铁路信号系统组织指挥列车运行,保证行车安全,提高运输效率,传递信息,改善行车人员劳动条件的关键设施。铁路信号的装备水平和技术水准是铁路现代化的重要标志。[1]传统的铁路信号设备多采用继电器设备作为控制、逻辑运算和记忆元件,随着计算机技术,通信技术和控制技术的迅猛发展,铁路信号系统越来越多的采用计算机完成逻辑控制、系统管理和数据处理任务,成为集通信、控制、计算机技术于一身的新型控制系统。
由于铁路信号设备,直接关乎行车安全,因此信号系统的
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
要满足基本的故障-安全需要,即出现任何故障,都不应产生导致危险侧的输出。正是由于这一安全性要求,计算机在信号系统应用时,都应经过特殊设计,而在铁路信号系统数据组织与数据处理环节,也同样需要进行特殊设计,以确保数据的安全。
一、铁路信号系统中的数据类别
铁路信号系统中的数据,一般可以根据数据的安全性与可靠性要求分为安全数据和非安全数据。安全数据是指信号系统中直接与列车运行控制有关的数据,这些数据需要经过专门的安全处理,以保证数据的准确性;非安全数据是指与列车运行控制不直接相关的数据,这些数据在数据安全性与可靠性处理上比安全数据相对简单。
根据信号系统中数据在控制过程中是否会随时发生变化,还可以把铁路信号系统中的数据分为静态数据和动态数据。静态数据就是指在控制过程中不随时变化的,相对稳定的数据,如:站场结构数据,信号设备名称、安装位置等数据;动态数据就是在信号控制系统中可能随时变化的数据,如信号设备的工作状态数据,列车运行位置等。
在铁路信号控制系统中,静态数据和动态数据,安全数据和非安全数据的组织和处理方式是有区别的。
二、数据组织方式
数据组织方式是铁路信号控制系统中确保系统安全性、可靠性和效率性的重要一环,合理的数据组织可以提高数据的安全性,提高访问速度,进而提高系统工作的效率。在很多信号系统中都有数据库,这些数据库根据系统的不同要求和数据的不同用途,对数据组织进行了精心设计,有独到之处。在数据的输入、输出和数据的存储安全方面,也做了专门的考虑。
(一)数据输入安全
对于安全数据的输入,需要确保输入的数据准确无误,因此在信号控制系统中,对于安全数据的输入,一般可以采取静态冗余输入和动态输入两种途径保证其达到相应的安全级别。信号控制系统数据一般为一些开关量,对开关量进行采样,就获得了需要的输入数据。
静态冗余输入较为简单,就是对同一个开关量采用多位输入后比较确认的方式保证输入的数据无误;动态冗余的方式采用像需要采集的开关量输出动态监测码,经过开关量和反相电路,将数据采集回来,若采回数据为监测数据的反向数据,则说明开关处于闭合状态,采回数据为静态或不是采样数据的反向数据时,则认为开关断开或采样错误。
信号控制系统中,一般数据输入采用多通道输入,输入后的数据经过比较,多通道一致时才作为系统控制运算的有效数据。这样就确保了数据输入的安全性。
(二)数据输出安全
在信号系统中,大量采用计算机完成系统的逻辑处理与系统运算,但是由于信号基础设备如信号机、转辙机或轨道电路都需要一定的驱动电压和电流才能工作,因此在计算机数据输出到具体信号设备时,需要进行数据安全和驱动设计。
计算机数据输出时,其属于故障对称系统,为保证信号故障-安全的要求,数据输出时也需要进行故障-安全设计。数据输出安全也可以有静态和动态两种方式,具体说静态方式就是多通道数据在输出前进行比较或表决,利用冗余方式实现安全;动态方式就是所有输出数据都采用动态脉冲序列来表示一定的控制内容,设备只有在收到动态码时才有可能动作。当计算机发生故障时,其输出数据一般为静态电平,静态电平不会构成设备动作命令,这样就保证在计算机出现错误输出时设备不会因此误动。
(三)数据存储安全
在信号系系统中,安全数据的存储一般会开辟不同的存储空间,对安全数据进行多重存储,并且不同的存储区可以属于同一系统,也可以属于不同的系统。存储的数据在不同的系统设备按照不同的访问通道访问,并且在输出控制前还需要进行数据比较。当系统数据量比较大时,还需要采用分布式存储方式以保证存储数据的安全性。
若信号系统中控制端采用局域网方式,为保证数据存储与数据访问的安全性与可靠性,系统一般要设专门的数据库服务器,并且数据库服务器是双服务器,在正常工作时双服务器实现负载均衡,一服务器故障时可由另一服务器实现系统数据正常访问。在系统中,存储数据可以采用双端随机存储器,实现数据交换和访问。
三、计算机联锁系统中的数据组织与数据安全
计算机联锁系统是信号控制系统的重要组成部分,它负责车站信号控制,保证列车在车站运行时的安全。计算机联锁系统中需要存储和处理大量的数据,其中包括站场和信号设备信息的静态数据和信号设备动作状态的动态数据。为实现信号系统的故障-安全,计算机联锁系统进行了一系列的专门设计,以确保控制系统的数据组织的有效性与数据的安全性。
(一)站场型静态数据库设计
站场型数据库是铁路计算机联锁系统中采用的一种数据组织方式,它按照站场的地理位置组成,在专门开辟的数据存储区域,为每一个信号设备(如信号机、转辙机和轨道电路区段)建立一个静态数据模块,然后根据设备之间的相对位置,在数据模块上建立指针,指向每一个相邻的数据模块。构成一个能反映设备相对位置的静态数据库数据库。
静态数据库中的每个数据模块,分别有指针指向相邻的静态数据块,可以实现相邻数据模块之间的检索。在建立联锁进路时,首先系统会找到进路的始端和终端数据模块,然后在利用数据指针,搜索相邻数据模块。当相邻的模块有多个时,可以按照预先设置的搜索原则(直股优先或弯股优先)进行搜索,若搜索到没有下一个模块的尽头模块后仍未找到终端,则退回到分支处向另一个方向搜索。这样在存储数据时,不需要按照一个车站可以办理的所有进路存储静态数据,而只需要存储这些静态数据模块,然后利用一个搜索程序即可完成所有进路静态数据的检索。
在静态数据搜索完成后,可以根据在此基础上,检索与这些静态数据有关的动态数据,从而检查进路建立的条件,完成联锁关系的检查和建立。
(二)计算机联锁中的数据存储
在计算机联锁系统中,数据存储时,需要有充足的冗余,因此数据可以利用两种不同的结构方式并存储在不同的存储区。通常存储方式可以采用进路表式的数据库和站场式的数据库。通过在不同的存储区域存储的数据,利用不同的进路表生成方法均可以获得所办理的进路数据,将数据对照后确定正确在输出,实现数据的存储、检索的安全设计。
四、结论
在铁路信号系统中,利用计算机实现控制过程,需要考虑计算机这一故障对称的设计实现故障-安全的系统,因此在数据输入、输出环节需要进行特殊的设计,同时在进行数据输入输出和存储时,需要利用充分的冗余设计保证系统的可靠性,因此在数据组织与数据安全方面有些独到的设计。对于利用网络实现的信号控制系统,还需要考虑网络中数据的传输安全和存储安全问题,例如使用分布式数据库,采用特殊的数据编码手段和采用自动回授重发技术实现数据的可靠传输等。
总之,在信号控制系统中,数据组织方式和数据安全设计需要根据具体系统的功能进行周全的考虑,确保其满足信号控制系统的可靠性要求和故障-安全要求。
浙公网安备 33021202002483