【正文】 的部分是實時多任務(wù) 內(nèi)核， 它的基本功能包括任務(wù)管理、定時器管理、存儲器管理、資源管理、事件管理、系統(tǒng)管理、消息管理、隊列管理、旗語管理等，這些管理功能是通過內(nèi)核服務(wù)函數(shù)形式交給用戶調(diào)用的，也就是 RTOS的應(yīng)用程序接口（ API,Application Programming Interface）。西門子公司、阿爾斯通公日本京山公司、日本日信公司等推出了不同類型的采用硬件同步方式的安全型計算 機。 故障 安全技術(shù)的發(fā)展 隨著計算機技術(shù)、微電子技術(shù)和新材料的發(fā)展，故障 —安全技術(shù) 得到 了飛速發(fā)展。運用故障安全技術(shù)，盡可能列出網(wǎng)絡(luò)的各組成部分能設(shè)想的一切故障模式及干擾，對影響進行評價，并采取措施將故障及時檢測出來，使系統(tǒng)維持安全狀態(tài)，或促使系統(tǒng)向安全狀態(tài)轉(zhuǎn)移。傳輸系統(tǒng)故障分可測和不可測兩種。為提高安全性，必須設(shè)法減少傳輸系統(tǒng)故障時陷入危險狀態(tài)的可能性。所謂傳輸系統(tǒng)安全性，即在規(guī)定的時間、使用條件、環(huán)境條件下，傳輸系統(tǒng)不陷入危險狀態(tài)的性能。對本網(wǎng)絡(luò)而言，在網(wǎng)關(guān)的作用下，上層傳輸非安全信息的網(wǎng)絡(luò)不能與本網(wǎng)直接進行未經(jīng)許可的通信，這樣保證了網(wǎng)絡(luò)運行的獨立性，從而基本保證了網(wǎng)絡(luò)自身的安全性。 開放系統(tǒng)通信的威脅與安全性設(shè)計原則 由于傳輸系統(tǒng)的開放性，因此可能遭受外部信息的入侵，如網(wǎng)絡(luò)黑客、網(wǎng)絡(luò)病毒等。近年發(fā)展很快的光纖傳輸系統(tǒng)有著電纜傳輸系統(tǒng)不可比擬的優(yōu)點 :帶寬大、中繼距離長、傳輸損耗低、抗電磁干擾能力強、傳輸質(zhì)量好等等。對基于通信系統(tǒng)的鐵路信號安全信息傳輸有線通道介質(zhì)的選擇來說，傳統(tǒng)的電纜傳輸系統(tǒng)比較成熟。有線傳輸在長距離傳輸中穩(wěn)定、可靠、保密性強，同時可以獲得較大的傳輸容量。無線傳輸線路通過無線中繼傳輸，能提供較大的傳輸容量，并可以滿足 長距離傳輸?shù)男枰?，且建設(shè)較快，維護簡單，在經(jīng)濟上較為有利，但是易受到干擾，特別是要受到大氣條件的影響，而且使用穩(wěn)定性和保密性較差。 傳輸方式的選擇 現(xiàn)代的傳輸方式，既可以采用無線傳輸，也可以采用有線線路來傳輸。 很多系統(tǒng)的實現(xiàn)方式是通過一定的機制，存儲受保護應(yīng)用進程的狀態(tài)，在該應(yīng)用程序因為硬件問題而不能繼續(xù)運行時，由操作系統(tǒng)根據(jù)存儲的該程序的狀態(tài)重新啟動新的進程繼續(xù)運行，這樣就保證了應(yīng)用進程的持續(xù)運行不受硬件故障的影響。但軟件中邏輯數(shù)據(jù)的正確性是無法通過硬件來保證的，硬件的冗余也無法消除由于系統(tǒng)軟件或應(yīng)用軟件本身的邏輯錯誤帶來的應(yīng)用程序錯誤。在硬件層次進行故障屏蔽一般采用硬件冗余加上一定的表決機制。一個真正適用的容錯系統(tǒng)需要實現(xiàn)從硬件到操作系統(tǒng)再到應(yīng)用軟件的多層次容錯。它在系統(tǒng)內(nèi)部有故障存在的情況下，能夠消除故障的影響，使系統(tǒng)最終給出正確的結(jié)果。即運用容錯的方法 (冗余技術(shù) )以滿足鐵路信號信息傳輸?shù)陌踩砸蟆?另外還應(yīng)考慮當(dāng)發(fā)生故障時應(yīng)及時切換電器 , 使之倒向安全 , 使故障范圍不能進一步擴大。這樣的系統(tǒng)就可以認(rèn)為是滿足了故障 — 安全的要求。解決計算機系統(tǒng)的故障 — 安全問題，要突破傳統(tǒng)的故障 — 安全觀點的局限從新的相對安全的概念出發(fā)認(rèn)識故障 — 安全問題。一個故障 — 安全系統(tǒng)本身應(yīng)能檢查自身的錯誤，且當(dāng)這種錯誤發(fā)生時，系統(tǒng)能使自己處于更加限制的狀態(tài)，而不會導(dǎo)致任何危險狀況的出現(xiàn)。也就是說，此輸出不會導(dǎo)致重大的經(jīng)濟損失或人員傷亡。即運用容錯的方法冗余技術(shù)以滿足鐵路信號信息傳輸?shù)陌踩砸?。不可檢測它們并采取措施，從而不能使系統(tǒng)轉(zhuǎn)到一個限制狀態(tài) 。而計算機在鐵路信號應(yīng)用的困難就在于電子元件不具有“非對稱故障模式”，當(dāng)元件故障時，其可能是短路，短路或者老化，即失去了控制。這種方式實際是非對稱邏輯在故障 —安全中的應(yīng)用。 鐵 路信號信息安全傳輸 傳統(tǒng)的鐵路信號系統(tǒng)是以安全性繼電器作為保證故障 —安全要求的基本措施。 雖然避錯技術(shù)可以防止故障的產(chǎn)生，但有局限性，如采用高可靠性器件，其費用將急劇上升，而且即便采取了避錯技術(shù)，也不一定能滿足系統(tǒng)的可靠性要求。 ，采用先進的壓接惑繞接技術(shù)，以提高觸點的可靠性。為了減少這種影響，一般可采取以下措施： 、印制板、機箱 伙計柜等采取合適的防護技術(shù)，具體包括散熱設(shè)計、抗振設(shè)計、化學(xué)防護設(shè)計以及電磁兼容性設(shè)計等。 （二） 壞境防護技術(shù) 壞境技術(shù)對計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的可靠性具有十分重要的影響。 ，并對系統(tǒng)進行最全面的測試和檢查。 。具體技術(shù)措施包括： ，并且要求其失效率不大于 105/h ，而不用分立元件。避錯技術(shù)是提高計算機系統(tǒng)可靠性的第一道防線，是一種不不可少的常規(guī)技術(shù)。 避錯技術(shù) 防止和減少故障發(fā)生的技術(shù)較避錯技術(shù)。在承認(rèn)危險側(cè)故障存在的情況下，運用各種安全性和可靠性技術(shù)，降低系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，使危險側(cè)故障發(fā)生概率降低到人們可以接受的程度。 由 于計算機系統(tǒng)硬件故障的復(fù)雜性和軟件故障的潛在性，用上面故障 — 安全的定義要求一般的計算機系統(tǒng)在任何故障情況下，保證輸出在安全狀態(tài)是難于實現(xiàn)的。如果由于系統(tǒng)故障使本來應(yīng)該為落下的狀態(tài)差錯為吸起狀態(tài)，那么我們就說系統(tǒng)產(chǎn)生了非故障 — 安全輸出。系統(tǒng)正常時要求系統(tǒng)行為正確合理地分布 在 S或 D中 .當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時這種故障 — 安全特性要求系統(tǒng)保證應(yīng)該屬于 S 的輸出不能出現(xiàn)在 D中但應(yīng)處于 D中的輸出由于故障出現(xiàn)在 S或 D中都不影響系統(tǒng)的安全性。滿足后一種定義的系統(tǒng)一定滿足前一種定義。前一種定義要求系統(tǒng)故障時不產(chǎn)生錯誤的危險性輸出即可，而后一種定義則是要求系統(tǒng)故障時不出現(xiàn)錯誤碼字。具體到電路上，可以對故障 — 安全做以下嚴(yán)格定義：如果在輸 入碼空間內(nèi)對于發(fā)生給定故障集中的任何故障，電路的輸出端永不出現(xiàn)錯誤的碼字，則該電路對此故障集是故障 — 安全的。也就是說，此輸出不會導(dǎo)致重大的經(jīng)濟損失或人員傷亡。 鐵路信號系統(tǒng)的設(shè)計原則和技術(shù)。對要求故障導(dǎo)向安全的系統(tǒng)，在進行故障影響分析及故障處理時，把系統(tǒng)故障按照影響系統(tǒng)的安全制度劃分， 10 系統(tǒng)故障可分為影響安全的和不影響安全的故障。它在系統(tǒng)內(nèi)部有故障存在的情況下，能夠消除故障的影響，使系統(tǒng)最終給出正確的結(jié)果。提高計算機系統(tǒng)的故障 安全首先要利用各種可靠技術(shù)，使系統(tǒng)具有足夠高的可靠性。 容錯計算與故障 安全的關(guān)系。兩重系統(tǒng)具體為或門兩重系統(tǒng)。兩重系統(tǒng)具體為與門兩重系統(tǒng)。 術(shù)在計算機聯(lián)鎖中的應(yīng)用 計算機聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)中采用了安全性冗余措施和可靠性冗余措施 (如 圖 6)。電路中任何元器件故障均導(dǎo)致 “ 0” 或 “ 1” 的固定輸出 ,軟件判斷固定的“ 1” ,“ 0” 信號無效 ,將該信號倒向安全側(cè)。 信息采集電路 現(xiàn)場的表示 信息通過輸入整形電路送入計算機 ,為減少機柜內(nèi)板間電纜 ,采集板采用母線工作方式 ,即各采集板連接到同一母線 ,計算機的輸出通過 I/O板為母線提供輸出、輸入端口 , 每一塊 I/O板提供 6個輸出 、 輸入端口 ,共可選通 8塊采集板 (圖 4)。當(dāng)備機處于熱備工作狀態(tài)時，進行采集與運算，同時根據(jù)運算結(jié)果，驅(qū)動自己的輸出驅(qū)動電路，但其驅(qū)動電路不能控制執(zhí)行電路。 ○ 3 熱備狀 在雙機熱備系統(tǒng)中，當(dāng)一套計算機作為主機運行后，另一套計算機則可以運行于熱備狀態(tài)。在系統(tǒng)運行期間，兩套計算機通過自診斷和互診斷機制，判斷系統(tǒng)是否工作正常只有主機判斷發(fā)生危險性故障，或主機有故障同時備機處于熱備狀態(tài)，才會切換到備機，由備機作為主機維持系統(tǒng)運行。 ○ 2 主機狀態(tài) 在雙機熱備系統(tǒng)中，倒機電路決定在某一時刻，只有一套計算機運行于主機狀態(tài)。 ○ 1 停機狀態(tài) 計算機關(guān)機、掉電或正在重啟、程序未運行，此時處于停機狀態(tài)。 雙機熱備系統(tǒng)的工作方式為：根據(jù)開機順序，首先投入運行的自動為工作機，后投入的微熱北極；工作機運行中發(fā)生故障后自動退出運行狀態(tài)，熱備機自動轉(zhuǎn)為工作機。在實際的應(yīng)用中，綜合考慮性能、經(jīng)濟等因素，二模冗余系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)、糾錯率較高等許多優(yōu)點，因此獲得了比較廣泛的應(yīng)用。如果接替工作的模塊接續(xù)后又發(fā)生故障 ,則再將其切除，用另一個儲備模塊來代替。通常將正在工作的模塊稱為基本模塊，待命接替模塊稱為儲備模塊。它由（ S+1）個模塊、故障檢查器和切換開關(guān)組成。若是備用單元出現(xiàn)故障，則自動停機進行維修。正常工作時，每個單元都上電工作，同事采集數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)處理，但只有工作單元的輸出效，經(jīng)切換單元輸出。 （ 2）雙機熱備 雙機熱備是動態(tài)冗余中常用的一種，也叫待命儲備系統(tǒng)。三模表決系統(tǒng)可以明顯提高系統(tǒng)的可靠性使行車更為安全。若兩個模塊同時錯成相同的狀態(tài)，表決器的輸出被誤認(rèn)為是正確的；若兩個模塊同時錯成不同的狀態(tài)，則此系統(tǒng)無法工作。在正常情況下，三個模塊同時給出三個相同的輸出，表決器輸出一 個結(jié)果作為三個模塊的正確輸出。 鐵路信號系統(tǒng)的安全性研究 模塊 1 M1 模塊 2 M2 模塊 3 M3 切換 開關(guān) 故障檢測 圖 1 三模冗余原理圖 三模冗余的基本原理是：首先以承認(rèn)“多數(shù)模塊的輸出是正確的”為基本出發(fā)點，實行“少數(shù)服從多數(shù)”的糾錯原理，用三取二的多數(shù)判決作為系統(tǒng)的正確輸出。 （ 1）三模冗余 三模冗余簡稱 TMR (Triple Modular Redundancy)，圖 1所示為三模冗余系統(tǒng)的原 理結(jié)構(gòu)M M M3是三個相同的模塊，可以是三臺相同的計算機，也可以是三個相同的部件。各種冗余要有機地相互配合使用才能達到超高可靠性目標(biāo)。 容錯技術(shù)的實現(xiàn)方法主要是冗余，所采取的主要手段就是投入更多的超常設(shè)計所需的源、即外加資源，來換取高的非常規(guī)設(shè)計所能達到的超高可靠性。 容錯即容許錯誤，承認(rèn)故障是不可避免的事實，從而通過資源冗余的方式消除故障影響。 容錯技術(shù) 的基本出發(fā)點是承認(rèn)故障不可避免的事實，進而考慮解除故障影響的措施。當(dāng)計算機輸出控制口為固定的低電平或高電平時繼電器均在失磁落下狀態(tài) ,說明計算機輸出發(fā)生故障 ,需及時處理 計算機聯(lián)鎖的安全設(shè)計 一般來講，微機聯(lián)鎖是采用 避錯技術(shù) 和容錯技 避錯技術(shù) 來提高系統(tǒng)的可靠性，實現(xiàn)故障安全的。G2的導(dǎo)通構(gòu) 成了繼電器的勵磁電路 ,其線圈勵磁電流流通路徑見圖 3. 圖 3 勵磁電流流通路徑圖 勵磁的條件是交流電電流經(jīng)過 G2可控硅半波整流后通過線圈 14使繼電器勵磁吸起 ,同時給 CJ電容充電。在 G1關(guān)閉的半個周期內(nèi) ,C1的放電回路被關(guān)斷 ,C1又開始充 6 電 ,此時 ,光電耦合 G2靠 C2放電繼續(xù)維持導(dǎo)通。在輸入脈沖信號的低電平到來時 ,光電耦合 G1關(guān)閉。當(dāng)計算機有高電平控制 信號輸出送到動態(tài)安全型繼電器的控制端時 ,光電耦合 G1導(dǎo)通 ,電容 C1經(jīng)過 G1二次側(cè)放電 ,放電回路見圖 2。動態(tài)安全型繼電器的工作原理圖如圖 1。接點組均為普通接點 , 即由 4片前接點、 4片后接點、 4片中接點以及接點拉桿、接點架、固定螺栓等組成 4組前后 (4QH) 接點的接點系統(tǒng)。 動態(tài)安全型繼電器的安全設(shè)計 動態(tài)安全型繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理 動態(tài)安全型繼電器由直流電磁系統(tǒng)、接點系統(tǒng)和動態(tài)電路 3部分組成。 鐵路信號系統(tǒng)的安全性研究 第二章 鐵路信號系統(tǒng)的安全性措施及技術(shù)要求 鐵路信號設(shè)備的安全設(shè)計 我們在各信 號基礎(chǔ)設(shè)備上采取了一定的安全性措施，來保證系統(tǒng)的安全。 (3) 監(jiān)視沿線列車運行狀況。 ) (1) 編制行車計劃。 (3) 促進了旅客服務(wù)系統(tǒng)、 貨運查詢系統(tǒng)等技術(shù)進步，可以向旅客提供有關(guān)到、發(fā)信息服務(wù)，為貨主及時掌握貨物達到時間提供極大方便。 3. 改善勞動條件、提高服務(wù)質(zhì)量 (1) 為行車部門提高了勞動生產(chǎn)率，節(jié)省了大量行車人員。 (2) 車站電氣集中，電氣集中與非集中聯(lián)鎖比較，咽喉通過能力可提高 50%80%，到發(fā)線通過能力可提高 15%20%。 (1) 自動閉塞技術(shù)，使得組織追蹤運行成為可能，增加了列車密度?？傊岣哌\輸效率。 (2) 避免由于道岔位置不正確而導(dǎo)致列車駛?cè)脲e誤線而造成沖撞。系統(tǒng)的第一使命是保證行車安全，沒有鐵路信號，也就沒有鐵路運輸?shù)陌踩? （ 6）信號設(shè)備綜合防雷系統(tǒng)：按鐵道部有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，在各站信號設(shè)備房屋處需新設(shè)信號設(shè)備綜合防雷系統(tǒng)。 （ 4）轉(zhuǎn)轍及電源設(shè)備：轉(zhuǎn)轍設(shè)備一般根據(jù)站場設(shè)計的道岔類型進行配套，采用智能綜合信號電源屏。站內(nèi)正線 電碼化采用疊加預(yù)發(fā)碼方式，到發(fā)線采用疊加發(fā)碼方式，發(fā)碼設(shè)備采用 ZPW－ 2021系列移頻電碼化設(shè)備。接軌站及新建各站易采用硬件冗余結(jié)構(gòu)的計算機聯(lián)鎖設(shè)備，顯控多采用鼠標(biāo)＋彩顯方式。信號機的選擇上一般各站的進站、預(yù)告、正線出站等列車信號機，以及專用線、機走線、牽出線等處進入聯(lián)鎖區(qū)的防護調(diào)車信號機原則上采用高柱信號機，其余信號（含橋上及隧道內(nèi)預(yù)告信號機）采用矮型。這里的線路所和色燈信號機就是無配線分界點，自動閉塞區(qū)段上通過色燈信號機之間的段落叫做閉塞分區(qū)。自動閉塞是同列車自動 完成閉塞作用的一種閉塞，半自動閉塞是通過裝在兩個相鄰車站的閉塞機、出站信號機及專用軌道電路所構(gòu)成的一種閉塞。 閉塞系統(tǒng) 閉塞就是保證區(qū)間或閉塞分區(qū)在同一時間內(nèi)只能運行一個列車，與此有關(guān)的設(shè)備和技術(shù)形鐵路信號閉塞系統(tǒng)。列車運行計劃編制和調(diào)整及列車運行監(jiān)視和管理是 TDCS 的主要內(nèi)容，而列車運行控制則是調(diào)度集中的核心，因此行車調(diào)度指揮系統(tǒng)主要由 TDCS 和調(diào)度集中系統(tǒng)構(gòu)成的。 鐵路信號系統(tǒng)構(gòu)成 行車調(diào)度指揮系統(tǒng)