【文章內(nèi)容簡介】 路。l 確定鐵路信號接口的標準電路鐵路信號接口的應充分考慮可靠性、可用性和安全性的要求。信號接口電路是信號設備的一部分，確保信息采集環(huán)節(jié)不論在運行或故障狀態(tài)時，均不得影響信號設備的正常使用。信息采集方式穩(wěn)定可靠，采集位置相對集中，采集方法規(guī)范合理經(jīng)濟，施工方便和安全。確保行車作業(yè)人員操縱信號設備指令的開關量輸出信息，符合故障—安全原則。l 制定標準信號接口電路圖冊制定標準信號接口電路圖冊。信號接口電路圖冊遵循鐵路信號設計規(guī)范要求，規(guī)定信號接口電路的系統(tǒng)聯(lián)絡、電源配置、設備位置和名稱代號、采集對象的采樣名稱和采樣位置、采集器材等內(nèi)容。2) 硬件解決方案硬件系統(tǒng)為該項目提供了一個實驗的平臺，并為評估系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性提供實驗依據(jù)。為滿足上述要求，我們在研制6502電氣集中控制臺的硬件基礎上，充分考慮了各方面的需求，提出了以下方案（如圖）：整個硬件系統(tǒng)由信號采集與控制子系統(tǒng)、現(xiàn)場總線子系統(tǒng)、主備控制機系統(tǒng)、信息處理機、信息共享網(wǎng)絡子系統(tǒng)組成，主要設備安裝在19”標準機柜里，尺寸采用歐標的相應大小，關鍵部分采用雙機冗余技術和故障容錯技術，保證系統(tǒng)在部分或全部的軟硬件故障或失效時，信號設備能處于安全狀態(tài)，即符合信號設備的故障導致安全的原則。l 信號采集與控制子系統(tǒng)信號采集與控制子系統(tǒng)主要完成對鐵路信號的采集和控制信號的輸出，并通過現(xiàn)場總線子系統(tǒng)連接到上層主備控制機系統(tǒng)。采集對象包括信號設備、電源監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控、車次號等等。子系統(tǒng)進行智能化設計，能夠?qū)Σ杉男畔⑦M行初步的抗干擾處理，并對輸出的控制信息進行邏輯判斷，防止非安全信息輸出。子系統(tǒng)可以對自身的狀態(tài)進行自我檢測，將故障確定到板級，并向上位機報告故障狀態(tài)及位置。在故障發(fā)生時，能夠?qū)⒐收舷拗圃诎鍢O范圍內(nèi)，并能在不中斷運行的情況下，實現(xiàn)在線修復。子系統(tǒng)具有較強的防雷能力。 子系統(tǒng)具有通訊的故障容錯功能，實現(xiàn)誤碼的自動偵測和糾錯。子系統(tǒng)具有較高的采集速度、總線通訊速度和CPU處理能力，滿足各種信息系統(tǒng)對采集速度的要求。l 現(xiàn)場總線子系統(tǒng)現(xiàn)場總線子系統(tǒng)完成主備控制主機與信號采集與控制子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳遞，構成集散式控制系統(tǒng)。提供高性能的現(xiàn)場總線，具有高速度，高可靠、低成本、多端口的功能，適用于儀器級設備的接入，通過簡單的轉(zhuǎn)換即能與目前常用的現(xiàn)場總線接口。通過冗余的方法可以構成可靠的信息傳輸體系，提供誤碼的自動偵測和故障的容錯功能。具有良好的實時性能，具有最短的信息傳輸延遲，實現(xiàn)重要信息的優(yōu)先傳輸。l 主備控制機子系統(tǒng)采集從下位傳來的控制信號，進行處理后，顯示在屏幕上，并將信息傳往信息處理機。輸入控制信息，進行處理后，通過現(xiàn)場總線發(fā)往控制輸出系統(tǒng)。并將輸出的結果返回給信息處理機。采用低功耗高可靠的工業(yè)控制機，軟件固化在ROM盤上。取消硬盤，軟驅(qū)等易損件。保證機器能長時間不間斷運行。采用專用的面向任務對象的實時多任務嵌入式操作系統(tǒng)，可將應用軟件與操作系統(tǒng)合二為一。減少人為故障的機率，保障軟件長時間連續(xù)運行。主備機同步運行，互為主備，但備機不能向現(xiàn)場總線系統(tǒng)上發(fā)送控制信息。當主機發(fā)生故障時，產(chǎn)生設備故障報警，系統(tǒng)自動或人工介入切換至備機。備機通過檢測下位機和主機的數(shù)據(jù)包，對控制臺系統(tǒng)進行實時的檢測，并以圖形的方式顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)，一但發(fā)生故障，立即在備機屏幕上以圖形的方式顯示故障的具體位置，方便現(xiàn)場人員進行快速維修，保證系統(tǒng)的正常運行。l 信息處理機存貯、查詢和回放站場信息。作為信息平臺向其他信息系統(tǒng)如微機監(jiān)測、DMIS發(fā)布實時的鐵路信號信息。向需要特殊要求的信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口。為以后的系統(tǒng)提供計算機平臺。l 信息共享網(wǎng)絡子系統(tǒng)本系統(tǒng)為不同需求的信息系統(tǒng)提供了以下三種接口：現(xiàn)場總線接口；以太網(wǎng)標準數(shù)據(jù)接口；特殊信息轉(zhuǎn)換接口；通過提供以上三種接口，可以實現(xiàn)與儀器的連接、與其他信息系統(tǒng)的連接，特殊數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換，也可以實現(xiàn)遠程聯(lián)網(wǎng)，構成大型信息共享網(wǎng)絡系統(tǒng)。3) 軟件解決方案基于項目的要求與系統(tǒng)的硬件解決方案，軟件解決方案如下（附結構框圖）：軟件系統(tǒng)由控制機軟件子系統(tǒng)與信息處理機軟件子系統(tǒng)組成，以下為簡介：l 軟件系統(tǒng)的組成：I. 控制機軟件開發(fā)平臺：操作系統(tǒng)采用vxWorks實時多任務嵌入式操作系統(tǒng)，編程語言采用Ansi C語言，開發(fā)工具為Wind River公司提供的集成化開發(fā)環(huán)境TornadoII 。軟件功能：包括信息的采集與處理、站場實時顯示、控制信息的形成與輸出、信息的網(wǎng)絡發(fā)布、系統(tǒng)狀態(tài)的監(jiān)視、故障的自檢測與屏蔽、主備機切換和信息的現(xiàn)場總線接入等。安全性：控制機軟件子系統(tǒng)考慮了主、備機兩種運行狀態(tài)，以兩臺機器啟動順序的先后確定主機和備機，主機界面為車站控制界面，備機界面為系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視界面。當主機工作異常時，備機自動報警，并可根據(jù)軟件錯誤的標志自動或手動切換成主機運行?？刂茩C軟件包括了任務調(diào)度與異常處理機制，任務執(zhí)行異常時將啟動異常處理程序，進行故障自動檢測與自動屏蔽，然后由調(diào)度程序重新喚醒掛起或阻塞的任務，恢復系統(tǒng)的正常運行?，F(xiàn)場總線協(xié)議能夠完成對信息采集與控制信息輸出的校驗，達到防錯的目的。實時性：vxWorks具有實時性強、資源開銷小、具有多種任務管理模式。硬件驅(qū)動采用中斷和定時結合的方式，通過高速中斷響應和精確定時的特性實現(xiàn)信息采集和控制的實時性。專用性：由于在嵌入式系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)與應用軟件是一體化