城市轨道交通信号冗余技术分析
【摘要】随着计算机技术的快速发展，提高计算机系统的安全可靠性是计算机技术发展的必要条件，而冗余技术便是一种提高计算机安全可靠性的有效手段。冗余技术分为实践冗余、信息冗余、结构冗余和冗余附加技术四种，其中结构冗余技术按照工作方法可以分为静态冗余、动态冗余和混合冗余三种。城市轨道交通信号系统是依靠计算机技术来保证列车运行的安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的系统设备。
【关键词】城市轨道交通；信号系统；冗余技术；系统分析
列车指挥和运行对城市轨道交通信号系统的安全可靠性有着极高的要求，不仅仅要求采用安全可靠性高的元件、器件和软件，而且还要求城市轨道交通信号系统具有故障导向安全的特征。冗余技术是提高计算机系统安全可靠性的手段中最有效的一种手段，也是提高城市轨道交通信号系统安全可靠性的最有效的方法之一。一般情况下，城市轨道交通信号系统的控制系统的设计和应用中采用冗余技术，并且对系统配置一些实用的部件，在城市轨道交通信号系统发生故障时，重复配置的部件就会介入并且承担故障部件的工作，这样就可以减缓城市轨道交通信号系统发生故障的时间，从而达到提高城市轨道交通信号系统安全可靠性的目的。在《城市轨道交通信号系统通用技术条件》章程中，对城市轨道交通信号系统的总则系统、基本功能、技术要求和环境条件提出了相应的规定。对于城市轨道交通信号系统中运用冗余技术的相关方面做了全面的介绍，明确了冗余技术对于提高城市轨道交通信号系统安全可靠性的重要性，认为合理的冗余技术将会大大提高信号系统的安全可靠性。冗余技术在城市轨道交通信号系统中的运用，加强了列车运行的安全性，促进了列车指挥和运行的现代化进程。笔者就城市轨道交通信号系统和冗余技术进行了全面的介绍，对城市轨道交通信号冗余技术进行了全面分析，指出了冗余技术对提高城市轨道交通信号系统的安全和可靠性的深刻影响。
一、城市轨道交通信号系统简介
城市轨道交通信号系统是保证列车运行安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的关键系统设备。城市轨道交通信号系统一般是由列车的自动控制系统组成，列车的自动控制系统的英文简称为ATC，列车自动控制系统包括列车自动监控系统、列车自动防护子系统和列车自动运行系统三个子系统。这三个子系统是通过信息交换网络来构成闭环系统，实现地面控制与车上控制相结合、地面控制与中央控制相结合，构成了一个以安全设备为基础，集行车指挥、运行调整和列车驾驶自动化等功能为一体的列车自动控制系统。城市轨道交通信号系统分为列车自动控制系统、固定闭塞ATC系统和移动闭塞ATC系统。其中，列车自动控制系统按照闭塞布点方式可以分为固定式和移动式；按照机车信号传输方式可以分为连续式和点式；按照各系统设备所处地域可以分为控制中心系统、车站及轨旁子系统、车载设备子系统和车场子系统。城市轨道交通信号系统的运营模式分为列车自动监控模式、调度员人工介入模式、列车出入车场调度模式、车站现地控制模式、车场控制模式、列车运行控制模式以及列车折返模式等。
二、冗余技术
1.冗余技术简介
冗余技术又称为储备技术，是利用系统的并联模型来提高系统安全可靠性的一种有效的手段，冗余技术可以分为工作冗余和后背冗余两种技术。其中，工作冗余是一种或者两个或以上的单元并行工作的并联模型，一般情况下是由各处单元平均负担工作，因此工作能力有冗余；后背冗余一般情况下只需要一个单元工作，另一个单元是冗余的，用于待机备用。就以计算机为案例来介绍冗余技术，计算机的服务器以及电源等重要的设备，都是采用一用二备甚至是一用三备的配置，在计算机正常工作时，几台服务器可可以同时工作，互为备用，电源也是同样的工作。但是，一旦遇到通电或者是计算机故障，服务器或者电源就会自动转到正常的设备上继续工作，这样就能确保系统不停机，数据不丢失。
2.软件冗余技术
计算机软件冗余技术指的是在一台计算机的主机内拥有两套独立程序，也就是所谓的带有比较结果的一硬二软技术。主机内的两套程序都能独立完成对输出数据的处理，在计算机运行正常的情况下，数据经由比较器进行比较，在比较结果一致的情况下会经过两套输出电路，达到数据的输出来接通控制电路。在计算机发生故障时，因为两套计算机程序都是独立的，这样经过比较器得出的比较结果就会变得不一致，这种比较结构无法接通控制电路，就会导致计算机无法得到正常的`供电。这样就会通过计算机的自动监控器的监控，在计算机电路短点的情况下，软件冗余就会将计算机导向安全的结果。在软件冗余技术中，计算机的存储器和CPU等器件都是公用的，而计算机的程序编制需要严格独立。这种计算机的一硬二软技术不能做到电路的完全独立，因此这种软件冗余技术存在着孪生性故障的隐患。
3.“二取二”硬件冗余系统
“二取二”硬件冗余系统是指两台完全相同的计算机在对输入数据进行处理后，得到的数据结果是相同的。这种处理结果会经过比较器的比较，在确认结果后就能使同步器的控制系统通过输出电路做出控制命令。而在计算机发生故障时，两台计算机的数据处理结果是不相同的，这样比较器进行比较后会给出切断电路的命令，切断计算机的电路做出故障警报。“二取二”硬件冗余系统有效的保证了计算机电路的输出，防止计算机在发生故障时产生连锁反应，导致计算机的数据丢失。
三、城市轨道交通信号冗余技术分析
城市轨道交通信号系统是依靠计算机技术来保证列车运行的安全，实现行车指挥和列车运行现代化，提高运输效率的系统设备。冗余技术在城市轨道交通信号系统中的运用，加强了列车运行的安全性，促进了列车指挥和运行的现代化进程。城市轨道交通信号系统中，列车的行车设备或者子系统的计算机系统采用二取二或者三取二的计算机冗余技术，这种冗余技术对于提高列车指挥和运行的安全可靠性是最为有效的。每辆列车上面可以配置二取二或者三取二的冗余技术的车载设备，对列车的自动防护系统等安全设备采用计算机冗余技术，这样就能有效的运用列车的自动防护系统，提高列车的行车安全性。城市轨道交通信号系统的计算机软件应该具有冗余、容错以及纠错的功能，这样就不允许因为计算机的故障造成信号系统的失控，城市轨道交通信号系统的冗余技术会将付账导向安全方面。城市轨道交通信号系统的数据传输网络应该采用双网的结构，列车的自动监控系统的主要设备都要进行重配置，例如各种类型的服务器、网络的交换器、数据的传输设备等都应该进行重复配置，城市轨道交通信号系统的工作站也应该能互为备用，这样对于提高城市轨道交通系统的安全可靠性具有很大的作用。
四、结语
通过对前文的分析，可以看见冗余技术对于城市轨道交通信号系统的运行有着十分巨大的作用，合理的冗余技术对于提高城市轨道交通信号系统的安全可靠性有着巨大的影响。城市轨道交通信号系统采用冗余技术，可以在城市轨道交通信号系统发生故障时，重复配置的部件就会介入并且承担故障部件的工作，这样就可以减少城市轨道交通信号系统发生故障的时间，从而达到提高城市轨道交通信号系统安全可靠性的目的。
参考文献
[1]GB/T 12758 2004城市轨道交通信号系统通用技术条件[S].
[2]吴汶麒.轨道交通运行控制与管理[M].上海：同济大学出版社，2004.
[3]林瑜筠.城市轨道交通信号[M].北京：中国铁道出版社，2009.
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