铁路系统在信息化容错计算技术设计中安全高效

时间:2019-09-27

　　摘要：随着计算机在铁路系统中的广泛应用, 为了保证更加安全的列车运行状态以及面临突发事件时能够及时进行疏散管理, 近几年铁路系统对于信号系统的升级一直在投放大量的资源。随着整个铁路系统迈入计算机系统的发展, 系统的体量开始变得非常巨大, 内部的操作也会变得非常复杂。此时系统的安全与否, 是否可靠就显得非常重要, 随着计算机信息化操控系统的升级改造, 其能够面对的操作对象和自我防御的能力也越来越强。以计算机为核心, 全面使用与其相关的技术, 成为了铁路系统在信息化容错计算技术设计中最为安全高效的方法。

　　关键词：铁路系统信号; 计算机联锁系统; 容错技术;

　　通过冗余, 即投入多样化的外交资源, 来实现容错技术在铁路信号系统中的正确应用, 帮助其达到常规设计的可靠性, 多种外加资源的投放在计算系统中的体现主要为硬件和软件的不断升级和增加, 同时也提高了信息冗余和计算时间的冗余。目前三模冗余和双机热备是计算机连锁领域常用的两种技术。

　　1 计算机联锁系统中的两种技术工作原理

　　1.1 三模冗余的工作原理及解释

　　该方法是使用三种相同的模块来进行同样的计算机操作, 输入到一个共同的输入端, 将表决出的结果作为系统输出结果进行输出。其基本的工作原理为少数服从多数的纠错原则, 以准确的多模块输出为基础, 采用三取二的选择模式, 如果三个模块所显示的结果是一致的, 那么就可以选择任意一个模块所显示的结果作为最终结果, 如果三个模块中出现了结果的出入, 就要选择出现数量最大的作为最终结果显示, 在正常的工作状态下, 由于具有一定的错误概率, 所以必须要保证最终结果的完全正确, 这是三个模块同时进行相同步骤的计算, 将得到结果进行表决, 选择出现次数更多的那个结果, 其准确性会更高, 而如果不采用该方式, 直接采用一模计算方法, 一旦出现了任何计算问题, 其计算结果会直接影响到后续的计算, 导致整个系统将会花费大量的资源去算一个没有价值的结果, 同时计算出的结果无法对铁路系统的信息进行更好的梳理, 失去了该系统存在的意义, 可能会导致严重的安全事故。

　　1.2 双机热备工作原理及特点

　　双机热备在动态冗余中有非常广泛的应用, 它是由内部的七个模块组成, 除了主要的工作模块以外, 还有切换开关和故障的自我检查装置。一般在工作状态时, 只有其中一个模块处于正常的工作, 其余的都处于待机状态, 等待系统发布指令要求其他模块帮助工作模块替代进行工作时, 才会根据实际情况选择其他模块参与工作过程。工作人员将正常处于工作状态的那个模块称之为基本模块, 而所有的处于待机状态的模块都称之为储存模块。如果系统在正常运行时, 故障器发现系统中基本模块处于故障的工作状态此时系统就会立即进行切换控制, 换开关储存模块代替基本模块进行工作。一般来说, 选择一个储存模块进行切换, 就能够解决当时的系统故障问题, 但也存在一定可能是储存模块本身也存在问题, 那么此时系统的自动检查装置就会进行检查, 如果发现储存模块也有问题时, 会再次切换开关使其他的模块来进行替代。由于系统在运行时, 必须要保证完全没有失误的工作状态, 所以在系统设备中选择了六个储存模块, 已经基本可以涵盖正常系统工作状态时所能够面临的所有错误问题, 以保证系统无论面临怎样的模块错误也能在短时间内进行恢复, 并保持长时间的正常工作状态, 以维持系统的正常运转, 保证铁路系统能够安全的运行。在使用过程中, 需要考虑到成本和维护保养的问题, 所以对于模块选择的个数也有一定的考量。在选择模块数量时, 就要考虑到其是否能够满足日常的使用需求, 还需要考虑到正常的维护保养要投入的成本, 同时多个模块虽然处于待机状态, 但是由于其身处系统之中, 仍然会花费一些系统内的资源, 如果模块的储存数量过多, 是否会造成系统资源的大量浪费, 也成为了设计人员需要考虑的问题, 数量过于庞大的模块数量也会给未来的维修保养人员带来非常大的工作难度和压力。在正常使用时, 与其他设备相比, 其最大的特点就在于其切换速度极快, 能够保证系统连续的处于工作状态。

　　2 计算机联锁系统容错机制的具体表现

　　2.1 软件冗余

　　为了保证系统内的信息能够绝对安全, 在使用联锁模块时, 将采取的是双份编码的形式, 这样的形式好处在于每一份编码都有自己特定的对应语言和结构, 也可以从不同的物理储存空间进行储存, 增加了数据的安全性。

　　2.2 硬件冗余

　　从实质上来分析, 双联锁机就属于一种双模块的形式。铁路系统为了保持绝对的安全, 在正常使用过程中必须保证所有的数据传输能够实时进行, 更不允许出现长时间的系统故障。考虑到安全机制的特殊要求, 对于铁路系统的信息结构设计中采用热备份的方式, 联锁机和人机对话机之间有两个集线器进行连接, 所有的设备之间能够形成一个局域网, 相互形成融于关系。机器之间可以两两进行信息的传递, 局域网与外来互联网相比其网络环境更加干净, 网络数据传输速度更高, 网络安全性更高, 而且影响的范围较少, 一旦想要对其进行升级改造时, 能够影响的设备有限, 而且在经济投入上也存在一定的优势, 在工作过程中, 不会受到外部网络的影响, 能够正常工作, 实现铁路系统的实时在线, 可以处理相关数据信息, 同时由于其密闭的网络环境, 也能够有效的杜绝外部网络侵袭给局域网所带来的影响, 保证了铁路系统的信息传输能够长时间处于一个正常状态, 维护了铁路系统的安全。

　　3 结语

　　为了保证铁路系统的绝对安全, 在其硬件软件系统上都有多种考虑, 其表现的形式主要是通过冗余的设置来进行的, 减少了一定的错误概率, 实现了铁路系统的安全有效运转。

　　参考文献
　　[1]郑丽英, 董昱, 李敬文.铁路信号计算机联锁控制系统容错技术研究[J].工业控制计算机, 2005 (1) :6-7.
　　[2]李孟豪.探讨铁路信号计算机联锁控制系统容错技术[J].电子测试, 2016 (4x) :91-92.
　　[3]李小江.探讨铁路信号计算机联锁控制系统容错技术[J].工程技术:全文版, 2016 (7) :00254.

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