行車管理系統(tǒng)日趨計算機化， 所以計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)不僅能提供信息， 而且易于和這些系統(tǒng)結(jié)合。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)自身管理功能將比繼電集中聯(lián)鎖系統(tǒng)更為完善。1.3 節(jié)省費用計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)能否廣為使用 ,關(guān)鍵之一是決定于它的經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)越性， 或者說決定 于它的性能價格要比繼電

8、集中聯(lián)鎖系統(tǒng)優(yōu)越。 具有同樣規(guī)模的微機鏈鎖系統(tǒng)與繼電聯(lián)鎖 系統(tǒng)相比，目前計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的價格尚高于繼電器聯(lián)鎖系統(tǒng)。但隨著時間的推移，勢 必微機聯(lián)鎖的價格接近于繼電聯(lián)鎖的價格。評價微機聯(lián)鎖的經(jīng)濟(jì)性能不能僅著眼于設(shè)備費 ,還應(yīng)看到，由于它體積小和標(biāo)準(zhǔn)化程 度高而帶來的經(jīng)濟(jì)效益。由于系統(tǒng)的高度標(biāo)準(zhǔn)化，便于維護(hù)，較大地縮短了改建和修復(fù) 時間，減少了對運輸?shù)挠绊?,其經(jīng)濟(jì)效果將是明顯的。順便指出，在鐵路信號領(lǐng)域中采用微電子技術(shù)，特別是微機聯(lián)鎖設(shè)備的擴(kuò)大使用， 勢必引起有關(guān)生產(chǎn)、設(shè)計和維護(hù)管理等部門在技術(shù)和管理方面的改革。2 鐵路信號計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的性能要求分析2.1 計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)由于計算機聯(lián)

9、鎖系統(tǒng)的綜合性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過繼電聯(lián)鎖系統(tǒng)， 因此車站聯(lián)鎖系統(tǒng)由繼電 裝置向計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)轉(zhuǎn)化已成為一種不可扭轉(zhuǎn)的趨勢。 具體來說計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的優(yōu) 勢主要表現(xiàn)在適時性、安全性、可靠性、可維護(hù)性及性價比等若干方面。計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是利用目前已有的工業(yè)控制計算機， 研制一套專用的硬件與軟件系 統(tǒng)實現(xiàn)信號、進(jìn)路與道岔間的聯(lián)鎖關(guān)系，因此它實質(zhì)上是一個滿足故障 安全信號原 則的聯(lián)鎖邏輯運算系統(tǒng)， 計算機在系統(tǒng)中的作用是將操作命令與現(xiàn)場各種輸入的表示信 息讀入，再根據(jù)計算機內(nèi)部狀態(tài)等條件進(jìn)行邏輯運算， 判斷后輸出控制信息至執(zhí)行機構(gòu)， 實現(xiàn)多變量數(shù)字輸入和多變量數(shù)字輸出這樣一個復(fù)雜傳遞函數(shù)的變換 ,圖 2.1是邏

10、輯運算 系統(tǒng)的原理圖。iEtnII-*CRT電岔 牙寧帆卜1n_5j4.坦電軸圖2。1聯(lián)鎖邏輯運算系統(tǒng)原理圖2.2實時性要求聯(lián)鎖系統(tǒng)必須不失時機地采集到輸入變量的變化情況，及時刷新站場各類表示信息 及時輸出道岔和信號的控制命令，而且對涉及安全 （危險側(cè)1）的控制命令必須以具有 故障-安全特征的形式輸出。2。3可靠性與故障-安全性軟件的可靠性指完成預(yù)期功能的能力。軟件可靠性與硬件可靠性不同，對于計算機 聯(lián)鎖系統(tǒng)來說，聯(lián)鎖程序是涉及行車安全的軟件，不允許它潛存著會導(dǎo)致行車危險的錯 誤，也就是說要求聯(lián)鎖程序必須完全正確。信號聯(lián)鎖系統(tǒng)是一種實時控制系統(tǒng)，它必須是高可靠的，通常繼電聯(lián)鎖系統(tǒng)在采取預(yù) 防性

11、維護(hù)措施的前提下其 MTBF可達(dá)1.3Xl05h2（約15年），采用工業(yè)級的控制計算 機與容錯技術(shù)完全可以達(dá)到并超出這一指標(biāo)。具體來說，對計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)而言必須解決兩個主要問題系統(tǒng)內(nèi)信息傳遞的可靠性與安全性：鑒于工業(yè)計算機自身不具備故障一一安全特性： 因此系統(tǒng)內(nèi)傳遞的信息也不具備安全性，受各種干擾、輻射以及各類故障的影響， 信息 畸變在所難免，從而造成邏輯運算錯誤而可能引發(fā)危險側(cè)輸出。系統(tǒng)內(nèi)信息變換及邏輯運算的安全性：就聯(lián)鎖程序而言，無論設(shè)計調(diào)試方法多么嚴(yán) 密也很難排除所有隱含的缺陷，這就要求必須引入避錯及容錯機制使故障形成的危險側(cè) 運算結(jié)果輸出的概率達(dá)到規(guī)定的要求2.4 結(jié)構(gòu)模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化鐵

12、路站場的規(guī)模與作業(yè)需求不盡相同， 因而無論是硬件還是軟件都必須具有模塊化 結(jié)構(gòu)特征 ,硬件模塊化、軟件真正實現(xiàn)程序、數(shù)據(jù)的有效分離 .2.5 經(jīng)濟(jì)性 計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)取代繼電聯(lián)鎖系統(tǒng)的另外一個重要原因是為了降低系統(tǒng)費用成本， 一般來說系統(tǒng)費用表現(xiàn)在設(shè)計、制作、施工、調(diào)試以及建筑費用上，因此計算機聯(lián)鎖系 統(tǒng)必須在以上若干方面充分顯示其優(yōu)勢。2.6 功能擴(kuò)展舊有的繼電聯(lián)鎖系統(tǒng)只能提供基本聯(lián)鎖功能與操作界面 ,新型計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)除此 之外,還應(yīng)具有故障診斷與分析、重演、遠(yuǎn)程通信及其他管理功能。3 總體設(shè)計方案與關(guān)鍵技術(shù)筆者在認(rèn)真分析了計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的性能特點以及對故障 -安全性的特殊要求基礎(chǔ) 上，提出

13、了適合于企業(yè)自備鐵路使用的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)并實際運用于揚子石化公司二個自 備鐵路站場 （道岔總數(shù)量約為 80組，屬大型編組站場 ），該系統(tǒng)被命名為 HJ04A 鐵路信 號計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)，以下簡稱 HJ04A 系統(tǒng)。3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理從 HJ04A 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)來看屬于二級集散式控制系統(tǒng) （ 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)詳見圖 2）, 突破了 舊有的集中式信號系統(tǒng)模式 ,具有模塊化、層次化等特點.模塊化是指聯(lián)鎖機主模塊、 PLC 及信號結(jié)合模塊等，層次化是指系統(tǒng)具有操作表示層、聯(lián)鎖運算層、復(fù)核驅(qū)動層、結(jié)合 電路層及監(jiān)控對象層等五個物理層次。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于可根據(jù)車站規(guī)模的大小、作 業(yè)需求的不同 ,在不改變聯(lián)

14、鎖軟件的基礎(chǔ)上通過修改站場靜態(tài)數(shù)據(jù)并增設(shè)相應(yīng)硬件模塊， 即可滿足系統(tǒng)的擴(kuò)容要求， 先進(jìn)的控制體系結(jié)構(gòu)結(jié)合工藝設(shè)計使得系統(tǒng)調(diào)試周期與現(xiàn)場 施工、開通周期均大為縮短，具有很好的經(jīng)濟(jì)與實用性。3。1.1 人機對話層將來自鍵盤、 鼠標(biāo)等操作輸入， 經(jīng)串口送達(dá)聯(lián)鎖計算機 ,同時在圖形顯示器上顯示站 場表示信息。在站場規(guī)模較大致使聯(lián)鎖計算機負(fù)擔(dān)較重或需要多終端操作的情況下，可 設(shè)置操作命令采集機進(jìn)行操作命令輸入的有效性判別并轉(zhuǎn)換成約定格式傳送給聯(lián)鎖計 算機.3.1 。2 聯(lián)鎖運算層聯(lián)鎖微機是系統(tǒng)的核心部分，承擔(dān)著操作輸入的判別、聯(lián)鎖信號的調(diào)理及分析、邏輯運算、控制命令生成、故障診斷等任務(wù)，其可靠性、安全性

15、對系統(tǒng)的總體故障-安全性能有較大影響， HJ04A 系統(tǒng)中設(shè)置了兩臺聯(lián)鎖微機 ,其中一臺為冷備機，可進(jìn)行人工 切換。3。1。3 復(fù)核驅(qū)動層復(fù)核驅(qū)動層由 PLC 組成，其承擔(dān)著采集表示信息并將聯(lián)鎖微機下達(dá)的操作命令轉(zhuǎn) 化為故障-安全的控制信號的任務(wù)，作為系統(tǒng)安全性設(shè)計的重要環(huán)節(jié)之一 ,PLC 還承擔(dān)著 對聯(lián)鎖微機形成的操作命令進(jìn)行復(fù)核檢查的屏障作用 .3.1.4 結(jié)合電路層結(jié)合電路的任務(wù)之一是實現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)控設(shè)備 表示信息與 PLC 輸出的驅(qū)動信號的安全 邏輯轉(zhuǎn)換，使 PLC 的輸入、輸出信息均具有故障安全性能 .任務(wù)之二是用專用電路規(guī)范監(jiān)控設(shè)備的測控過程， 即包括表示信息采集機制與設(shè)備 驅(qū)動流程。

16、3。1.5 監(jiān)控對象層 監(jiān)控設(shè)備是指聯(lián)鎖系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備，即道岔、信號機與軌道電路 .3。2 可靠性及故障 - 安全性目前，國內(nèi)外進(jìn)行高可靠系統(tǒng)的容錯設(shè)計多采用三模靜態(tài)冗余方案或二模動態(tài)冗余 方案 .其中前者完全是靠硬件冗余來提升可靠性的， 后者則不僅使用了硬件冗余資源， 同 時也使用了故障檢測技術(shù)與軟件冗余資源。 這二種方案的共同特點是對硬件故障具有較 強的屏蔽與糾錯能力。然而這二種方案均存在一定的實現(xiàn)難度與缺陷，三模冗余系統(tǒng)必 須實現(xiàn)三模的同步進(jìn)程及表決器的高可靠設(shè)計，尤其需要解決時鐘容錯的問題；二模動 態(tài)冗余系統(tǒng)則要求冗余管理機構(gòu)的高效與可靠性。 目前這二類系統(tǒng)的可靠性計算都是在 設(shè)定表決

17、器或冗余管理機構(gòu)的可靠度 R(t)=1 的基礎(chǔ)上進(jìn)行的 3，同時由于設(shè)備直接投 資成本過高，因而在非航天、通訊等可靠性要求很高的領(lǐng)域應(yīng)用不多。在鐵路信號領(lǐng)域，由于行車安全被認(rèn)為是超過效率的重要考慮，因此相應(yīng)對計算機 聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性與安全性要求很高 ,針對這種情況 ,可以有二種方式供我們在設(shè)計中進(jìn) 行選擇。其一是強化系統(tǒng)的可靠性設(shè)計，這是基于可靠性理論包含了系統(tǒng)故障的屏蔽效 應(yīng)，因而用高可靠性換取系統(tǒng)的低故障率， 以此隱含了對安全性的相對提升 .但可靠性技 術(shù)總是受一定的條件所限制，如硬件冗余資源使用、采用高可靠器件等，這完全取決于系統(tǒng)的可靠性要求及財力許可.其次我們可以基于這樣一個思路來考慮

18、問題：如果計算機 聯(lián)鎖系統(tǒng)在保證一定可靠性要求基礎(chǔ)上并結(jié)合故障一安全技術(shù)來得以實現(xiàn)， 實質(zhì)上也就 是說犧牲少量的效率來避免昂貴的成本并換取系統(tǒng)的高安全性， 同樣也能滿足鐵路信號 對聯(lián)鎖系統(tǒng)的性能要求.圖3.1 HJ04A計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3。1所示的HJ04A計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)實質(zhì)上是一個具有冷備聯(lián)鎖微機的單模 （聯(lián)鎖 機）系統(tǒng)，但可以設(shè)想：在系統(tǒng)可維護(hù)性較好并能使其平均故障恢復(fù)時間 MTTR盡可能縮 短的情況下（HJ04A系統(tǒng)結(jié)合故障診斷及模塊化設(shè)計技術(shù)， MTTR通常小于2分鐘）， HJ04A系統(tǒng)在聯(lián)鎖微機級模塊相當(dāng)于二模動態(tài)冗余系統(tǒng)?；谝陨峡紤]，HJ04A系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計中主要融入了以

19、下思想及技術(shù)措施。3。2。1結(jié)構(gòu)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，便于系統(tǒng)擴(kuò)展并提高可維護(hù)性HJ04A 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)模塊化設(shè)計主要體現(xiàn)在聯(lián)鎖機、 PLC 及安全信號結(jié)合電路的 組合等三種主要設(shè)備或部件上。HJ04A 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計主要體現(xiàn)在聯(lián)鎖軟件與結(jié)合電路上。 聯(lián)鎖軟件可以適應(yīng)不 同站場規(guī)模、不同作業(yè)要求；結(jié)合電路則可針對室外設(shè)備的不同類型具有通用性與兼容 性。3.2 。2系統(tǒng)故障診斷與安全導(dǎo)向HJ04A 系統(tǒng)采用單模二級復(fù)核式容錯結(jié)構(gòu)的一個重要實現(xiàn)基礎(chǔ)就是系統(tǒng)必須具有 強大的故障診斷功能 ,只有這樣才能保證系統(tǒng)在故障狀態(tài)下的安全導(dǎo)向與快速維修響應(yīng) 速度。聯(lián)鎖系統(tǒng)的硬件故障通常表現(xiàn)在聯(lián)鎖主機、PLC與結(jié)合

20、電路模塊、工作電源等設(shè)備 上,軟件故障表現(xiàn)為程序跑飛、技術(shù)條件錯誤、通信異常等.這些故障的表現(xiàn)方式及造成的結(jié)果不盡相同， 有些故障可以及時發(fā)現(xiàn) ,有些則難以識別； 有些故障僅影響系統(tǒng)工作但 不至于危及安全，而另外一些故障則可能造成危險側(cè)輸出。因些應(yīng)當(dāng)區(qū)別對待并采取相 應(yīng)的處理方式。聯(lián)鎖系統(tǒng)的故障層次可被總結(jié)為邏輯層、 數(shù)據(jù)層及系統(tǒng)層等三個層次上 ,其故障表現(xiàn) 不盡相同但互為交叉，因此需針對不同的故障表現(xiàn)采取不同的故障診斷方法，故障確診 后再使用相應(yīng)的故障處理措施以使系統(tǒng)導(dǎo)向安全或及時報警提示 .3.2.3 變換聯(lián)鎖信號的邏輯表達(dá)形式在聯(lián)鎖系統(tǒng)中， 與安全相關(guān)的信息是由具體的硬件設(shè)備的狀態(tài)來表達(dá)

21、的,這些硬件設(shè)備一般存在二個邏輯狀態(tài) （指數(shù)字量），其中一個狀態(tài)代表安全側(cè)信息，另一個狀態(tài)代 表危險側(cè)信息 .根據(jù)故障安全原則， 凡是參與傳遞、 存貯、處理和產(chǎn)生非安全信息的硬 件設(shè)備故障時，必須以極大的概率導(dǎo)向安全側(cè)狀態(tài)，這就必須使電子電路的輸出具有故 障不對稱性，也即在電路故障時輸出安全側(cè)的概率占壓倒性優(yōu)勢 .顯然常規(guī)的電子電路與 邏輯表達(dá)方法難以滿足需求，其基本原因是“s-a-0'與“ sa 1 ”二種固定邏輯型故障是基本對稱的。因此需要變換聯(lián)鎖信號的邏輯表達(dá)形式以及相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)才能實現(xiàn) 在 HJ04A 系統(tǒng)中，我們總結(jié)并采用了動 /靜形式結(jié)合相位判斷的安全邏輯變量表達(dá)形式，

22、也即用“脈動電平邏輯”表達(dá)設(shè)備的危險側(cè)狀態(tài)信息，很好地滿足了聯(lián)鎖系統(tǒng)對安全邏 輯的容錯要求 .3.2 。4算法冗余聯(lián)鎖系統(tǒng)的系統(tǒng)層故障表現(xiàn)為產(chǎn)生了不正確的輸出控制命令（包括危險側(cè)控制命令 ）,控制命令的錯誤有二種可能引發(fā)的原因。系統(tǒng)中傳輸、 存貯過程中的信息畸變必將體現(xiàn)在邏輯運算變量中 , 從而 造成邏輯運 算錯誤， 這一點已在前面介紹的 3.2.2 與 條中有過描述并提出了相應(yīng)的解決方案。聯(lián)鎖或PLC復(fù) 核軟件出錯一方面有可能是由各自的 CPU或所使用的指 令引發(fā)的， 但更多的是被轉(zhuǎn)化為程序的任務(wù)、技術(shù)條件的錯誤。因此， 能夠識別技術(shù)條件的錯誤， 也就能預(yù)防由此而 引發(fā)錯誤運算結(jié)果的輸出?；?/p>

23、于“同樣一個數(shù)據(jù)變換調(diào)理錯誤或程序錯誤 （永久性或暫時性 ）在二套算法不同的 程序中同時出現(xiàn)的概率極小 "4這樣一個基本認(rèn)識， HJ04A 系統(tǒng)的控制命令生成采用了 二級運算結(jié)果的一致判決機制，也就是雙份軟件判別機制。在聯(lián)鎖、復(fù)核二級程序中所使用的不同技術(shù)備件與硬件、軟件平臺，由于聯(lián)鎖、復(fù) 核二級軟件不僅所處的物理空間不同、 使用的編程語言不同、 參予運算的邏輯變量不同， 而且各自所使用的技術(shù)條件也完全不同， 從而有效地解決了因系統(tǒng)硬件故障或軟件出錯 而帶來的系統(tǒng)安全性問題 .總結(jié)計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)涉及到行車安全和財產(chǎn)安全 ,所以該系統(tǒng)的投入使用將是鐵路事業(yè) 發(fā)展的一個重大機遇和挑戰(zhàn)，前

24、文通過對 HJ04A 系統(tǒng)的分析，我們已經(jīng)建立了一整套 運用于企業(yè)自備鐵路使用的信號聯(lián)鎖系統(tǒng)技術(shù)解決方案并重點解決了以下幾個問題。1在單?？刂企w系結(jié)構(gòu)中，通過對鐵路信號的深入分析，較為完整地建立了鐵路 信號聯(lián)鎖系統(tǒng)的故障模型并提出了相應(yīng)的故障診斷與安全導(dǎo)向方案。/煤誕IF足占廿站PL亡PASCALSTAGE h®站碼ift鼻給碁® 恥俗至 良層下stin嵐豺金骨鮎墻梅CI 馭 111巻踣建總上吐飯嚼曉砧一*5®科稹 tfitt也?吉跖甲兩開跆佇號牢希班第華翕攏豈H幕睢邙4煌皆：£如幻傘陣舞頓It荃審叵跟比愚判訓(xùn) 悴啊垣笛jfJtlliZ-ILJ*曲桔巧一

25、|顯生世股也茁恆立生 車E直fit対牯晉共閉佶骨無為件軌氏電芒陽形寒戕石列劇黃閉枱看丸禹心2。在企業(yè)自備鐵路信號領(lǐng)域內(nèi)較早采用了二級集散式控制體系結(jié)構(gòu)，即采用 聯(lián)鎖、復(fù)核二級檢查機制，有效地解決了因 CPU與編程語言缺陷、算法與編碼錯誤 而有可能帶來的系統(tǒng)錯誤輸出問題。3。采用變換聯(lián)鎖信號的表達(dá)形式來解決系統(tǒng)的 I/O接口安全性問題，研制了一整 套故障一安全的結(jié)合電路，有效地防范了“ sa 0”或“ s-a 1"固定邏輯型故障對 系統(tǒng)整體安全性的破壞。4。聯(lián)鎖、復(fù)核二級用戶程序均有效實現(xiàn)了程序、數(shù)據(jù)分離的設(shè)計思想。5。建立了一套量化計算聯(lián)鎖系統(tǒng)可靠性與安全性的評價體系。但正如在HJ04A系統(tǒng)的鑒定意見中指出的那樣，HJ04A系統(tǒng)的設(shè)計定位僅僅只放在 了企業(yè)自備鐵路上，如果真正欲使該系統(tǒng)在應(yīng)用面與技術(shù)水平上更進(jìn)一步，還需在系統(tǒng)可 靠性設(shè)計上進(jìn)行重新定位 ;對部分目前少數(shù)仍在使用的觸點型安全型繼電器進(jìn)行全電子 化設(shè)計，希望在后期的研究中努力予以實現(xiàn)。致謝本論文的順利完成，離不開陳艷華老師的關(guān)心和幫助。從課題的選擇到項目的最終 完成，再到最后論文的順利完成 ,陳艷華老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。 他