信號(hào)安全技術(shù)在DS6-60計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中的主要應(yīng)用

譚 春

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

1 概述

基于鐵路運(yùn)輸行業(yè)對(duì)運(yùn)營(yíng)安全的較高要求，計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在運(yùn)用中的安全性成為其是否可用的重要指標(biāo)。沒有鐵路信號(hào)安全技術(shù)便沒有計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的推廣和使用。

目前國(guó)內(nèi)普遍應(yīng)用的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要有雙機(jī)熱備、三取二、二乘二取二這3種制式，每種制式的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖都采用了各不相同的信號(hào)安全技術(shù)來(lái)保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。

DS6-60型計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)第一套在吸收消化國(guó)外先進(jìn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)的基礎(chǔ)上自主研發(fā)的二乘二取二結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。

2 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖的信號(hào)安全技術(shù)

鐵路信號(hào)安全技術(shù)中最重要和最具鐵路行業(yè)特點(diǎn)的是故障－安全技術(shù)。一般的故障-安全技術(shù)是指系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)導(dǎo)向安全側(cè)的輸出。

隨著鐵路行業(yè)對(duì)安全生產(chǎn)要求的不斷提高和相關(guān)技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的故障-安全技術(shù)目前已不能完全滿足鐵路行業(yè)對(duì)安全的需求。例如：計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在檢測(cè)到導(dǎo)致危險(xiǎn)側(cè)輸出的故障時(shí)，自動(dòng)切斷非安全側(cè)的驅(qū)動(dòng)電路。這屬于故障后倒向安全側(cè)的策略，是信號(hào)技術(shù)必須采用的策略。但如果系統(tǒng)僅能滿足這一點(diǎn)時(shí)仍存在一定的安全隱患。

首先假如系統(tǒng)因自檢電路失效，錯(cuò)誤檢測(cè)到故障而給出切斷驅(qū)動(dòng)電路的安全側(cè)輸出，其結(jié)果是降低了系統(tǒng)的可靠性，影響行車效率，突出了系統(tǒng)安全性與可靠性的矛盾。更重要的是故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)給出安全側(cè)輸出的過(guò)程中也包含了一定的非安全因素。例如，信號(hào)突然關(guān)閉對(duì)運(yùn)行中的列車會(huì)造成一定安全隱患。此外在倒向安全側(cè)輸出過(guò)程中，存在因?yàn)槠渌收系寞B加或人為的誤操作，造成更嚴(yán)重事故發(fā)生的可能性。

所以計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)為保證安全，在上述故障-安全技術(shù)的基礎(chǔ)上，第一，還需要通過(guò)采用各種可靠性技術(shù)盡量減小故障的發(fā)生，以及使故障發(fā)生后對(duì)系統(tǒng)工作不造成影響。通過(guò)系統(tǒng)各部可靠性的提高相應(yīng)提高系統(tǒng)的安全性，而不是與安全性相互沖突。第二，系統(tǒng)本身要具有完善的自診斷性和易維護(hù)性，便于維護(hù)人員迅速定位故障點(diǎn)，使系統(tǒng)盡快脫離故障狀態(tài)，同時(shí)減少故障處理中的人為誤操作擴(kuò)大故障范圍的不安全因素。因此計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)主要應(yīng)用下面幾項(xiàng)信號(hào)安全技術(shù)保證其安全性。

1）計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)最重要的安全技術(shù)仍然是故障-安全技術(shù)，即發(fā)生故障時(shí)使系統(tǒng)保持在一定安全狀態(tài)的方法。系統(tǒng)要做到發(fā)生故障時(shí)最大限度地降低危險(xiǎn)側(cè)輸出，也就是盡可能地避免對(duì)繼電器的錯(cuò)誤驅(qū)動(dòng)。通常采用對(duì)輸出進(jìn)行多層檢查后方可向外驅(qū)動(dòng)繼電器，如多重軟件，雙CPU校核、雙斷驅(qū)動(dòng)電路等技術(shù)。

2）提高系統(tǒng)可靠性，盡可能減少整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，并且在系統(tǒng)發(fā)生局部故障時(shí)不影響系統(tǒng)正常工作。因此要求系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)達(dá)到相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)采用冗余技術(shù)提高系統(tǒng)的容錯(cuò)能力，使無(wú)法避免的故障不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常使用。

3）具有自身故障實(shí)時(shí)檢測(cè)與診斷并給出準(zhǔn)確和清楚的報(bào)警。使故障能夠得到快速定位和處理，盡可能地壓縮系統(tǒng)全部或局部的故障時(shí)間,提高安全性。

3 信號(hào)安全技術(shù)在DS6-60計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 DS6-60計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)組成

DS6-60計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)由5個(gè)部分組成，分別為：電源子系統(tǒng)、聯(lián)鎖子系統(tǒng)（即聯(lián)鎖邏輯部）、輸入輸出子系統(tǒng)、控顯子系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。

3.2 故障-安全技術(shù)的運(yùn)用

1）DS6-60聯(lián)鎖邏輯部是一個(gè)具有二乘二取二冗余結(jié)構(gòu)的故障-安全處理系統(tǒng)，聯(lián)鎖單系內(nèi)的兩個(gè)CPU采用相同的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果比較一致時(shí)才可以對(duì)外輸出；如果不一致，系統(tǒng)退出控制，導(dǎo)向安全側(cè)。

2）DS6-60輸入子系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用兩套CPU控制的兩套采集電路進(jìn)行采集，采集結(jié)果發(fā)送到聯(lián)鎖邏輯部進(jìn)行比較，比較不同時(shí)，認(rèn)為采集無(wú)效并倒向安全側(cè)，構(gòu)成二取二故障-安全采集。

3）DS6-60輸出子系統(tǒng)通過(guò)兩個(gè)CPU完成二取二控制。兩個(gè)CPU各自控制一套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)兩路驅(qū)動(dòng)輸出均正常才能構(gòu)成總輸出，達(dá)到二取二故障-安全輸出。

4）DS6-60系統(tǒng)通過(guò)輸出板驅(qū)動(dòng)外部繼電器動(dòng)作，即每一路輸出采用雙斷輸出方式。防止出現(xiàn)單端口輸出配線混電或因輸出板器件故障導(dǎo)致繼電器的錯(cuò)誤吸起。

3.3 提高系統(tǒng)可靠性技術(shù)的運(yùn)用

1）DS6-60聯(lián)鎖邏輯部、輸入子系統(tǒng)和輸出子系統(tǒng)都是二重系冗余配置。單系的邏輯部或輸入輸出子系統(tǒng)故障都不會(huì)影響系統(tǒng)正常工作。

2）DS6-60系統(tǒng)的上位機(jī)系統(tǒng)設(shè)置兩套相同配置的控顯主機(jī)，單臺(tái)上位機(jī)故障不影響系統(tǒng)正常工作。

3）DS6-60系統(tǒng)的電源系統(tǒng)采用兩路直流?24V/30A電源供電。電源模塊配置構(gòu)成工作冗余和參數(shù)冗余狀態(tài)。單臺(tái)電源的故障不影響系統(tǒng)供電。

3.4 故障實(shí)時(shí)檢測(cè)和自診斷報(bào)警技術(shù)的運(yùn)用

1）DS6-60系統(tǒng)聯(lián)鎖邏輯部和輸入、輸出等子系統(tǒng)具有完善的自診斷和自檢測(cè)功能，當(dāng)發(fā)現(xiàn)板卡出現(xiàn)異常故障能夠快速停止故障板卡的工作，導(dǎo)向安全側(cè)，點(diǎn)亮故障指示燈，并發(fā)送相關(guān)報(bào)警信息到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。維護(hù)人員可通過(guò)板卡上指示燈的點(diǎn)亮情況迅速判斷出系統(tǒng)的故障情況。

2）DS6-60監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)主要設(shè)備是電務(wù)維修機(jī)，接收聯(lián)鎖雙系的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息。在其顯示界面給出明確的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示。并可通過(guò)串行通信或以太網(wǎng)與微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接，向微機(jī)監(jiān)測(cè)發(fā)送系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)信息和系統(tǒng)狀態(tài)信息。

4 結(jié)束語(yǔ)

安全是鐵路行業(yè)永恒的主題。本文描述了DS6-60計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)為保證安全性采用的主要方法。

[1]傅世善.傅世善鐵路信號(hào)論文選集[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2012.