高慶榮

摘要：隨著計(jì)算機(jī)在鐵路系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，為了保證更加安全的列車運(yùn)行狀態(tài)以及面臨突發(fā)事件時能夠及時進(jìn)行疏散管理，近幾年鐵路系統(tǒng)對于信號系統(tǒng)的升級一直在投放大量的資源。隨著整個鐵路系統(tǒng)邁入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，系統(tǒng)的體量開始變得非常巨大，內(nèi)部的操作也會變得非常復(fù)雜。此時系統(tǒng)的安全與否，是否可靠就顯得非常重要，隨著計(jì)算機(jī)信息化操控系統(tǒng)的升級改造，其能夠面對的操作對象和自我防御的能力也越來越強(qiáng)。以計(jì)算機(jī)為核心，全面使用與其相關(guān)的技術(shù)，成為了鐵路系統(tǒng)在信息化容錯計(jì)算技術(shù)設(shè)計(jì)中最為安全高效的方法。

關(guān)鍵詞：鐵路系統(tǒng)信號；計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)；容錯技術(shù)

通過冗余，即投入多樣化的外交資源，來實(shí)現(xiàn)容錯技術(shù)在鐵路信號系統(tǒng)中的正確應(yīng)用，幫助其達(dá)到常規(guī)設(shè)計(jì)的可靠性，多種外加資源的投放在計(jì)算系統(tǒng)中的體現(xiàn)主要為硬件和軟件的不斷升級和增加，同時也提高了信息冗余和計(jì)算時間的冗余。目前三模冗余和雙機(jī)熱備是計(jì)算機(jī)連鎖領(lǐng)域常用的兩種技術(shù)。

1 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中的兩種技術(shù)工作原理

1.1 三模冗余的工作原理及解釋

該方法是使用三種相同的模塊來進(jìn)行同樣的計(jì)算機(jī)操作，輸入到一個共同的輸入端，將表決出的結(jié)果作為系統(tǒng)輸出結(jié)果進(jìn)行輸出。其基本的工作原理為少數(shù)服從多數(shù)的糾錯原則，以準(zhǔn)確的多模塊輸出為基礎(chǔ)，采用三取二的選擇模式，如果三個模塊所顯示的結(jié)果是一致的，那么就可以選擇任意一個模塊所顯示的結(jié)果作為最終結(jié)果，如果三個模塊中出現(xiàn)了結(jié)果的出入，就要選擇出現(xiàn)數(shù)量最大的作為最終結(jié)果顯示，在正常的工作狀態(tài)下，由于具有一定的錯誤概率，所以必須要保證最終結(jié)果的完全正確，這是三個模塊同時進(jìn)行相同步驟的計(jì)算，將得到結(jié)果進(jìn)行表決，選擇出現(xiàn)次數(shù)更多的那個結(jié)果，其準(zhǔn)確性會更高，而如果不采用該方式，直接采用一模計(jì)算方法，一旦出現(xiàn)了任何計(jì)算問題，其計(jì)算結(jié)果會直接影響到后續(xù)的計(jì)算，導(dǎo)致整個系統(tǒng)將會花費(fèi)大量的資源去算一個沒有價值的結(jié)果，同時計(jì)算出的結(jié)果無法對鐵路系統(tǒng)的信息進(jìn)行更好的梳理，失去了該系統(tǒng)存在的意義，可能會導(dǎo)致嚴(yán)重的安全事故。

1.2 雙機(jī)熱備工作原理及特點(diǎn)

雙機(jī)熱備在動態(tài)冗余中有非常廣泛的應(yīng)用，它是由內(nèi)部的七個模塊組成，除了主要的工作模塊以外，還有切換開關(guān)和故障的自我檢查裝置。一般在工作狀態(tài)時，只有其中一個模塊處于正常的工作，其余的都處于待機(jī)狀態(tài)，等待系統(tǒng)發(fā)布指令要求其他模塊幫助工作模塊替代進(jìn)行工作時，才會根據(jù)實(shí)際情況選擇其他模塊參與工作過程。工作人員將正常處于工作狀態(tài)的那個模塊稱之為基本模塊，而所有的處于待機(jī)狀態(tài)的模塊都稱之為儲存模塊。如果系統(tǒng)在正常運(yùn)行時，故障器發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中基本模塊處于故障的工作狀態(tài)此時系統(tǒng)就會立即進(jìn)行切換控制，換開關(guān)儲存模塊代替基本模塊進(jìn)行工作。一般來說，選擇一個儲存模塊進(jìn)行切換，就能夠解決當(dāng)時的系統(tǒng)故障問題，但也存在一定可能是儲存模塊本身也存在問題，那么此時系統(tǒng)的自動檢查裝置就會進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)儲存模塊也有問題時，會再次切換開關(guān)使其他的模塊來進(jìn)行替代。由于系統(tǒng)在運(yùn)行時，必須要保證完全沒有失誤的工作狀態(tài)，所以在系統(tǒng)設(shè)備中選擇了六個儲存模塊，已經(jīng)基本可以涵蓋正常系統(tǒng)工作狀態(tài)時所能夠面臨的所有錯誤問題，以保證系統(tǒng)無論面臨怎樣的模塊錯誤也能在短時間內(nèi)進(jìn)行恢復(fù)，并保持長時間的正常工作狀態(tài)，以維持系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，保證鐵路系統(tǒng)能夠安全的運(yùn)行。在使用過程中，需要考慮到成本和維護(hù)保養(yǎng)的問題，所以對于模塊選擇的個數(shù)也有一定的考量。在選擇模塊數(shù)量時，就要考慮到其是否能夠滿足日常的使用需求，還需要考慮到正常的維護(hù)保養(yǎng)要投入的成本，同時多個模塊雖然處于待機(jī)狀態(tài)，但是由于其身處系統(tǒng)之中，仍然會花費(fèi)一些系統(tǒng)內(nèi)的資源，如果模塊的儲存數(shù)量過多，是否會造成系統(tǒng)資源的大量浪費(fèi)，也成為了設(shè)計(jì)人員需要考慮的問題，數(shù)量過于龐大的模塊數(shù)量也會給未來的維修保養(yǎng)人員帶來非常大的工作難度和壓力。在正常使用時，與其他設(shè)備相比，其最大的特點(diǎn)就在于其切換速度極快，能夠保證系統(tǒng)連續(xù)的處于工作狀態(tài)。

2 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)容錯機(jī)制的具體表現(xiàn)

2.1 軟件冗余

為了保證系統(tǒng)內(nèi)的信息能夠絕對安全，在使用聯(lián)鎖模塊時，將采取的是雙份編碼的形式，這樣的形式好處在于每一份編碼都有自己特定的對應(yīng)語言和結(jié)構(gòu)，也可以從不同的物理儲存空間進(jìn)行儲存，增加了數(shù)據(jù)的安全性。

2.2 硬件冗余

從實(shí)質(zhì)上來分析，雙聯(lián)鎖機(jī)就屬于一種雙模塊的形式。鐵路系統(tǒng)為了保持絕對的安全，在正常使用過程中必須保證所有的數(shù)據(jù)傳輸能夠?qū)崟r進(jìn)行，更不允許出現(xiàn)長時間的系統(tǒng)故障。考慮到安全機(jī)制的特殊要求，對于鐵路系統(tǒng)的信息結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用熱備份的方式，聯(lián)鎖機(jī)和人機(jī)對話機(jī)之間有兩個集線器進(jìn)行連接，所有的設(shè)備之間能夠形成一個局域網(wǎng)，相互形成融于關(guān)系。機(jī)器之間可以兩兩進(jìn)行信息的傳遞，局域網(wǎng)與外來互聯(lián)網(wǎng)相比其網(wǎng)絡(luò)環(huán)境更加干凈，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度更高，網(wǎng)絡(luò)安全性更高，而且影響的范圍較少，一旦想要對其進(jìn)行升級改造時，能夠影響的設(shè)備有限，而且在經(jīng)濟(jì)投入上也存在一定的優(yōu)勢，在工作過程中，不會受到外部網(wǎng)絡(luò)的影響，能夠正常工作，實(shí)現(xiàn)鐵路系統(tǒng)的實(shí)時在線，可以處理相關(guān)數(shù)據(jù)信息，同時由于其密閉的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，也能夠有效的杜絕外部網(wǎng)絡(luò)侵襲給局域網(wǎng)所帶來的影響，保證了鐵路系統(tǒng)的信息傳輸能夠長時間處于一個正常狀態(tài)，維護(hù)了鐵路系統(tǒng)的安全。

3 結(jié)語

為了保證鐵路系統(tǒng)的絕對安全，在其硬件軟件系統(tǒng)上都有多種考慮，其表現(xiàn)的形式主要是通過冗余的設(shè)置來進(jìn)行的，減少了一定的錯誤概率，實(shí)現(xiàn)了鐵路系統(tǒng)的安全有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

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