随着现代技术的高速发展，计算机联锁系统逐步取代电气联锁系统，如何保证计算机联锁系统安全可靠、长期稳定的运行并维护和及时处理好发生的故障。下面是小编给大家推荐的，希望大家喜欢!
篇一
试谈计算机联锁系统常见故障及处理方法
【摘要】计算机联锁系统是铁路行车安全技术的保障系统，保证系统安全可靠、长期稳定的运行队运输生产具有重要意义。本文从计算机单元故障、通讯线路故障、切换故障、电源保障四个方面介绍了常见故障及其处理方法。
【关键词】计算机联锁;故障;处理方法
随着现代铁路的高速发展，计算机联锁系统逐步取代电气联锁系统，如何保证计算机联锁系统安全可靠、长期稳定的运行并维护和及时处理好发生的故障，对于铁路运输、行车安全具有重要作用。本文从维护的角度，对计算机联锁维护故障处理及维护工作提出几点参考意见，并对计算机联锁设备的故障类型与处理原则，常见故障及处理，以及具体计算机单元故障、通讯线路故障、切换故障、电源故障等方面分别进行了介绍。
1.计算机联锁设备故障处理的步骤
接到计算机联锁设备故障通知后，切忌盲目动设备。
首先应掌握故障现象、影响范围、对车务影响程度、分析联锁关系、排除车务错误操作的可能。
接着查看机房联锁机、控制台显示器、控显机上位机的运行状态，联锁机采集板、驱动板信息位指示灯状态是否正常，初步掌握信息，再决定如何处理，并将情况及时报段调度和车间。
再根据故障现象初步分析故障发生部位，区分室内故障还是室外故障，区分联锁机、控显机故障还是继电部分故障，不能马上区分时，简单故障如道岔扳不动、红光带等可跳开上述步骤，同普通故障一样处理，可通过借助控制台电流表、轨道测试盘、微机监测等设备进行判断处理。
2.计算机联锁设备的故障类型与处理原则
2.1 故障类型
计算机联锁系统的故障按性质，可分为硬件故障和软件故障。根据硬件故障发生的时间特征，可分为永久性故障#间歇性故障和瞬时故障。永久性硬件故障一旦发生即永久存在，故障排除前，故障设备不能恢复正常运行。永久性硬件故障通常由于元器件失效，连接线断线或短接等引起。
间歇性故障是重复发生，未经排除能自动消灭的故障现象，通常是由于元器件性能变化，接插件接触不良，焊点虚接等引起。瞬时故障通常是由于外界干扰因素引起的偶发性事件。软件故障是由于软件设计中存在的缺陷，在特定站场条件和特殊操作组合情况下，缺陷被暴露出来而引起的故障。
2.2 处理原则
对于永久性故障和间歇性故障处理，首先用备用设备替换故障设备，令故障设备退出运行，使系统恢复正常，然后对故障现象进行分析，对故障设备进行检查，找出故障原因，通过更换电路板或排除故障点加以解决。对于很难在短时间内找出发生的原因，应首先进行系统复位，恢复系统运行，然后对发生的故障前后的环境条件、信号设备状况、控制台操作情况做周密的调查和详细的记录，并结合历次处理故障发生时的记录，从中找出有规律性的条件因素。要注意对机房温度、电源情况、接地状态、天气情况等环境方面的情况进行分析，改善环境条件，防止故障发生。现场运行的软件，通常以固化的方式存储，不给现场人员提供查看和修改程序的方法和手段，软件的维护由设计单位终身负责。在计算机中执行的目标程序代码，可读性极差，又有严密的逻辑性，一条指令或一个代码错误就有可能靠造成系统的崩溃。因此不得不采取严格的保护措施。软件缺陷未经排除将永远存在，在相同的条件下可以再现故障，从重复发生的现象中找出规律性的因素，提供给设计单位，由设计单位改进软件设计，排除程序中的错误。
3.常见故障与处理方法
计算机联锁系统是由多台微机组成的分布式系统。每台微机由多个电路板构成，各微机之间通过网络互联，进行信息交换。系统响应第一个操作和完成第一项控制功能，都需要许多部件参与工作，因此一项功能的失败，可能由系统中的不同部件的多种不同原因引起。不同部件的故障，对系统功能的影响范围不同，而系统在同一时间发生的1个以上多重故障的概率极小。确定故障部位后，应首先采取主备系统切换的措施，尽快恢复系统运行，减少对运输的影响，然后对有故障的部分停机检修，排除故障。下面是常见的故障及处理方法。
3.1 计算机单元故障及处理方法
1联锁机：STD板故障，具体表现为STD 层运行灯停止闪烁，接受灯、中断灯灭，采集层、驱动层指示灯停闪、故障表示为CPU板故障。
处理方法：更换CPU板;STD层中断2灯灭，运行闪灯，但接发灯闪烁有一些灭灯，根据灭灯的位置，更换STD-01板与监控机通信和联锁机通讯。BJ-A0 板故障，STD运行灯、中断灯、报警灯均不闪烁，采集工作灯正常。处理方法：更换BJ板或紧固插座人。
2监控机：PC-01网卡故障，其联锁机STD层第1组接发灯闪烁不对，其他灯正常，并有“以联锁要通讯中断”的提示;以太网卡出现故障时提示为监控机与维修机通信中断，VGA显卡有故障时，显示屏无显示或者图形有缺陷。
处理方法：更换PC-01网卡则恢复正常，需要更换显卡或插接不牢。
3.2 通讯线路故障及处理方法
总线插头松动或插接不良，联锁机无法与监控机通信。而LS插头松动或插接不良，联锁机的工作机与备机不能同步。
处理方法：检查插头是否松动，只有完全接触良好，在按联机按钮主可同步。
3.3 切换故障及处理方法
联锁机零层切换板故障时，切换校核报错，某一监控机与联锁机通信中断，排除上述故障，控制台监视器和数字化仪切换板故障，会导致控制台显示屏和数字化仪不能正常随着监控机的切换而切换到工作中的监控机上，也可造成显示屏上无任何显示。
处理方法：此时排除外界电源因素的影响，则需要更换切换板，排除故障。
3.4 电源故障及处理方法
动态稳压电源故障，其故障会导致所有动态继电器的驱动失效，不能驱动室外设备。计算机电源故障，UPS电源，STD电源、采集电源、驱动电源及监控机电源出现故障后，其所带的负载均无法开启。
处理方法：检查输入电源工作情况，输出电源工作情况如果都正常，需要根据故障的点更换电源板件，恢复故障现象。
4.结束语
无论故障原因和故障现象如何变化，作为一名合格的联锁系统维护工作者，只要平时在工作中认真总结自己在工作中遇到的故障现象，坚持不断地学习，熟悉设备工作性能，才能准确判断出故障处所，维护好计算机联锁系统，保证铁路运输安全及设备的正常运营。
篇二
试论计算机联锁系统的改造工程
摘要：铁路运输的安全性也就越来越凸显出其重要性，原有的铁路计算机信号联锁装置已无法适应现在形式的发展，需要对计算机联锁系统进行有效的改造。本文首先分析了铁路信号计算机联锁系统的性能要求，其次，介绍了计算机联锁系统设备布置及机房条件。同时，以一工程实例为例，就计算机联锁系统的改造进行了深入的探讨，提出了自己的建议和看法，具有一定的参考价值。
关键词：计算机;联锁系统;改造工程
一、前言
随着我国铁路运输的快速发展，我国的铁路里程已经位居世界之首，与此同时，也正在朝着高速、重载、高密的方向不断地发展，由此，铁路运输的安全性也就越来越凸显出其重要性，原有的铁路计算机信号联锁装置已无法适应现在形式的发展，需要对计算机联锁系统进行有效的改造。
二、铁路信号计算机联锁系统的性能要求分析
随着计算机联锁系统的优点越来越显现，过去曾经被广泛应用的继电联锁系统已经远远比不上计算机联锁系统的综合性能，所以可以毫无疑问地说，铁路信号朝着计算机联锁系统方向发展已经是一个必然的趋势，铁路信号计算机联锁系统的性能要求主要有以下一些方面，包括：高性价比、安全性、可靠性、适时性、可维护性等。
一实时性要求
计算机联锁系统必须及时输出关于信号和道岔之类的控制命令，通过对于输入变量的变化情况进行采集，来将车站各类表示信息及时刷新，并且以一种较为安全的形式来输出。
二经济性
计算机联锁系统的一个重要原因就是其经济性，这也是其能够将继电联锁系统进行取代的原因。计算机联锁系统在建筑、调试、设计、施工、制作等费用上都能够有效地降低成本。
三结构模块化与标准化
由于各个铁路站场有大有小，其各自的作业需求和规模都是不尽相同的，所以，在计算机联锁系统的软件和硬件中都必须具有模块化的结构特征，能够实现有效分离数据、真正实现程序化。
四功能扩展
在过去所使用的继电联锁系统中，一般来说，都只可以给用户提供基本的操作界面和联锁功能，除此之外，就没有其他的后续功能，而计算机联锁系统则不然，除了具有以上一些特点之外，还具有远程通信、故障分析、故障诊断、故障重演及其他管理功能。
三、计算机联锁系统设备布置及机房条件
本系统微机设备安装在三个19英寸的标准机柜内。三个机柜分别为联锁机柜A、联锁机柜B、监控机柜。
机柜尺寸：长×宽×高=600×750×1800mm。占用机房面积不小于15平米。室内设防静电地板。门窗防尘。设空调，夏季室内温度不超过25℃为宜。运转室内设行车控制台和图形显示器。机械室内安装继电器组合架和电源屏。机械室和运转室的环境条件与继电联锁的机械室和运转室条件相同。
本系统微机设备使用交流220V电源。电压值220V±10%。总容量不超过2KVA。由信号电源屏单独引出一路电源供给。采用两台1.4KVA UPS，大站采用2.0KVA UPS。由一台工作供给全部设备用电，另一台备用。经过电源控制箱的控制，两台UPS可以自动切换或人工切换。也可以不经过UPS直接供电。
输入和输出接口使用直流24V电源。电压范围24V±10%。由信号电源屏输出的直流24V电源供给。采用动态板时需另配一路动态板局部电源，电压为30V。
本系统要求为微机系统单独设置一根地线，接地电阻要求小于4欧姆。埋设地点与其它地线间距不小于20米。此地线上不得搭接其他设备。
四、计算机联锁系统的改造
一工程概况
将2002年津霸线上的意大利ANsALD0计算机联锁系统更换为北方交通大学的JD-IA型计算机联锁系统。室外设备不动，室内组合架设备利旧改造，计算机及其I/O接口部分由旧设备更换为新设备。
二施工调查
在正式进行改造施工之前，务必应该掌握好原有的计算机联锁系统中旧设备的使用状况，掌握好旧设备的工作原理，做到将实物和图纸相互结合、相互对应;对于那些容易引起行车事故、容易出现问题的旧设备在施工工程中采取有效的防护措施;这样做的目的在于避免出现突发故障。
三施工
计算机联锁系统的改造施工主要包括两个部分，分别是开通当天施工和开通前施工。
1不能直接对旧系统计算机设备进行施工，这是因为有多个继电器固定在计算机设备上，在没有将其拆除之前都是在运转使用中的。所以，正是由于考虑到了这一点，在这次计算机联锁系统的改造工程中特意新加设了一个接口柜。新接口柜上引入空余接点及复示继电器的接点，而继电器正在使用的那些旧接点不要去动它们。
2有效地装配继电器线圈的连线，主要是计算机联锁驱动到接口柜的连线。因为在开通前，这些继电器都是处于运行工作状态，为了避免出现混线的问题，所以这部分接线不可以直接与线圈相连，只可以暂时配至到侧面端子。
3由于过去所采用的JD-IA型计算机联锁系统中，方向电路与系统结合的电路较为复杂，需要改造的地方也是很多，所以我们在整个的改造过程中，我们暂时不使用，封闭了方向电路与系统结合的电路
4对于计算机防雷柜到接口柜之间的所有电缆都进行提前施工，主要包括公共回线电缆、驱动电缆、采集电缆。
5需要提前做好与微机监测相关的各种配线，就近增加防护单元和隔离传感器。微机监测所能够涉及到的监测内容包括有：主灯丝断丝报警电路、电码化电流、电缆绝缘、电码化电压、接收电压/区间移频发送、道岔电流、轨道电压、电源屏输出/输入电压等。
6做好计算机联锁系统中设备保护地线和防雷地线的整个施工，这是因为计算机通信和采样之类的设备都是属于高频设备，这些高频设备很容易就会产生出较强的感应电压，如果不加以控制，后果不堪设想。人身防护地线必须采用铜板制作，尺寸为1500mm×l000mm×l0mm，引出线的截面不能够与其他设备地线同槽、同沟、面积不能小于40平方厘米，对地电阻不得大于4欧。而防雷地线与人身防护地线相比，危险度相对要小些，所以可以采用普通石墨地线，在施工过程中，为了避开其他设备，可以采用PVC管来防护防雷地线，对地电阻不得大于8Q。
7完善新增电源环线的施工。这些新增电源主要是指计算机联锁系统中新增复示继电器柜和接口柜中的KF、KZ电源，需要“点”施工。而对于复示继电器组合柜而言，需要对外部配线进行“点”施工，对于内部配线可以采取提前施工的方法。
8在完成好前面的七个施工步骤之后，就可以在开通的过程中，及时地将继电器配线进行更换，注意是计算机驱动中的。这样做的目的在于最大程度上有效地减少改造对运用的影响。
四改造过程中引入计算机联锁教学培训系统
在实际中，我们经常会发现，在计算机联锁设备开通使用后，电务维护人员对计算机联锁设备不熟悉，造成的维护不到位，故障后延时时间长，影响行车;车务操作人员由于对计算机联锁设备部熟悉操作不当，发生不应该影响行车的事情而影响行车，给铁路运输带来严重干扰，对铁路运输安全构成严重威胁。为了避免再次出现这个问题，在改造过程中我们引入计算机联锁教学培训系统。此教学培训系统能够模拟现场计算机联锁设备，实现了计算机联锁设备操作一致、计算机网络一致、计算机软件一致。通过使用该教学培训系统对电务、车务人员进行技术培训，能够大大提高现场维护人员和使用人员的技术水平。
计算机联锁教学培训系统的应用对电务、车务人员学习、熟悉计算机联锁设备及操作手续，分析、查找计算机联锁设备故障方面有着重要意义，有效地防止和减少了因使用人员对设备及操作功能不熟悉，而发生的故障延时。电务部门可以利用该教学培训系统对不明原因的故障进行分析，防止类似信号故障的重复发生，为减少计算机联锁设备故障起到积极的预防作用，从整体上提高了铁路设备的安全运用水平，提高了电务维修人员和车站值班人员的整体业务水平，保证了铁路运输安全，有良好的经济、社会效益和推广应用前景。
五改造后的使用效果
改造后的计算机联锁系统采用具有高可靠性的工业控制微机，运用网络通信技术构成多机分布式控制系统。联锁子系统采用动态冗余的双机热备结构，具有故障自动切换和人工切换功能，满足系统高可用性要求。联锁软件采用双份编码，模块化和结构化设计。程序设计标准化。安全输出采用动态驱动方式。表示信息输入采用动态编码方式，满足故障导向安全要求。控显子系统采用双机热备结构，采用控显机转换箱进行人工切换，满足系统高可用性要求。人机界******有多种可选的操作方法和表示方式。操作方法可选按钮盘、数字化仪或鼠标。站场表示设备可选图形显示器CRT或光带表示盘。系统具有完善的自检测和故障诊断功能，并可提供远程监视，为设备维护提供有力的技术支持。系统具有与其它信息系统联网交换信息的能力。
参考文献：
[1]王永信.车站信号自动控制[M].北京:中国铁道出版社,2002
[2]中国铁路通信信号总公司.铁路工程施工技术手册：信号[M].北京:中国铁道出版社,1996
[3]孟令韬.计算机联锁信息管理系统[D].铁道部科学研究院,2000
[4]祝庚.铁路信号计算机联锁系统的故障模型建立及故障诊断方法的研究[D].合肥工业大学,2003
[5]唐田田.计算机联锁系统软件可靠性设计方法的应用研究[D].合肥工业大学,2004
[6]王峰.铁路车站计算机联锁系统若干技术的探讨[D].南京工业大学,2005
[7]李谦,魏臻,陆阳.企业铁路调度集中底层通信协议研究[A].2008全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集[C].2008
篇三
试谈计算机联锁软件测试方法
摘 要: 安全是铁路运输生产永恒的主题，联锁软件是保障铁路车站列车或机车作业安全的关键软件，而高效、充分的测试对于保证其安全性具有举足轻重的作用。文章描述了被测联锁系统的体系结构以及自动测试系统的设计，采用白盒法和黑盒法来完成对计算机联锁软件的结构测试和功能测试，并给出结构测试实例和黑盒测试框图。
关键词: 软件测试; 白盒法; 黑盒法
1、联锁软件自动测试方法
1. 1 联锁软件基本结构
本文所研究的内容主要针对联锁运算层进路控制模块 见图 1 . 该模块的主要功能有:
1 进路的建立;
2 选排一致检查;
3 进路锁闭;
4 信号开放;
5 信号保持开放;
6 进路正常解锁;
7 进路非正常解锁;
8 道岔单操.
1. 2 联锁软件的白盒测试
白盒测试作为结构的测试方法,白盒测试又称结构测试、逻辑驱动测试或基于程序的测试。采用这一测试方法，测试者可以看到被测试的源程序，可分析程序的内部构造并且根据内部构造设计测试用例。白盒测试全面了解程序内部逻辑结构、对所有逻辑路径进行测试，它是穷举路径测试。在使用这一方案时，测试者必须检查程序的内部结构，从检查程序的逻辑着手，得出测试数据。
它的主要优点是：
①能够对程序内部特定部位进行覆盖测试;
②能发现以下类型的错误：程序内部控制结构不正确、程序内部数据结构不正确。
白盒测试的主要缺点是：
①只着眼于程序内部结构，对于在软件需求规格说明书中已有明确规定，但在软件实现时被遗漏的功能，无法检查出来;
②无法检验程序的外部特性。
白盒测试检测程序中的每条路径是否都按预定结果正确运行. 本文以进路建立中的进路搜索流程为例, 加以说明.
1. 2. 1 测试用例设计
正常退出路径为 AB - DG, 异常退出路径为 ABCEH. 其他三种路径均为中间结果. 因此, 在测试用例设计中, 覆盖这 5 条路径, 并监督输入参数、 中间结果及输出结果即可.
1. 3 联锁软件的黑盒测试
黑盒测试通常用作功能测试,，数据驱动测试或基于规格说明的测试。用这种方法进行测试时，被测程序被当作打不开的黑盒，因而无法了解其内部构造。在完全不考虑程序内部结构和内部特性的情况下，测试者只知道该程序输入和输出之间的关系或是程序的功能符合一定的函数关系。它必须依靠能够反映这一关系和程序功能的需求规格说明书考虑确定测试用例，并且推断测试结果的正确性，即所依据的只能是程序的外部特性。黑盒测试方法能够站在用户立场上进行测试，容易发现以下类型的错误：功能不对或遗漏、界面错误、数据结构或外部数据库访问错误、性能错误、初始化和终止错误等。
但黑盒测试方法有如下主要缺点：①依赖软件需求规格说明书的正确性。但我们并不能保证软件需求规格说明书是完全正确的。比如，在软件需求规格说明书中规定了多余的功能，或是漏掉了某些功能，这对于黑盒测试来说是完全无能为力的。②无法测试程序内部特定部位。 联锁软件黑盒自动测试框图如图 4 所示. 在该系统中, 被测的联锁软件在自身的宿主环境中运行, 整个被测系统通过网络接口接入到测试平台.测试平台则是由测试软件系统和车站信号设备仿真系统组成. 测试软件系统由测试用例数据库运行结果记录数据库, 分析判断模块和网络通信模块组成, 参见图 5.
工作原理:
1 根据指定的车站信号平面图 数据文件 , 自动生成测试命令队列.
2 由测试用例数据库向被测联锁软件输出模拟操作命令, 同时送运行结果记录数据库记录. 运行结果记录数据库还要接受被测联锁软件的输出驱动命令及车站信号设备仿真系统的状态信息后, 由分析判断模块根据预存结果与输入结果对比分析, 若一致, 则输出下一条模拟操作命令, 若不一致, 则由分析判断模块根据故障现象设计新的模拟测试命令, 重新测试. 若 3 次都存在故障,则分析判断模块不再设计新的测试命令, 而是回到原来的测试命令队列中, 继续执行. 所有比较一致的结果会从运行结果记录数据库中删除, 而不一致的结果会被记录.
3 设置设备状态模块能对指定信号设备注入故障, 模拟各种不正常的状态变迁, 已达到故障条件下的安全性测试目的.
2、联锁软件的安全性测试
联锁软件在正常输入条件下不仅能完成联锁软件应该完成的联锁控制功能, 其中还包含着基本的安全性需求.
1 计算机联锁的软件系统必须达到软件制式检测要求的可靠性和安全性.
2 计算机联锁软件的安全性完善度等级宜划分为 4 级, 由高至低依次为 4~ 1 级. 等级的划分等同于 EN50128铁路控制和防护系统软件 和EN50129 铁路安全电子系统 的规定.
3、结论
软件测试的目的在于尽可能多的找出错误. 但这就涉及到如何合理的设计测试用例. 本系统在白盒测试中采用路径覆盖法, 在黑盒测试中采用了等价类划分法, 基对应有效数据的有效等价类和对应无效数据的无效等价类. 在安全性测试中采用了FTA 技术. 只有对软件进行了充分的、 合理的测试后, 才有可能使联锁软件达到更高的可靠性和安全性, 真正的服务于社会.
