分析如何保障计算机联锁系统的安全可靠性

合集下载

区域计算机联锁系统可靠性分析及评价

区域计算机联锁系统可靠性分析及评价

区域计算机联锁系统可靠性分析及评价区域计算机联锁系统可靠性分析及评价一、引言随着区域计算机联锁系统在铁路运输领域的广泛应用,其可靠性问题备受关注。

本文旨在对区域计算机联锁系统的可靠性进行分析和评价,通过综合考虑硬件、软件及人工环境等因素,为铁路运输系统的安全与高效运营提供参考。

二、可靠性指标1. 系统失效时间:即系统从运行开始到发生故障或失效的时间间隔。

对于区域计算机联锁系统而言,失效时间可能由于硬件故障、软件错误或人为因素等引起。

2. 失效率:失效率是指单位时间内发生失效的次数,通常采用每小时失效次数来衡量,可以从一定程度上反映系统的稳定性。

3. 平均修复时间:指当系统失效时,从发生失效到系统修复正常所需的平均时间。

平均修复时间较短可以保证系统快速恢复正常运行,减少对铁路运输的影响。

4. 可用性:是评价系统正常运行时间的指标,即系统在一定时间内可正常运行的概率。

可用性越高,表示系统的可靠性越高。

三、区域计算机联锁系统可靠性影响因素1. 硬件因素:硬件设备是区域计算机联锁系统的基础,其稳定性和可靠性直接影响系统的可靠性。

硬件故障可能导致系统宕机、数据丢失等问题。

因此,在硬件选择和维护方面要重视稳定性和可靠性,并制定相应的维护计划。

2. 软件因素:区域计算机联锁系统的软件功能非常复杂,存在着很多潜在的错误和漏洞。

在软件开发过程中应重视质量控制,严格遵循规范和标准,进行充分的测试和验证。

此外,及时的软件升级和补丁更新,也是确保系统安全和可靠性的重要措施。

3. 人因因素:人为因素是影响区域计算机联锁系统可靠性的重要因素。

例如,操作员的疏忽、操作失误等都可能引发系统故障。

因此,在操作员培训、管理和监控等方面要加强,提高操作员的意识和技能水平,降低人为失误的发生率。

四、可靠性评价方法1. 故障树分析(FTA):FTA是通过对系统可能出现的故障进行分析,找出引起故障的根本原因,从而评估系统的可靠性。

通过构建故障树模型,可以对系统失效的概率进行定量分析。

计算机联锁系统安全可靠性设计

计算机联锁系统安全可靠性设计
科技创新与应用 I0 年1 上 月 1 1 半刊 21 月
信 息 技 胜
( 州铁 路 局 兰 州 电务 段 , 肃 兰 州 7 0 5 ) 兰 甘 3 0 0
摘 要: 计算机联锁 系统的安全可靠性是研 究、 开发 、 生产计算机联锁设备必须遵循的永恒的主题 , 也是验证计算机联锁 系统性 能 的主要 依 据 。计 算机 联 锁设 备 是 一种 连 续 工作 的 实 时 系统 , 必须 具有 极 高 的安 全性 和 可 靠 性 才能 适应 铁 路 运 输 和城 市轨道 它
交通 高 效和 安 全 的运 营要 求 。
关键词 : ; 联锁 故障 ; 可靠性 ; 安全性 ; 措施
I硬件部分 的安全可靠性 分析 测失败 时应及 时产生 安全保护 动作 ; 装置要 足够独立 , 冗余 使之不 受其 根据计算机联锁系统的结构组成和功能特点 ,硬件部分的安全可 他故障 的影 响 。 靠性技术从计算机联锁系统的上位机 、 联锁机和接 口电路 i个部分进 例 如在具 体实施 中 , 输 出控 制单元经 过表决后 输 出 , 有输 m进 使 所 行 分析 。 行反馈检查闭环控制; 在输出执行环节采用条件电源供电方法, 当用实 1 . 1上位机安全 可靠性分析 时检测或 实时 比较 技术发 现联锁微 机 内部故 障时 ,即使产 生危险侧 的 上位机主要功能是向联锁机构输入操作信息 ,接受联锁机构输出 错误控制 命令 , 过强制切 断执行环 节的条 件电源 , 少错误 的控制 命 通 减 的反映设 备丁作 状态和行 车作业情 况 的表 示信息 。为此上 位机可 采用 令输出 。 经国际安全机构认证的高可靠T业控制计算机 , 摒弃原商用机所采用 采用 光电 隔离 技术 ,接 点输入 电路要经 过光 电耦 合后 力节 目接 至 的大母板结 构 , 来的大 底版( 板) 把原 系统 功能集 中在一 块 A LI— N 接 口电路 输入输 出模 块 , 的抑制接 点输 入电路 的电磁干扰 ; 静 L -N O E 有效 采用 插 卡上 。 底板变成 无源总线母板 , 加 了插槽数 , 于系统 的升级扩 展 。 态输入或 动态输 入方式 , 增 便 以便有 效的实现故 障一 全原 则。 安 采用 的机箱结 构具有 良好 的散 热 、 隔热 、 、 性能 , 动器架 防潮 防尘 驱 在输 出接 口的设 计 中,采用 代码一 动静态 和动静态 一 电平 两级变换 采取避震措施,使整个机箱具有可靠的机械强度和很好的抗电磁干扰 电路 ; 采用不 间断供 电及净化 的专用 电源 , 电源模块 内部设 有双 重化 电 的能力; 采用不问断供电及净化的专用开关电源 , 抗共模干扰 , 具有浪 压 调整器及 自诊断 电路 ,可 检测 电压 的输 出范同与是 否超温并 给出相 涌保护 、 过载保护 、 漏电保护的功能, 单机设备的平均无故障工作时间 应报警 。 可达 到 l00 h O0 0 。 1 . 口电路安全可 靠性分析 3接 计算机联锁系统的维修机和上位机的配置是一致的,平常可作为 由于一般继电电路采用的重力式安全继 电器具有很高的安全性 , 上位 机的热 备机 , 系统故 障时能够进 行 自动 无扰切换 , 换过程 不影 在 我国铁路 中运用 了几十年 ,为此计算 机联锁 系统 的接 口电路仍 然 以 在 切 安全 继 电器作 为计算 机联锁 机构与室 外设备控 制 电路 的接 口。我们知 响现场设备状态 , 提高设备可靠 眭。 上位机 的人机接 口界面 的设计 使用先进 的工业控 制软件 ,使得 系 道 安全继 电器通过 以下技术 实现故障 一 一安 全 : 电气接点 采用特 殊材料 统 的监控不 仅具有 友好 的人 机交互 界面 ,而且 具有 丰富的 图形画 面显 制作 , 使接点粘连的可能极小 ; 采用吹弧技术, 消除接点拉弧造成熔接 ; 在继 利用 从 示及图形操作功能, 调图方式灵活, 修改参数方便。在设计中, 根据铁路 采 用重力 式设计 原理 , 电器故 障 时 , 其重 力使 衔铁 复位 , 『 交通 和城市 轨道交通 信号计算 机联锁 的特 点 , 以灵活 运用登 录 口令 、 保证 实现 系统 的故障一 安全的 目的。 可 - 操作 员权 限 、 安全设定 点 、 点 口令 、 审计跟 踪记 录等安 全杼 l 设定 安全 生, 为此 在计 算机联 锁系 统 中 , 信号 、 道岔 、 电路 等监控 对象 的状 轨道 确保联锁 系统执行 操作 的安全 可靠 。 态信 息依然 是用安全 型继 电器的接点状 态来反 映的 ,输 人接 口的任务 1 . 2联锁 机安全可靠 陛分析 就是将 这种 电平形式 的二值逻辑数 据安全地采 集到联锁机 中来。 联锁机是信 号控制 系统 的核心 。 在设 计中, 可选用 国际安全机构认 1 4其它方面的安全可靠 分析 证 的硬件 j重冗余计 算机联 锁系统 , 于实现 联锁数 据处理 过程 的故 = 用 考虑计算 机联锁 系统硬 件设备 的其他方 面的安 全可靠性 ,对包括 障一 全 。所谓 重化 冗余 系统 是指 系统共有 A BC 个相 同的主机 , 电源 、 机 、 据通讯线 路 、 安 、、 训算 数 输人输 出接 口 、 架结构 及地 线设置 等 方 机 每 个主机 可以把 它看成 系统 中的一 个模块 。 个模块 同时执 行一致 的 面采取 了电磁兼容设 计和 防雷设 计 , 证存规 定等级 的运用 环境 『 , 以保 f ] 操作 , 出送到 “ 器” 其输 表决 的输入 端 , 然后把 表决 器的输 出作 为系统 的 设备必须正常工作, 不产生任何指标下降和功能上非期望值的偏差。 输出。结果经输出设备 取二表决后进行输出,可以保证输出的安全 2软件 系统的安全可靠 f分析 生 在计 算机联锁 控制 系统里 , 复杂 的功 能主要依靠 软件 来实 现 。 各种 性。当其中一个联锁处理单元联锁逻辑单元故障时, 系统能够转换为二 取二工作方式, 在不降低安全陛的前提下 , 使整体系统的可靠性得到提 嵌入在安全控制系统中的软件, 不仅要能完整地实现系统的控制功能, 高。 还要能保 证实现系统在发 生意外时 的安 全防护 即故 障一 一安全 功能 。 采用 取二表 决系统原 本是 为了提高 系统 的可 靠性而 采取 的一种 般 存计算 机联锁控 制系统 中 ,普遍采 用以下 软件技术 来提高 系 冗 余系统 。然 从 安全 I 生角度来看 , 有两个 主机发生 了 同样 的故 障 , 统 的安全 可靠 胜: 若 即共模故 障 , 系统将 输出错 误信 息 , 接 口驱动后 , 可能 危及行 车 的 经 有 采用信息 编码技 术 , 出错 时能被及 时识别 。例如 , 于涉及彳 以便 对 于 安全。因此, 必须消除软硬件的设计错误, 当主机的设计完全正确无误 车安全 的逻辑变量 , 用多元代 码来表示 安全变量 的两个 值一 全侧 值 和 安 时 ,仅 由硬件失效 和干扰 而产生 的共模故 障的发生 概率就 很小 。为了 危险侧值。这样 , 当代码在存储或传输过程中, 由于存储器硬件故障或 进 一 降低未检 出故 障的组合 而产生共模 故 障的可能性 , 利用单机 自 者外界 1扰而发 生畸变 , 错成非 法码时 , 可 由软件 自动检 出 导 步 可 二 一旦 就 检 技术 、 间互检 技术 和双套 不 同 的软 件 , 大故 障检 测范 围 , 主机 扩 消除 向安全侧 。 因 _扰 而引起 的影 响。 T 采用软件冗余技术, 保证软件运行的安全I 生。 为_ 『 保证 =重化冗 余系统能 够通过 多数一致 表决得 到正确 的结果 采用软件检测技术及时发现故障 ,以进一步采取措施防止危险侧 和发现出错的模块, 这就要求j台微机必须 同步—作。否则, 三 r 整个系统 信息 的发 生和输 出。 便会出现紊乱状态 , 多数一致表决无法进行, 系统无法保证正常可靠的 利用软件对输人数据的合理f进行检查 , 生 对输 的控制信息进行 工作 。 反馈 重复检查等等 。 计算机联锁系统为保证安全可靠而采取的主要措施是 : 全面的在 联锁机和外部设备的输入腧 出信息具有两种特性 ,是开关 l 二 一 生; 线 自诊断和专门的安全检查程序。这就要求系统在规定的周期内对计 是安全性。外部设备向联锁机提供的输入信息具有开关性。同样, 联锁 生,这种开关 性可 由表 示两个 状态 的器件如 算机的运算器、 存储器、 接口等元器件用一系列 自诊断程序进行全面 自 机 的输 出信 息也具有 开关 I 俞 诊, 而安全检查程序则对联锁程序任务模块的运行状态进行监视, 对关 继电器来反映。输入辟 出信息的安全 是根据信息与行 车安全的关系 称作非安全信息; 一 另 类是 安 j 键信息代码的合法性进行检查。在 自 诊断和专 门的安全检查中一旦发 来界定的。一类是与安全无关的信息 , 现故障 , 立即切断计算机的输 出( 同时报警) 。在设计中必须采取有效的 全有

联锁系统管理制度

联锁系统管理制度

联锁系统管理制度
是指对联锁系统进行管理的一系列规定和制度。

联锁系统是一种用于控制铁路、地铁、电车等交通工具的信号与安全设备的系统,其主要功能是确保车辆之间的安全间隔,防止不同线路上的车辆相撞。

为了保证联锁系统的正常运行和安全性,需要制定一套完善的管理制度。

这些制度包括以下内容:
1. 系统的维护与维修:规定联锁系统的定期维护和维修计划,确保设备的正常运行和安全性。

2. 系统的监控与检测:建立联锁系统的实时监控措施,检测系统的工作状态,及时发现并解决系统故障。

3. 系统的改进与升级:根据需要进行系统的改进和升级,以提升系统的性能和安全性。

4. 人员的培训与考核:制定联锁系统操作员的培训计划,确保操作人员具备系统操作的专业知识和技能。

同时,进行人员的定期考核,确保操作人员的能力和素质。

5. 系统的备份与恢复:建立系统的备份和恢复机制,确保系统数据的安全性和可靠性。

6. 系统的使用与维护手册:编制联锁系统的使用手册和维护手册,供操作人员参考,确保操作规范和制度执行。

7. 系统的安全与应急预案:制定联锁系统的安全管理制度和应急预案,提供应对紧急情况的措施和流程,确保系统的安全运行。

通过制定和执行上述管理制度,可以有效管理和维护联锁系统,保障交通运输的安全和顺畅。

计算机联锁控制系统安全性技术保障

计算机联锁控制系统安全性技术保障

4、多机采取硬件冗余的故障安全计算机
(1)三模及双模紧密耦合故障安全计算机 硬件结构完全相同 配置相同版本的程序 时钟级严格地同步运行 (2)三模及双模松散耦合式故障安全计算机 独立的时钟发生器 独立的供电电源 相互间进行通信,实现同步、测试和控制
三、设备级安全性保障技术
3、基于单机采取软件冗余的故障安全计算机
两个版本程序采用:不同指令序列;两 组独立的数据资料,且数据资料中相应 的数据定义相异;不同数据结构和寄存 器。 4、基于多机采取硬件冗余的故障安全计算 机构造方法:N模冗余,
原理:两台计算机同时出错并且错误呈现同一 模式的概率几乎为零 应用比较普遍的是三模冗余和二模冗余系统。
信息采集、信息输出、信息存储和信息处理 1、数据故障-安全保障技术 非安全信息,安全信息 采取相应的措施,使系统数据出错后导向安全侧: (1). 采用不对称编码表示涉及安全的信息 (2). 关键数据异地多份存储 (3). 规范化数据结构与数据生成方式 (4). 数据完好的正确性检验
三、设备级安全性保障技术
CDB1
5.1V CZB2
1N4001 2N4401 CDB2 1N4001 GND30 CNB2
CDB5
CRB2 240K
接 口
10V
2N4401
CNB4 D667
220u 1N4001 CDB3
CRB6 62
1N4001 CRB7 8.2K
CEB3 220u
继器 电
五、信息传输的故障-安全保障技术
四、I/O通道级故障-安全保障技术
1、故障安全输入接口 故障—安全输入接口必须做到: ①采用静态输入或动态输入方式,以便有 效地实现故障一安全原则。 ②采用编码输入或过程输入方式,以便有 效的实现故障安全原则。 (1)静态故障一安全输入接口 (2)动态故障—安全输入接口

计算机联锁控制系统软件可靠性与安全性技术保障

计算机联锁控制系统软件可靠性与安全性技术保障

计算机联锁控制系统软件可靠性与安全性技术保障1. 引言计算机联锁控制系统是指通过计算机网络连接的多个控制单元,以实现对各种设备和工艺的集中控制和监控。

在诸如交通信号控制、电力系统、工业自动化等领域中,计算机联锁控制系统起到至关重要的作用。

然而,这些系统对于软件可靠性和安全性的要求非常高。

本文将介绍计算机联锁控制系统软件可靠性与安全性技术保障的相关内容。

2. 软件可靠性技术保障2.1 清晰的需求定义在设计计算机联锁控制系统软件之前,需要进行详尽的需求分析与定义。

清晰明确的需求可以帮助开发人员准确把握系统功能和性能要求,并为软件开发过程提供有效的指导。

2.2 合理的设计与架构软件设计与架构是计算机联锁控制系统软件可靠性的基础。

合理的设计与架构可以提高软件的稳定性和可靠性。

例如,采用模块化设计,通过将功能模块划分为相对独立的子系统,可以降低模块间的耦合度,提高软件的可维护性和可测试性。

2.3 多样化的测试方法为了保障计算机联锁控制系统软件的可靠性,需要进行充分的测试。

除了常规的单元测试、集成测试和系统测试外,还可以采用更多样化的测试方法来检测和发现潜在的问题。

例如,采用冒烟测试、负载测试和故障注入测试等方法,可以对系统在不同场景下的性能和可靠性进行综合评估。

2.4 强化的错误处理机制计算机联锁控制系统在面对错误和异常情况时,需要具备强大的容错能力和错误处理机制。

通过合理设计软件的错误处理逻辑,并提供相应的错误码和错误提示,可以帮助系统更好地处理和回复问题,从而提高系统的可靠性和稳定性。

3. 软件安全性技术保障3.1 访问控制与权限管理计算机联锁控制系统中包含的各种设备和工艺都需要进行严格的访问控制和权限管理。

通过采用身份验证、访问控制列表和角色基础的访问控制等手段,可以确保只有经过授权的人员才能够访问系统,并限制其权限范围,从而提高系统的安全性。

3.2 数据加密与安全传输对于计算机联锁控制系统而言,数据的安全传输至关重要。

计算机联锁系统安全可靠性设计略谈

计算机联锁系统安全可靠性设计略谈

206铁路计算机联锁系统中对铁路的安全运行有着重要的价值,计算机联锁系统充分运用计算机的以下优点代替继电器联锁设备:(1)逻辑功能;(2)通信高效且迅速;(3)结构灵活等[1]。

与此同时,对计算机联锁系统设备的安全性和可靠性等提出更高的要求。

铁路信号系统中最大的特点是实现故障安全性的高要求,以期在出现故障情况下,为保证行车安全且实现系统方面的功能,因此需要降低硬件故障发生的安全故障。

1 计算机联锁系统计算机联锁系统的安全性是对计算机联锁性能进行相关验证的主要可靠依据,计算机联锁设备通过连续工作系统,不断满足轨道交通安全运输要求和高效需求。

计算机联锁系统的可靠性定义为:在规定时间内与相应条件下完成相应功能。

计算机联锁系统安全性定义为:在系统运行过程中,一旦发生系统故障时不会产生人员伤亡和财产损失等后果。

计算机联锁系统设备在任何情况下都不会发生危险,从而影响到列车的正常运行。

2 计算机联锁系统部分硬件安全性与可靠性分析2.1联锁安全可靠性设计由于联锁机在信号控制系统过程中处于核心地位,所以在设计过程中,应该注重解决故障安全功能的以下几个方面的问题:(1)数据处理方面的故障安全;(2)数据控制放慢的故障安全;(3)数据采集方面的故障安全[2]。

采用三重化系统,为了保证出错的模块能够有正确的接口,需要采用三台微机同步工作方式,从而避免出现系统紊乱状况的出现。

2.2 防雷设计由于计算机联锁信号控制设备使用越来越多的微电子器件,使用抵抗雷电脉冲侵害能力能够显著低于继电设备,因此防雷设计问题更为突出,继而需要采取以下几种预防措施:(1)在原来信号无防雷设施基础上,信号楼此时处于雷区中,在楼房房顶使用钢筋网,在周围伸出一些避雷针,当信号遭遇雷击时,通过雷电流导入大地中,避免雷电直接攻击大楼建筑物内的设备;(2)在计算机机房地面采用防静电地板,在其周围尽量封闭,室外不宜设置窗户和管道等;(3)防护电源系统,采取多种防雷措施,在电力线路下引入开关柜,设置A 级或者B 级电源防雷装置。

计算机联锁系统安全可靠性

计算机联锁系统安全可靠性

计算机联锁系统安全可靠性计算机联锁系统在铁路交通控制和管理中起到至关重要的作用。

它通过对列车运行状态的监测、数据处理和信号传递,确保列车之间的安全间隔、信号灯的正确显示以及列车行车方向的正确控制。

因此,计算机联锁系统的安全可靠性对铁路运输的安全性和效率起着至关重要的作用。

首先,计算机联锁系统的安全性是指系统能够防止错误或故障对铁路运输造成严重后果的能力。

为了保证计算机联锁系统的安全性,可以采取以下措施:1.可靠的硬件设备:计算机联锁系统应采用高可靠性的硬件设备,如双冗余设计、热备份等,以防止硬件故障对系统正常运行产生影响。

2.多层次的软件验证:计算机联锁系统的软件应经过多层次的验证,包括需求验证、设计验证、代码验证等,以确保软件的正确性和稳定性。

3.完备的测试:在系统投入运行之前,应对计算机联锁系统进行完备的测试,包括功能测试、性能测试和安全测试等,以发现并修复潜在的问题。

4.严格的标准和规范:计算机联锁系统的开发和运维应遵循严格的标准和规范,如铁路行业的相关标准和规范,以确保系统的可靠性和安全性。

其次,计算机联锁系统的可靠性是指系统能够长时间稳定运行而不出现故障的能力。

为了提高计算机联锁系统的可靠性,可以采取以下措施:1.定期的维护和检修:对计算机联锁系统的硬件设备和软件进行定期的维护和检修,以防止硬件老化、软件漏洞等问题导致的故障。

2.持续改进:对计算机联锁系统的性能和功能进行持续改进,包括更新硬件设备、升级软件版本等,以保持系统的可靠性和性能。

3.完备的备份和恢复机制:计算机联锁系统应具备完备的备份和恢复机制,包括数据备份、系统状态备份等,以确保故障发生时可以快速恢复系统。

4.高可用性设计:计算机联锁系统应采用高可用性的设计,包括冗余设备、分布式架构等,以降低单点故障和提高系统的可用性。

总的来说,计算机联锁系统的安全可靠性对铁路运输的安全性和效率至关重要。

通过采取合适的硬件设备、软件验证、测试和维护措施,可以提高系统的安全性和可靠性。

第四章计算机联锁控制系统的可靠性保障技术

第四章计算机联锁控制系统的可靠性保障技术

第四章计算机联锁控制系统的可靠性保障技术以上所学的内容主要是从功能安全的角度出发,讨论了无任何故障情况下,实现功能安全的软硬件实现原理,任何设备、装置的故障是不可避免的,本章对系统设备的可靠性进行研究,尽可能防止可预知的故障发生,将不可预知的故障减小到最低程度,使故障造成的损失降低到最小,最大限度的提高路信号系统的可靠性。

第一节可靠性概述要研究计算机联锁控制系统的可靠性,首先要明确系统的故障以及故障产生的原因和故障的类型,它们是研究计算机联锁控制系统可靠性的基础和系统可靠性设计的基本依据。

一、故障分析1.故障:指系统硬件的物理缺陷、设计制造的不完善或软件设计中隐含的错误。

2.差错:指系统中由于故障而造成的信息或状态的不正确,是故障的结果。

3.失效:由于硬件的物理性能发生的改变,不能完成预定的功能,称做“失效。

这种失效是物理器件的失效。

另外,系统未能正确提供标准的服务或丧失了完成规定功能的能力,也是失效,这种失效称为“系统失效”,是出现差错的结果。

4.失败:故障、差错和失效的出现都有可能造成系统不能够正常工作,此时称为系统操作失败。

可见,故障、差错、失效与系统失败构成了一个因果链,即因物理器件的失效导致的故障引起了差错,而差错又引起系统失效,最终形成了操作失败。

二、故障产生的原因系统产生故障的原因有物理原因和人为原因两个方面。

物理原因,包括系统内部元器件的缺陷和系统外部环境条件变化两个因素。

系统的元器件缺陷包括生产期间的氧化穿孔、安装时出现的开路以及元器件通电运行时的老化等缺陷;外部环境因素包括电磁干扰、机械振动和冲击等。

人为原因,包括无意识的操作错误和操作失误以及有目的的对系统的破坏。

三、计算机系统故障的分类研究故障的分类是为了更好地把握故障的主要特征,根据不同的准则,有多种故障分类方法。

主要的分类有:1.按故障的性质分类故障可分为逻辑性故障与物理性故障。

逻辑故障指系统中某一点的逻辑值与正常值相反的故障。

分析如何保障计算机联锁系统的安全可靠性

分析如何保障计算机联锁系统的安全可靠性

分析如何保障计算机联锁系统的安全可靠性在铁路交通运输中,计算机应用系统日益强大,在我国现有的计算机联锁程序中,铁路交通部门对联锁系统的应用已经很广泛,根据计算机联锁系统在我国铁路中的基本组成以及基本功能,提出了一系列保障计算机联锁系统安全可靠性的方法,以此满足计算机联锁系统在铁路交通中安全可靠的运用。

标签:计算机;计算机联锁系统;硬件;软件;安全可靠性1 概述计算机联锁就是将电气集中控制系统继电器联锁改为计算机联锁控制的信号系统。

计算机联锁系统在专用微机的逻辑运算以及判断下进行联锁关系的编制,使得该系统安全可靠。

所谓的联锁系统安全就是指在运行中无论出现什么故障,联锁设备都不会对列车造成安全隐患,都不会危及列车正常运行。

而联锁系统的可靠性则是在规定的条件和时间内联锁设备所能完成规定要求的能力。

因此,可以发现只有保证可靠的前提下才能实现列车运行的安全性,在此,可以将二者综合起来进行分析,使联锁系统更先进。

2 联锁系统中的硬件部分计算机中硬件部分在联锁系统的特点限制下,其安全可靠性的技术需要从联锁系统的三个部分分析研究:2.1 上位机部分计算机的上位机是向所有的联锁机构进行操作信息输入的部分,它能够接收对应的联锁机构所输出的一系列信息。

对于联锁上位机设备的选择要求很高,机箱必须能够散热、防潮,同时具有隔热和防尘的作用,上机位的驱动器则应采用避震的措施,保证机箱的机械强度和强烈的抗电磁干扰能力。

同时我们要求使用与上位机配置相同的联锁系统维修机,当系统发生故障时可以自动进行切换,并在切换时不会影响现场所有的设备,以此提高设备的可靠性。

在上机位人机接口界面的设计中可以设置安全登陆口令以及操作员权限等,保证联锁系统可以安全可靠的执行。

2.2 联锁机部分信号控制系统的核心就是联锁机,该部分的常见硬件是三重冗余系统,该系统是在三个相同主机的系统中,分块对主机进行分析,使三个模块能够进行同样的操作,在表决器的输入端输入模块输出的信息,再将表决器输出的信息作为整个系统的输出信息,在三取二的表决方式下得到最终的输出信息,实现输出信息的安全可靠性。

计算机联锁系统技术第六章系统可靠性与安全性技术保障

计算机联锁系统技术第六章系统可靠性与安全性技术保障

规范化数据结构与数据生成方式
通常对于系统的数据量大的特点,采用计算机辅 助设计的数据生成方式,以减少人为工作量和错 误。
数据结构实现规范化
数据完好的正确性检验
数据不出现非法字 数据总量不发生差错 数据与数据间不出现不合理的逻辑联系 静态原始数据未发生变化 异地存储的多份代码相互之间不存在意义
防护继电器
负载
A B C
JF
采用矩形磁滞回环作检测回线的电路
矩形磁滞回环
当电流达到一定程度以后,磁心中的磁通就不 再随电流增大而增大,而呈饱和态势
ZFR
C A
W
Wi
Wo
负载
B
瞬时导通晶闸管电路
解决无法检查检测线的缺点
瞬时给晶闸管一个窄脉冲,来检查检测线的完 整性
防护继电器
晶闸管
A B C
上的不一致
6.5.2程序运行安全性保障
程序没有编错 程序代码不错 程序执行不错 CPU运算不错
输入/输出安全性保障
输入/输出数据去向正确性保障,重在考 查计算机内所用的各种地址译码器。
输入/输出的安全性保障归结为地址计算 的正确性保障&物理寻址的安全性保障。
6.6系统的可靠性保障
安全性
系统重组技术
指防止系统中的差错导致系统失效的各种技术 要求进行故障检测,然后做到故障复位,最后做
到系统恢复
6.7.1冗余技术
冗余技术是故障掩蔽技术和系统重组技术 的基础,是容错技术的核心
硬件冗余的三种形式
静态冗余 动态冗余 混合冗余
静态冗余技术
静态冗余(屏蔽冗余)
通过冗余资源来隔离、掩盖或校正故障的影响,使故 障不能在输出种造成差错
δ=λd/λf<<1 Λ状d态为的故概障率后;出一现般危对险于侧安状全态型的继概电率器,,λf为有故δ<障1后0-出3 现安全侧

计算机联锁系统安全可靠性设计略谈

计算机联锁系统安全可靠性设计略谈

计算机联锁系统安全可靠性设计略谈随着计算机技术的不断发展,计算机联锁系统在各个行业得到了广泛的应用,比如电力系统、石油化工、交通运输等。

计算机联锁系统的安全可靠性是保障重要基础设施安全的关键因素。

因此,在计算机联锁系统的设计过程中,安全可靠性需要被放在首位,设计者需要综合考虑各种因素,通过合理的技术手段和措施,来确保系统的安全可靠性。

本文将针对计算机联锁系统的安全可靠性设计进行具体探讨。

一、计算机联锁系统的安全可靠性设计原则在计算机联锁系统的安全可靠性设计过程中,需要确定设计原则,以保障系统安全可靠。

以下是计算机联锁系统的安全可靠性设计的原则:1. 可靠性原则所谓可靠性原则,是指系统必须具有一定的容错能力和纠错能力。

系统容错能力是指系统在出现故障的时候,具备自动恢复和保护其功能的能力。

纠错能力是指系统在出现错误时,能够自动发现并修正错误。

只有具备可靠性保障措施的计算机联锁系统,才能够在长期运行过程中保持安全稳定。

2. 安全性原则计算机联锁系统的安全性原则是指系统在满足功能需求的同时,必须保证系统的数据和程序的安全性。

包括:防止非授权用户对系统的访问、修改、删除等操作;防止病毒、木马等恶意程序的攻击与侵入;防止未经授权的网络入侵等。

同时,在实现系统功能的过程中,还需要考虑系统的保密性和完整性,以及对系统中关键数据和程序的安全保护。

3. 可扩展性原则随着技术的不断进步,计算机联锁系统的需求也会不断变化。

因此,在设计计算机联锁系统时,需要考虑其可扩展性。

可扩展性是指系统必须具备在不影响系统正常性能的前提下,能够实现新功能的添加和旧功能的修改。

这就要求系统的设计必须考虑到系统的开放性和易扩展性,可以实现模块化、組合化的设计,提高系统的可维护性和可管理性。

二、计算机联锁系统的安全可靠性设计措施在计算机联锁系统的安全可靠性设计过程中,需要采用一些有效的措施来确保系统的安全可靠。

以下是一些常用的设计措施:1. 系统可靠性措施1.1 设计容错机制容错机制是指系统在出现故障时,通过系统自身的纠错、恢复等手段进行自我修复。

两种计算机联锁系统可靠性与安全性分析

两种计算机联锁系统可靠性与安全性分析
车站计算 机联锁 控制 系统直 接关 系到列车 的运行安全 , 其可靠性和安全 性 指标是 进行 系统选型的重要因素 , 因此 , 对采用不 同冗余结构的车站 联锁控 制系统 的可靠 性和安全性进行 分析 和比较 , 有着十分重要的现实
意 义。
其发生的故障
统 的可靠性和安全性 , 就可靠性而言 , 三取二结构的系统优 于二乘二取 二结构 的系统 。 但就安全性而言 , 采用二乘二取二结构比三取二结构 占 优势 。 可见 , 不 同冗余结构 的铁路车站计算机联锁控制系统在可靠性和 安全性方面是各有侧重的。 通过在 系统的可靠性和安全眭指标 比较分析 得 出的结论 ,为工程人员进行 系统选型提供了技 术支持 , 但在具体 的选 型过程 中,还必须综合考虑系统对可靠性 和安全性两方面的具体要求 ,
也 就越 小 ,则系统的安全性也越高。
J 0



通 常 ,系统的可靠性是通过可靠度 R ( c 1 与平均故 障间隔时间 M T B F 这两个指标来衡量 ;而系统的安全性则是通过安全度 S ( t ) 指标来描述 。
我们假定采用不同冗余结构构成的系统是由相同的单 机系统构成
其发生的故障为危险侧故障的概率为
a 2 = 3 a ×2 a× ( 1 —6 )= 6 a ( 1 —8 ) ;
则 三取二冗余结构构成的系统的安全度为
S = 1 一a ×( 1 一R 2)= 1 —6 a 2 ( 1 —8 ) ( 1 - 3 R + 2 R 3 );
的, 考虑到车站联锁控制系统 中多为电子元器件 , 而元器件的失效分布 可视为指数分布 , 因此 , 令计算机联锁控制系统 的单机系统 的可靠度为 R ( t ) = e “ , 式中 为失效率 , 则 平均故障间隔时间为

计算机联锁系的可靠性与安全性技术保障

计算机联锁系的可靠性与安全性技术保障

2.容错技术 (1)容错技术的基本概念 ①容错技术的含义 当系统的某—部分发生故障时仍使系统保 持正常工作的技术叫做容错技术。容错技术 的基本出发点就在于首先承认故障不可避免 的事实,进而考虑解除故障影响的措施。为 了实现这一思想,采取的王耍手段就是用外 加资源的冗余方法,来达到掩蔽故障影响或 使系统从故障状态重新恢复正常工作的目的。
(2)实现容错技术的主要方法 容错技术是依靠外加资源,即冗佘的方法 来换取系统的可靠性的。冗余的方法有很多, 主要有硬件冗余、软件几余、时间冗余和信 息冗余等方法,这些方法往往要合理使用才 能达到提高可靠性的目的。 ①硬件冗余 广泛应用的硬件冗余技术之—是硬件重复冗 余,在物理级可通过元器件的重复而获得(如 相同的元器件串、并联等)。在逻辑域可采用 多数表决方案,如三取二的三模冗余和二乘 二取二的双模冗余等。
②容错技术对故障的处理方式 为了克服故障的效应,—个典型的容错系 统可能要用十种方式处理故障事件:故障限 制、故障检测、故障诊断、故障屏蔽、重试、 重组、恢复、重启、修复、重构。 ③容错技术的分类 根据对故障处理的方式不同可把容错技术分 为故障检测技术、故障屏蔽技术、动态冗余 技术和软件可靠性技术。
c.动态冗余技术 实现容错提高系统可靠性的另种途径是釆用 动态切换方式。当故障检测技术发现了系统 内部发生故障时,通过系统内部的一次重组 来切除和替换故障部件,由于重组过程具有 动态性质,所以称这种容错技术为动态冗余 技术。 d软件可靠性技术 软件的可靠性技术也分为避错和容错两类。 软件避错技术包括软件管理技术、程序设计 及验证技术等;软件容错技术包括N版本程序 设计技术和软件错误检测、恢复技术等。 在以上四项技术中,故障屏蔽技术和动态 冗余技术是容错技术的核心。
⑤降额使用.即在低于元器件额定电流和电 压值的条件下运用。 ⑥对装配、调试进行严格的质量管理,并对 系统进行最全面的测试和检查。 ⑦实施软件工程,以保证软件内在的质量。 总之,力求使设计、制成的系统完美无缺, 在使用中不发生故障。

计算机联锁系统安全可靠性

计算机联锁系统安全可靠性

计算机联锁系统安全可靠性【摘要】从计算机联锁系统在铁路交通应用中的基本组成和基本功能着手,根据影响计算机联锁系统安全可靠性的一些关键因素,分析了在研制开发计算机联锁系统设备过程中所采用的改善和提高安全可靠性的几种方法。

【关键词】计算机联锁系统安全可靠性硬件软件1概述计算机联锁系统的安全可靠性是研究、开发、生产计算机联锁设备必须遵循的永恒的主题,也是验证计算机联锁系统性能的主要依据。

计算机联锁设备是一种连续工作的实时系统,它必须具有极高的安全性和可靠性才能适应铁路运输和城市轨道交通高效和安全的运营要求。

其实汁算机联锁系统的安全性是指联锁设备在运行过程中无论发生什么故障都不能产生有可能危及列车安全运行的危险因素,一般着重于在不正常的情况下使系统导向安全,防止产生危险后果;而可靠性是指联锁设备在规定的时间和规定的条件下完成规定功能的能力,一般侧重于防止或减少系统发生故障。

显然,安全性的实现是以可靠性为基础,并在提高可靠性的前提下完成的。

为了系统地分析问题,我们将把计算机联锁系统的安全性和可靠性结合在一起考虑,并着重从系统的硬件设计、软件设计和数据传输及处理等几个方面采取各种综合技术措施,使计算机联锁系统符合故障—一安全的原则。

2硬件部分的安全可靠性分析根据计算机联锁系统的结构组成和功能特点,硬件部分的安全可靠性技术从计算机联锁系统的上位机、联锁机和接口电路三个部分进行分析。

2.1上位机安全可靠性分析上位机主要功能是向联锁机构输入操作信息,接受联锁机构输出的反映设备工作状态和行车作业情况的表示信息。

为此上位机可采用经国际安全机构认证的高可靠工业控制计算机,摒弃原商用机所采用的大母板结构,把原来的大底版功能集中在一块ALL--IN--ONE插卡上,底板变成无源总线母板,增加了插槽数,便于系统的升级扩展。

采用的机箱结构具有良好的散热、隔热、防潮、防尘性能,驱动器架采取避震措施,使整个机箱具有可靠的机械强度和很好的抗电磁干扰的能力;采用不问断供电及净化的专用开关电源,抗共模干扰,具有浪涌保护、过载保护、漏电保护的功能,单机设备的平均无故障工作时间可达到100000h。

计算机联锁系统安全可靠性设计略谈

计算机联锁系统安全可靠性设计略谈

计算机联锁系统安全可靠性设计略谈摘要:新时期背景下,伴随着我国铁路技术的革新与发展,我国铁路运输的能力也不断增强。

计算机联锁系统是保证铁路运营安全的关键信号设备,在面对当前铁路运输要求的高速化、重载化,对计算机联锁系统的安全可靠性提出更高的要求。

鉴于此,保证计算机联锁系统的安全可靠性尤为重要。

关键词:计算机联锁;集中控制;方案分析1计算机联锁系统概述计算机联锁系统就是以技术手段来实现进路控制,保障站内行车安全的重要系统。

计算机联锁设备是不间断连续工作的系统,它必须要有极高的安全性和可靠性才能适应当前铁路运输的运营要求。

较继电联锁系统而言,将许多由继电逻辑电路完成的工作改由软件进行逻辑处理完成,极大的简化了现场继电电路。

同时,考虑到安全性,国内目前的联锁控制电路结构仍然采用原继电电路方式,这部分继电电路以及其所控制的室外设备(如信号机、转辙机)。

2计算机联锁系统部分硬件安全性与可靠性分析2.1联锁安全可靠性设计联锁机在信号控制系统过程中处于主导地位,在整个设计过程中,针对以下几个方面做了特殊处理以保证故障安全功能:(1)驱动的故障安全;(2)采集的故障安全;(3)数据运算的故障安全。

2.1.1驱动控制每一驱动设备都应由处理器控制,并受一个向处理器提供反馈的电路所监控,从而确保所有驱动都是处理器实际所要求的。

可对输出进行二取二交叉回采,防止数据冲突。

可以使用条件电源安全电路来保证于当且仅当内部诊断程序正确执行后产生安全时钟信号后向输出装置提供电源。

诊断检测或系统校验失败将导致时钟信号终止,继而导致输出端供电终止。

2.1.2数据采集控制采集接口电路可采用了控制原则与驱动电路相似的电路。

任何采集端失电之后将导致更为受限的情况(比如:轨道占用,禁止信号等)。

特定电路板上每一采集接口均通过闭路安全采集监控器的作用强制进入强受限状态。

然后,采集端被读取并验证是否真正允许强制进入强受限状态,以此确保不发生采集接口电路故障从而导致弱受限状态的采集。

计算机连锁系统的可靠信号与安全性技术保障

计算机连锁系统的可靠信号与安全性技术保障

计算机连锁系统的可靠信号与安全性技术保障计算机联锁系统实际上是一种以工业控制计算机为基础构成的车站信号实时控制系统,必须具备高可靠性和安全性,因此,在系统的设计和研制过程中,必须采取系列化的,行之有效的技术措施,这些技术措施就构成了计算机联锁系统的可靠性与安全性技术保障。

一、可靠性与安全性技术基础1、避错技术防止和减少故障发生的技术较避错技术。

避错技术的基本着眼点是通过质量控制(如设计审核、元件筛选、测试等)、环境保护(如对外部干扰采取屏蔽)和降额使用等措施设法消除产生故障的原因,从而防止故障的发生,延长系统的使用寿命。

避错技术是提高计算机系统可靠性的第一道防线,是一种不不可少的常规技术。

在计算机系统中必须采取的避错技术包括以下方面:(一)质量控制技术对于计算机联锁系统来说,主要是针对计算机及其接口电路等进行质量控制。

具体技术措施包括:①选用高可靠的工业控制级的计算机,并且要求其失效率不大于10-5/h②精良援用集成芯片,而不用分立元件。

③精良采用可能经过考验的标准电路环节及印制板。

④对元器件的印制板应严格进行电性能和工艺性能的筛选和检查。

⑤降额使用,即在低于原器件额定电流和电压制的条件下运用。

⑥对装配调试进行严格的质量管理,并对系统进行最全面的测试和检查。

⑦总之,力求使设计、制成的系统完美无缺,在使用中不发生故障。

(二)坏境防护技术坏境技术对计算机联锁系统的可靠性具有十分重要的影响。

在实际应用坏境中,由于有噪声、电磁干扰、温度、湿度的影响,机械振动、化学腐蚀的侵袭,计算机系统容易出错,。

为了减少这种影响,一般可采取以下措施:①对系统的元器件、印制板、机箱伙计柜等采取合适的防护技术,具体包括散热设计、抗振设计、化学防护设计以及电磁兼容性设计等。

②选用很高可靠的接插件,避免接触不良造成的故障。

③改变传统的焊接配线方式,采用先进的压接惑绕接技术,以提高触点的可靠性。

④改善系统所在机房的坏境,主要是采取净化空气、温度调节、防雷电侵入以及抑制干扰源的强度等措施。

分析如何保障计算机联锁系统的安全可靠性

分析如何保障计算机联锁系统的安全可靠性
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1概 述
用 到 联锁 机 。
计 算 机联 锁 就 是将 电气 集 中控 制 系统 继 电器 联 锁 改 为 计算 机 2 . 4其 他 方 面 联锁控制 的信号系统。 计算机联锁系统在专用微机的逻辑运算以及 考虑计算机联锁系统硬件设备 的其他方面的安全可靠性 , 对包 判断下进行联锁关系的编制 , 使得该系统安全可靠。所谓的联锁系 括 电源 、 计算机 、 数 据 通 讯线 路 、 输 入 输 出 接 口、 机 柜结 构 及 地 线 设 统安全就是指在运行中无论出现什么故障 , 联锁设备都不会对列车 置 等 方 面采取 了电磁 兼 容设 计 和 防雷 设 计 , 以保 证 在 规定 等 级 的运 造成安全隐患 , 都不会危及列车正常运行。而联锁系统的可靠性则 用环境 中, 设备必须正常工作 , 不产生任何指标下降和功能上非期 是在规定 的条件和时间内联锁设 备所能完成规定要求 的能力 。因 望 值 的偏 差 。 此 ,可以发现只有保证可靠的前提下才能实现列车运行 的安全性 , 3联 锁 系统 中 的软件 部 分 在此, 可以将二者综合起来进行分析 , 使联锁系统更先进 。 在计算机联锁系统里 ,各种复杂 的功能 主要依靠软件来实现 , 2 联锁 系 统 中的 硬件 部分 计算机联锁软件则是由联锁数据和联锁程序组成。 嵌入在安全控制 计算机中硬件部分在联锁系统 的特点限制下 , 其安全可靠性 的 系统 中的软件 , 不仅要能完整地实现系统 的控制功能 , 还要能保证 技 术需 要从 联 锁 系统 的三 个部 分 分析 研 究 : 实现 系统 在 发 生意 外时 的安全 防护 。 2 . 1上 位机 部 分 般在计算机联锁系统中, 普遍采用以下软件技术来提高系统 计 算 机 的 上位 机 是 向所 有 的联 锁 机 构 进 行操 作 信 息 输 入 的部 的安 全 可靠 性 : 分, 它 能够 接 收对 应 的联 锁 机构 所 输 出 的一 系列 信 息 。对 于 联锁 上 3 . 1联 锁控 制 、 输 入 输 出 等程 序 均 采用 双 套 程 序 , 独 立 版本 , 同 位 机 设备 的选 择 要求 很 高 , 机箱 必 须 能够 散 热 、 防潮 , 同 时具 有 隔热 时运行 , 将程序运行结果进行 比较 , 两者一致时才可输出, 即软件设 和 防尘 的 作用 , 上机 位 的驱 动器 则 应 采 用 避震 的措 施 , 保 证 机 箱 的 计采用了安全性冗余的方式 , 提高了系统的安全性 。 机 械 强度 和强 烈 的抗 电磁干 扰 能力 。 3 . 2采用信息编码技术 , 以便 出错时能被及时识别 。 同时我们要求使用与上位机配置相同的联锁系统维修机 , 当系 3 _ 3采 用联 锁程 序 分层 次运 行 的方 式 ,便 于联 锁条 件 的检 查 和 统发生故 障时可 以自动进行切换 , 并在切换时不会影响现场所有的 发 现程 序 运行 错误 。 设备 , 以此提高设备的可靠性。在上机位人机接 口界面的设计中可 3 . 4 由多位二进制代码表示一个信息 , 增加信息的冗余度 , 减少 以设置安全登 陆口令 以及操作员权 限等 , 保证联锁系统可 以安全可 危险侧信息 的输出概率 , 防止发生信息干扰故障时 , 产生危险侧的 靠 的执行 。 输出。 2 . 2 联锁 机 部分 3 . 5系统采用 自诊断程序 ,随时监督系统的硬件和软件运行故 信号控制系统的核心就是联锁机 , 该部分的常见硬件是三重冗 障, 发生故 障时 , 停止危险侧输出, 并及时提供报警信息。 余系统 , 该 系统 是在 三个 相 同主机 的系 统 中 , 分 块 对 主机 进行 分 析 , 操作信息与表示信息与安全不直接相关 , 因此称这类信息为非 使 三个模 块 能够 进 行 同样 的操 作 , 在 表决 器 的输入 端 输入 模 块 输 出 安全信息 ; 而表示现场设备状态 的信息和计算机输出的控制信息直 的信 息 , 再将 表 决 器 输 出 的信 息 作 为 整个 系统 的输 出信 息 , 在 三 取 接关系到行车安全 , 因此 , 称这类信息为安全性信息 。 计算机和监控 二的表决方式下得到最终的输出信息 ,实现输 出信息 的安全可靠 对象之间交换 的信息属于安全信息, 因此必须考虑当输入输出通道 性。 如 果 两个 主 机 出现 了相 同 的故 障 , 造 成 系统 错 误 的信 息输 出 , 将 发生故障时 , 一定要确保传送信息的安全。 为保证信息的安全性 , 可 会危及行车安全 , 因此 , 从安全的角度分析 , 可 以明确 , 消除计算 机 采 取 如下 措施 : 软硬件 中的设计错误是避免上述问题的有效措施 。 为避免不同主机 ( 1 ) 安全信息的输入 : 在计算机输出每种信号设备状态码的第一 相同故障的发生 ,通常采用的技术有单机 自检和主机之间互检 , 在 位后 , 待输 出电平稳定 , 再将每种信号设备状态码的第一位读人储 故 障检 测 范 围 的扩大 下 , 尽量 消 除外 在 干扰 因素 引起 的影 响 。 存, 并 立 即输 出第二 位 代码 ; 读 入 全部 代 码后 , 经计 算 机整 理 后再 传 为使三重冗余技术能够实现表决一致而得出正确结果 , 并且及 给每个对象的存储模块 。 时 发 现错 误 模 块 , 要 求 保 证 三 台计 算 机 同 步工 作 , 为 实 现 联 锁 系 统 ( 2 ) 安全信息的存储与更新 : 计算机联锁中监视现场设备状态的 的安 全 可靠 性 , 必须 确 保 对 运行 状 态 进 行 在线 诊 断 , 并且具有专 门 存储 单 元 , 在宏 观 上 必须 与被 监 视 的对 象 建 立不 断 的联 系 , 当联 系 的对应 安 全检 查 的程 序 , 而且 对 于 已经 发 现 的故 障要 立 即断 开计 算 中断时 , 系 统必 须立 即倒 向安全 。 机信息 的输出, 与此同时 , 做到及时的报警。 f 3 ) 安全信息 的运算 : 在每次判 断条件成立后 , 将该条代码进行 同样 的 , 光 电隔离 技 术是 运 用在 联 锁 机部 分 的另一 种 重要 的手 按位累加, 联锁关系全部检查正确时 , 其 累加值应与预期结果相符 。 段 ,通过静态和动态的输入方式保证系统的安全可靠 , 避免故 障的 f 4 1 安 全 信 息 的输 出 : 对 输 出环 节进 行 连 续 的监 视 , 如 出 现 不应 发生。 有的危险侧输出 , 应快速地在现场设备未动作前予 以切断 。 2 . 3接 口电路 部 分 f 5 ) 安全信息在计算机间的传递 : 在计算机联锁的设计 时, 应采 计算机联锁系统接 口电路一部分是人机对话接 口, 采用通用接 用点对点的循环传送方法 , 而不采用变化检出、 一次传送的方法。 口; 另 一部 分 是 计算 机 与 监 控 对象 之 间 的接 口 , 采 用 专 门设 计 的故 为了确保信息传输的安全可靠 ,一方面可以采用冗余度小、 检 障一 安全接 口。 由于在现有 的计算机联锁系统 中, 监控对象的执行部 错能力高的循环码作为检错码 ; 另一方面就是在软件编程时对传输 件 仍 然是 继 电器 , 因此 , 与 主机 相 连 时 , 需 要 通 过输 入 通道 将 继 电器 的信息 进 行特 殊 编码 , 并 以反馈 重 发 方式 纠错 。在 实 际的 运行 中要 接点的开关状态变换成计算机能够接收 的数字信号后 , 才能经 由接 真 正 能做 到故 障 一 安 全 ,还 需对 软 件 编程 的安全 编 码 进行 科 学 的分 口送人计算机 , 而我 国铁路 中一直使用重力式的安全继电器, 因此 , 析 和认 真 的考 虑 。 计算机联锁系统在进行接 口电路处理时仍将采用安全继 电器 , 以此 4 结束 语 作为联锁结构和室外的控制电路之间的接 口。 而安全继电器根据重 计算机 的联锁系统运行的关键 因素是该系统的安全性 和可靠 性, 对此 , 我们需要从系统的软件和硬件以及数据传输 、 处理等多个 力式的设计原理 , 保证了计算机联锁系统 的安全运行 。 因此 , 在 目前 国 内的 计算 机 联锁 系 统 中 , 由于受 到 软 、 硬件 技 术 方面进行综合分析 , 采取集 中全面的技术措施 , 保障计算 机联锁 系 水平的限制 , 还不能完全取消继 电器 , 安全继 电器仍在信号 、 轨道电 统始终能够安全可靠的运行工作。 路和道岔等控制 、监督室外信号设

计算机联锁控制系统软件可靠性与安全性技术保障

计算机联锁控制系统软件可靠性与安全性技术保障
Windows Vista
非Unix商业操作系统
CPM操作系统 MP/M-80 UCSD P-system Mini-FLEX SSB-DOS CP/M-86 DR-DOS FreeDOS
MS-DOS PC-DOS Mach 由卡纳尼基梅隆大学研究 L4微内核 第二代微内核 CHORUS Choices Multics OS-9 NSJ
二、操作系统选择与应用
目前联锁中采集的操作系统 DOS、WINDOWS、LINUX、VxWorks 2、几种操作系统的分析 (1)通用计算机的操作系统 2005年 ,类Unix家族和微软Windows家族
(2)主机系统和嵌入式操作系统 使用多样的系统,并且很多和Windows、Unix 都没有直接的联系
学、中软公司、联想公司、浪潮公 司和民族恒星公司五家单位合作研 制的服务器操作系统
OS/390 z/OS Syllable
嵌入式实时操作系统
VxWorks 美国WindRiver公司的产品,应用很广泛,市场占有率 比较高
μC/OS-II: 美国嵌入式系统专家Jean J.Labrosse用C语言编写的 一个结构小巧、抢占式的多任务实时内核
(三) 软件容错设计基本技术
1、N版本程序设计(NVP)静态冗余结构
优点: 机构简单,不需设计检测程序 缺点: ①处理时间是单版本的N倍; ②设计所花的力量是单版本的N倍; ③表决程序设计比较困难; ④与外部事件同步或并行处理中有交互过程时
,难于处理。
指软件无论是否完成其预定功能,不会 导致意外事故发生的概率
一、故障分析
软件故障安全性的主要研究内容
(1)软件故障安全性需求分析及软件故 障安全性设计
消除与控制系统危险的方法 减少损失的方法

计算机联锁系统安全风险分析研究

计算机联锁系统安全风险分析研究

计算机联锁系统安全风险分析研究计算机联锁系统安全风险分析研究正文:一、引言计算机联锁系统是现代交通运输系统的重要组成部分,它通过计算机技术实现信号的自动控制和联锁操作。

随着计算机技术的发展,计算机联锁系统逐渐取代了传统的机械联锁系统,提高了交通运输系统的稳定性和安全性。

然而,同时也带来了安全风险。

本文将对计算机联锁系统的安全风险进行分析研究,以提高其安全性和稳定性。

二、计算机联锁系统的安全风险计算机联锁系统的安全风险主要包括硬件故障、软件漏洞、人为失误和网络攻击等。

首先是硬件故障,计算机联锁系统依赖于各种硬件设备的正常运行,如果硬件设备发生故障,将会导致系统无法正常工作。

其次是软件漏洞,由于复杂的系统架构和代码编写,计算机联锁系统容易存在软件漏洞,黑客可以通过这些漏洞入侵系统,造成安全隐患。

此外,人为失误也是安全风险的主要来源,操作员的错误操作、配置错误等都可能引发系统故障。

最后是网络攻击,计算机联锁系统常常通过网络和外界连接,一旦遭到黑客的攻击,将对系统的运行和安全造成重大威胁。

三、计算机联锁系统安全风险分析方法为了识别和评估计算机联锁系统的安全风险,可以采用以下方法:1. 基于威胁模型的分析:通过建立威胁模型,识别可能存在的威胁和攻击路径,并进行相关的安全测试和评估,以确定系统的安全风险。

2. 漏洞扫描和安全测试:运用漏洞扫描工具对计算机联锁系统进行扫描,检测其中的软件漏洞和配置错误,并进行针对性的修复和加固。

3. 安全审计和日志分析:对计算机联锁系统进行定期的安全审计和日志分析,发现异常行为和安全事件,及时采取相应的措施进行处理。

4. 建立安全培训机制:加大对操作员和系统管理人员的安全培训力度,提高其对安全风险的认识和处理能力,从源头上减少人为失误对系统的影响。

四、计算机联锁系统安全风险对策针对计算机联锁系统的安全风险,可以采取以下对策来提高系统的安全性和稳定性:1. 强化硬件设备的稳定性:选择质量可靠的硬件设备,并定期进行维护和检修,确保其正常运行。

面向新运用需求的计算机联锁技术应对措施分析

面向新运用需求的计算机联锁技术应对措施分析

面向新运用需求的计算机联锁技术应对措施分析计算机联锁技术是一种基于计算机系统的自动控制技术,通过互连的计算机系统和相应的软件实现对设备和系统的监控、控制和自动化操作。

在现代化的工业生产中,计算机联锁技术被广泛应用于各种行业,如交通、能源、通信等。

然而,随着新运用需求的不断涌现,计算机联锁技术也面临着一些挑战和问题。

本文将分析面向新运用需求的计算机联锁技术应对的措施。

一、提高系统的稳定性和可靠性对于计算机联锁技术来说,系统的稳定性和可靠性是至关重要的。

新的运用需求会给系统带来更高的要求,因此,我们需要采取相应的措施来提高系统的稳定性和可靠性。

首先,要加强系统的容错能力。

通过引入冗余备份系统和自动切换机制,可以在主系统出现故障时实现无缝切换,确保系统的持续运行。

其次,要进行系统的全面测试和调试,确保各个部件和模块的正常工作。

此外,可以利用故障预测技术进行故障的提前诊断和处理,从而避免系统的故障发生。

二、提高系统的实时性和响应速度新运用需求往往对系统的实时性和响应速度有较高的要求。

为了满足这些要求,可以采取如下的措施。

首先,要优化系统的架构和设计,减少系统的响应时间和延迟。

可以采用并行处理、分布式处理和异步处理等技术,提高系统的处理能力和响应速度。

其次,要采用高速、低延迟的网络设备和通信协议,减少信号传输的时间和误差。

此外,还可以采用缓存技术和数据预处理技术,提前准备数据,缩短处理时间。

三、加强系统的安全性和防护能力随着新运用需求的增加,计算机联锁技术面临着越来越严峻的安全威胁。

为了保护系统的安全性和防护能力,我们需要采取一系列的安全措施。

首先,要建立完善的安全管理机制,包括用户身份验证、权限管理和审计等。

只有经过合法认证的用户才能访问系统,并且根据不同的用户角色分配不同的权限。

其次,要采用加密技术保护系统的数据传输和存储。

通过使用SSL/TLS等协议,对数据进行加密传输,防止数据在传输过程中被第三方截取和篡改。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

分析如何保障计算机联锁系统的安全可靠性作者:陈霞
来源:《科技创新与应用》2013年第06期
摘要:在铁路交通运输中,计算机应用系统日益强大,在我国现有的计算机联锁程序中,铁路交通部门对联锁系统的应用已经很广泛,根据计算机联锁系统在我国铁路中的基本组成以及基本功能,提出了一系列保障计算机联锁系统安全可靠性的方法,以此满足计算机联锁系统在铁路交通中安全可靠的运用。

关键词:计算机;计算机联锁系统;硬件;软件;安全可靠性
1 概述
计算机联锁就是将电气集中控制系统继电器联锁改为计算机联锁控制的信号系统。

计算机联锁系统在专用微机的逻辑运算以及判断下进行联锁关系的编制,使得该系统安全可靠。

所谓的联锁系统安全就是指在运行中无论出现什么故障,联锁设备都不会对列车造成安全隐患,都不会危及列车正常运行。

而联锁系统的可靠性则是在规定的条件和时间内联锁设备所能完成规定要求的能力。

因此,可以发现只有保证可靠的前提下才能实现列车运行的安全性,在此,可以将二者综合起来进行分析,使联锁系统更先进。

2 联锁系统中的硬件部分
计算机中硬件部分在联锁系统的特点限制下,其安全可靠性的技术需要从联锁系统的三个部分分析研究:
2.1 上位机部分
计算机的上位机是向所有的联锁机构进行操作信息输入的部分,它能够接收对应的联锁机构所输出的一系列信息。

对于联锁上位机设备的选择要求很高,机箱必须能够散热、防潮,同时具有隔热和防尘的作用,上机位的驱动器则应采用避震的措施,保证机箱的机械强度和强烈的抗电磁干扰能力。

同时我们要求使用与上位机配置相同的联锁系统维修机,当系统发生故障时可以自动进行切换,并在切换时不会影响现场所有的设备,以此提高设备的可靠性。

在上机位人机接口界面的设计中可以设置安全登陆口令以及操作员权限等,保证联锁系统可以安全可靠的执行。

2.2 联锁机部分
信号控制系统的核心就是联锁机,该部分的常见硬件是三重冗余系统,该系统是在三个相同主机的系统中,分块对主机进行分析,使三个模块能够进行同样的操作,在表决器的输入端
输入模块输出的信息,再将表决器输出的信息作为整个系统的输出信息,在三取二的表决方式下得到最终的输出信息,实现输出信息的安全可靠性。

如果两个主机出现了相同的故障,造成系统错误的信息输出,将会危及行车安全,因此,从安全的角度分析,可以明确,消除计算机软硬件中的设计错误是避免上述问题的有效措施。

为避免不同主机相同故障的发生,通常采用的技术有单机自检和主机之间互检,在故障检测范围的扩大下,尽量消除外在干扰因素引起的影响。

为使三重冗余技术能够实现表决一致而得出正确结果,并且及时发现错误模块,要求保证三台计算机同步工作,为实现联锁系统的安全可靠性,必须确保对运行状态进行在线诊断,并且具有专门的对应安全检查的程序,而且对于已经发现的故障要立即断开计算机信息的输出,与此同时,做到及时的报警。

同样的,光电隔离技术是运用在联锁机部分的另一种重要的手段,通过静态和动态的输入方式保证系统的安全可靠,避免故障的发生。

2.3 接口电路部分
计算机联锁系统接口电路一部分是人机对话接口,采用通用接口;另一部分是计算机与监控对象之间的接口,采用专门设计的故障-安全接口。

由于在现有的计算机联锁系统中,监控对象的执行部件仍然是继电器,因此,与主机相连时,需要通过输入通道将继电器接点的开关状态变换成计算机能够接收的数字信号后,才能经由接口送入计算机,而我国铁路中一直使用重力式的安全继电器,因此,计算机联锁系统在进行接口电路处理时仍将采用安全继电器,以此作为联锁结构和室外的控制电路之间的接口。

而安全继电器根据重力式的设计原理,保证了计算机联锁系统的安全运行。

因此,在目前国内的计算机联锁系统中,由于受到软、硬件技术水平的限制,还不能完全取消继电器,安全继电器仍在信号、轨道电路和道岔等控制、监督室外信号设备的最后一级执行部件中使用。

而输入接口的根本任务就是把一定的逻辑数据有效可靠地采集运用到联锁机。

2.4 其他方面
考虑计算机联锁系统硬件设备的其他方面的安全可靠性,对包括电源、计算机、数据通讯线路、输入输出接口、机柜结构及地线设置等方面采取了电磁兼容设计和防雷设计,以保证在规定等级的运用环境中,设备必须正常工作,不产生任何指标下降和功能上非期望值的偏差。

3 联锁系统中的软件部分
在计算机联锁系统里,各种复杂的功能主要依靠软件来实现,计算机联锁软件则是由联锁数据和联锁程序组成。

嵌入在安全控制系统中的软件,不仅要能完整地实现系统的控制功能,还要能保证实现系统在发生意外时的安全防护。

一般在计算机联锁系统中,普遍采用以下软件技术来提高系统的安全可靠性:
3.1 联锁控制、输入输出等程序均采用双套程序,独立版本,同时运行,将程序运行结果进行比较,两者一致时才可输出,即软件设计采用了安全性冗余的方式,提高了系统的安全性。

3.2 采用信息编码技术,以便出错时能被及时识别。

3.3 采用联锁程序分层次运行的方式,便于联锁条件的检查和发现程序运行错误。

3.4 由多位二进制代码表示一个信息,增加信息的冗余度,减少危险侧信息的输出概率,防止发生信息干扰故障时,产生危险侧的输出。

3.5 系统采用自诊断程序,随时监督系统的硬件和软件运行故障,发生故障时,停止危险侧输出,并及时提供报警信息。

操作信息与表示信息与安全不直接相关,因此称这类信息为非安全信息;而表示现场设备状态的信息和计算机输出的控制信息直接关系到行车安全,因此,称这类信息为安全性信息。

计算机和监控对象之间交换的信息属于安全信息,因此必须考虑当输入输出通道发生故障时,一定要确保传送信息的安全。

为保证信息的安全性,可采取如下措施:
(1)安全信息的输入:在计算机输出每种信号设备状态码的第一位后,待输出电平稳定,再将每种信号设备状态码的第一位读入储存,并立即输出第二位代码;读入全部代码后,经计算机整理后再传给每个对象的存储模块。

(2)安全信息的存储与更新:计算机联锁中监视现场设备状态的存储单元,在宏观上必须与被监视的对象建立不断的联系,当联系中断时,系统必须立即倒向安全。

(3)安全信息的运算:在每次判断条件成立后,将该条代码进行按位累加,联锁关系全部检查正确时,其累加值应与预期结果相符。

(4)安全信息的输出:对输出环节进行连续的监视,如出现不应有的危险侧输出,应快速地在现场设备未动作前予以切断。

(5)安全信息在计算机间的传递:在计算机联锁的设计时,应采用点对点的循环传送方法,而不采用变化检出、一次传送的方法。

为了确保信息传输的安全可靠,一方面可以采用冗余度小、检错能力高的循环码作为检错码;另一方面就是在软件编程时对传输的信息进行特殊编码,并以反馈重发方式纠错。

在实际的运行中要真正能做到故障-安全,还需对软件编程的安全编码进行科学的分析和认真的考虑。

4 结束语
计算机的联锁系统运行的关键因素是该系统的安全性和可靠性,对此,我们需要从系统的软件和硬件以及数据传输、处理等多个方面进行综合分析,采取集中全面的技术措施,保障计算机联锁系统始终能够安全可靠的运行工作。

相关文档
最新文档