【文章內(nèi)容簡介】 稱的錯誤特性，即芯片的短路故障和斷路故障的概率是相同的，因此必須使采用集成電路芯片電路的計算機聯(lián)鎖具有故障安全特性。一般來講，計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)是采用避錯技術(shù)和容錯技術(shù)來提高系統(tǒng)的可靠性。（如圖23所示為容錯技術(shù)示意圖）。避錯技術(shù)采用高可靠性芯片，以減少故障概率。但是不能保證系統(tǒng)絕對可靠，因為芯片可靠性的提高是有限度的，越過這個限度將付出巨大的代價。在這種情況下，要想進一步提高系統(tǒng)的可靠性，就要用到容錯技術(shù)。容錯技術(shù)的基本 發(fā)點是承認故障不可避免的事實，進而考慮解除故障影響的措施。為實現(xiàn)這一目的，主要手段就是投入更多的所需資源，如硬件冗余、軟件冗余、時間冗余等，主要是硬件和軟件冗余。圖23計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)容錯技術(shù)靜態(tài)冗余為什么是最高追求? 從安全的角度確實他有自己的優(yōu)點,但是靜態(tài)冗余也有自己的不足,比如他消耗的資源大,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜從而降低了可靠性,所以我覺得綜合來看,混合冗余比較合理. 應該將安全等級對應冗余方法從而對冗余的方式進行選擇,如今的各個廠家所出設備感覺沒有秩序,思路有一些不明朗,其實按需提供不同安全等級的設備才是最經(jīng)濟合理硬件冗余又有靜態(tài)冗余、動態(tài)冗余和混合冗余3種基本形式。第一，靜態(tài)冗余技術(shù)。靜態(tài)冗余技術(shù)是通過冗余資源來隔離或校正故障，使故障不能在系統(tǒng)輸出中造成差錯，不能改變電路或系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，所以稱為靜態(tài)冗余。其基本原理是通過表決來隔離發(fā)生的故障。靜態(tài)冗余技術(shù)在模塊級上應用最廣的是N冗余系統(tǒng)，這種表決系統(tǒng)中有N個相同的模塊同時運行，各模塊的輸由表決器進行多數(shù)表決，其中N為奇數(shù)，可隔離(N一1)／z個模塊的故障。例如3取2系統(tǒng)。第二，動態(tài)冗余技術(shù)。 這種系統(tǒng)由多個模塊組成，其中只有1個模塊在運行輸出，同時系統(tǒng)不斷地進行故障檢測，隨時將發(fā)生故障的模塊用其他模塊代替，確保系統(tǒng)的安全性，此時系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，故稱為動態(tài)冗余。最基本的動態(tài)冗余系統(tǒng)為二冗余系統(tǒng)，此外還有多冗余系統(tǒng)，其中二冗余系統(tǒng)又有熱備、冷備、溫備和分布式處理4種方式。 二冗余系統(tǒng)的熱備方式為主機和備機同時工作，但平時只有主機能夠輸 ，當系統(tǒng)檢測到主機錯誤時， 自動切換到備機輸 。二冗余系統(tǒng)的冷備方式為平時只有主機工作，當系統(tǒng)檢測到主機錯誤時，使主機停止輸出，同時自動啟動備機工作。這種方式需要等待一定的時間，系統(tǒng)的連續(xù)性受到影響，適用于對連續(xù)性要求不高的系統(tǒng)。二冗余系統(tǒng)的溫備方式結(jié)構(gòu)類似冷備方式的結(jié)構(gòu)，只是備機處于通電但不工作狀態(tài)，這樣能減少一點等待時問，在實際中很少應用。二冗余系統(tǒng)的分布式處理方式是二機共同承擔不同的任務，若其中一機出現(xiàn)故障，則將任務重新調(diào)整，讓無故障機承擔故障機的任務，或者讓系統(tǒng)的功能降級，這樣系統(tǒng)故障時喪失了一些控制功能。 第三，混合冗余技術(shù)。混合冗余技術(shù)是將靜態(tài)冗余和動態(tài)冗余相結(jié)合構(gòu)成的一種新的冗余結(jié)構(gòu)。這種系統(tǒng)中有N個正常工作的模塊，有S個備用模塊。N個正常工作模塊經(jīng)過表決后作為系統(tǒng)的輸出，同時各模塊的輸出與系統(tǒng)的輸出作比較，以監(jiān)測任一模塊是否有故障。如果檢測出其中1個模塊故障，則由切換電路切斷故障模塊，接通備用模塊。軟件冗余技術(shù)就是用幾種不同的軟件處理數(shù)據(jù)，對處理結(jié)果進行比較，產(chǎn)生輸出。在結(jié)構(gòu)上可按比較的范圍分為2種：第1種是把系統(tǒng)按功能劃分成小段，各段之間進行比較；第2種是采用幾個系統(tǒng)功能相同的軟件相比較。這種軟件冗余關(guān)鍵在于各個軟件的獨立性，相互獨立的程序即使可能存在故障，也可以通過表決將其屏蔽。如果程序間相互不獨立，故障可能同時存在于各個程序，則無法提高系統(tǒng)的可靠性。由于采用了幾種不同的相互獨立的處理軟件，因此防止了某種軟件由于設計錯誤而產(chǎn)生的故障，還可以屏蔽硬件的某些故障，確保了系統(tǒng)安全。最常見的是采用2種不同的軟件處理數(shù)據(jù)，同時結(jié)合硬件冗余共同提高系統(tǒng)的可靠性。例如，在二冗余系統(tǒng)中，主機和備機都采用2種軟件，平時主機T作，此時2種軟件同時對數(shù)據(jù)進行處理，對結(jié)果進行比較。如果一致，則產(chǎn)生輸出，否則說明系統(tǒng)故障，立即進行切換，使備機工作，從而提高系統(tǒng)的可靠性。目前，在計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)中，對信號、道岔、軌道電路的控制及狀態(tài)的采集都是利用安全型繼電器來實現(xiàn)，岡此計算機與繼電器之間的接口電路也應滿足故障一安全原則。 第一，輸入接口。通常故障一安全的輸入接口電路是采用光電隔離技術(shù)，編碼輸入，表決確定輸入信息的。信息的輸入采用了光電耦合器，防止了采用接點輸入電路時的電磁干擾和電路中故障的擴散。繼電器吸起則將信息編為11l1，落下則編為0000。計算機對讀入的編碼進行“與”運算，如果各光電耦合器都正常1作，結(jié)果為1，表明軌道電路空閑；如果某個光電耦合器故障，結(jié)果為0，表明軌道電路占用或輸入接口電路有故障。采用3個采集電路進行表決輸出，當有2個或3個電路的輸 是一致時，認為是正確信息，這樣就防止了由于采集電路的故障而導致計算機錯誤判斷的現(xiàn)象。 第二，輸出接口。輸出接口普遍采用動態(tài)驅(qū)動，即計算機輸出的驅(qū)動信息不是高電平，也不是低電平，而是一個脈沖信號，再經(jīng)過脈沖一電平轉(zhuǎn)換電路輸出一個有足夠驅(qū)動功率的高電平去動作相應的繼電器。如果計算機故障，則計算機輸出的不是脈沖信號，而是停留在脈沖的某個高電平或低電平，這個非脈沖電平經(jīng)過脈沖一電平轉(zhuǎn)換電路后不會產(chǎn)生一個高電平，因此相應的繼電器總是落下，實現(xiàn)了故障一安全。 綜上所述，容錯技術(shù)是一種延伸了的故障安全措施，它是建立在高可靠集成芯片的基礎上以資源冗余為代價的。在現(xiàn)代科技高速發(fā)展的今天，計算機及其芯片的各項指標越來越高，價格也越來越低，為容錯技術(shù)的廣泛應用打下了堅實的物質(zhì)基礎。隨著計算機的迅速發(fā)展，計算機聯(lián)鎖這一現(xiàn)代化設備將廣泛應用于鐵路現(xiàn)場，正確認識掌握這一理論將對現(xiàn)代化的鐵路事業(yè)有著重要的意義。第三章計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)故障維護及探討運用中的設備故障出現(xiàn)有一定的隨機性，也有一定的規(guī)律性，從以下幾個方面分類，對故障的發(fā)生逐個分析。按故障的表現(xiàn)可分為非潛伏性故障[1]和潛伏性故障[2]。發(fā)生后能及時被發(fā)現(xiàn)的故障。即設備在運用中通過電路本身的自診技術(shù)直觀表現(xiàn)出來的故障。如道岔斷表示，燈泡主絲斷絲等故障。故障發(fā)生后不能及時表現(xiàn)出來，只有在與另一故障構(gòu)成組合時方可顯示出故障現(xiàn)象，如電源單極接地等故障。按故障的原因分類：，因維修不良或違章作業(yè)造成的設備故障。如：設備超期使用發(fā)生故障、人為短路燒斷保險等屬責任故障。，因突發(fā)因素或因無法抗拒和防止的外界干擾，自然災害和無法檢查發(fā)現(xiàn)的電務設備在周期范圍內(nèi)材質(zhì)不良及不屬維修部門管理的其它設備、項目等造成的故障屬非責任故障。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：( l )環(huán)境不良，如高溫、潮濕、有害物質(zhì)的侵蝕。( 2 )氣候不良。如：雷擊、暴雨、冰雪等影響。( 3 )無知行為或故意不良行為的干擾。如：小孩砸破透鏡、及備被盜等；( 4 )周期內(nèi)器材不良。如：線圈斷線等。按故障的性質(zhì)分類：：線路上某處出現(xiàn)分壓現(xiàn)象而導致設備不能正常工作為斷線故障。處理步驟：首先檢查判斷是室內(nèi)配線還是室外配線找出故障點。：(1)短路故障：電源兩極的輸送線路相混對負載進行分流而導致設備不能正常工作，甚至燒斷電源保險為短路故障。處理步驟：首先檢查判斷輸入電源是否符合設備正常工作電壓值，或者是設備自身配件燒毀，在有是配線錯接（如：電源正