DS6系列计算机联锁监测系统设计与实现

陈 强

（北京全路通信信号研究设计院，北京 100073）

近年来，随着我国铁路事业的快速发展，计算机联锁作为铁路信号安全控制和运营管理的自动控制系统迅速发展起来，并向高可靠性、可用性、可维护性和安全性不断进步。监测系统是联锁系统的重要组成部分，是为了帮助联锁系统维护和管理人员进行现场事故分析和查找设备故障而设计的人机交互系统，对于保障铁路信号系统设备运行正常，及时发现排除安全隐患，快速定位处理现场事故问题等具有关键作用。

1 系统概述

监测系统是在Microsoft Windows平台下运行的具有应用数据存储、网络通信、共享内存等多重技术的人机交互系统，其主要功能如下。

（1）实时显示并记录现场所有信号设备的运行变化情况。

（2）记录现场行车人员的所有操作情况。

（3）记录整个联锁系统的运行状态及输出命令。

（4）可对所有记录数据按照时间和类型进行查询、归纳和打印。

（5）可进行站场图形的历史数据回放，再现现场信号设备的运行情况。

（6）可对联锁系统的输入输出板卡工作状态进行监督、显示、记录和回放。

（7）具有远程通信、监测、诊断和维护功能。

（8）具有与微机监测等其他外部系统接口功能。

（9）具有与CTC系统、微机监测系统校时及本机人工校时功能。

2 系统结构

监测系统由通信模块、外部接口模块、数据处理模块、站场图形显示信息查询模块、远程维护模块和软件监控模块6部分组成。

（1）通信模块：负责实现对联锁数据的接收、发送、处理功能；接收联锁数据有Arcnet、串行通信、以太网3种通信方式可选。采用共享内存技术将实时联锁数据分发给其他功能模块。

（2）外部接口模块：负责实现与外部接口通信功能；主要实现向微机监测系统发送站场数据，同时从微机监测获取时钟同步数据。支持串口232/422及以太网等通信方式。

（3）数据存储模块：以数据库为存储平台，将24 h内联锁数据存储于数据库内；24 h之外的数据从数据库导出并压缩存储到硬盘中。考虑文本文件压缩比较高，数据导出为文本文件后再进行压缩，根据目前硬盘容量，数据存储时间为1～10年。

(4）站场图形显示信息查询模块：实现站场图形实时显示和历史回放、监视联锁主系统的运行情况、各类设备信息的查询和跟踪、异常告警等功能。信息查询部分可根据用户的选择查询设备信息、输出命令信息、按钮信息、报警信息、输入板通道状态信息、输出板通道状态信息、联锁软件运行日志信息、AB机切换记录、破封按钮计数、网络状态等信息情况。

（5）远程维护模块：以电话线作为传输介质，与现场监测系统通过拨号方式进行连接，下载现场监测系统历史记录数据。可以根据所下载的历史数据记录，很方便地获取现场联锁系统和现场所有信号设备的运行情况，及时发现问题隐患；快速准确分析现场故障、事故原因，加快现场故障处理响应速度。

（6）软件监控模块：负责监控各功能模块运行状态及对远程用户的登录、注册和管理功能。

监测系统处理流程，如图1所示。

3 关键技术

3.1 进程通信技术

监测系统各个模块之间采用进程通信进行数据交换。进程通信主要分为低级和高级通信两类，低级通信主要用于进程之间的同步、互斥、终止、挂起等，高级通信主要用于进程间数据块的交换和共享。常见的高级通信主要有管道、消息、共享内存等方式。

管道方式主要分为无名和有名管道两种，运用方式比较单一，一般不建议使用；消息方式使用方便，但需要额外消耗CPU时间，不适合大信息量交换或使用频繁的情况；共享内存方式是通过共享的内存缓冲区直接进行信息交换，方便、快捷、信息量大。根据以上特点，监测系统各进程间通信采用共享内存技术。

3.2 数据压缩技术

为了能够保存足够长时间的历史数据，监测系统采用数据压缩技术。数据压缩主要分可逆和不可逆压缩两种。可逆压缩可保证压缩后的数据精确地恢复为原始数据，如ARJ、ZIP、CAB、RAR等文件格式；不可逆压缩不能精确地恢复原始数据，如声音、视频等文件格式。监测系统要求所记录的历史数据随时可以准确还原，以便进行查询及分析，所以不可逆压缩方式不适合使用；由于CAB是微软的压缩格式，考虑压缩文件的兼容性和实际压缩效果，决定选用CAB压缩文件格式。

4 系统应用

该系统在全路应用近800个车站，包括京津、合宁、合武、武广、沪宁等客运专线。目前系统运行稳定，为各站DS6系列计算机联锁设备的维护提供有力的支持。