CC BY
243Проблемы безопасности и надежности микропроцессорных комплексов УДК 656.257
А. Ю. Идуков,
А. Д. Гавзов,
А. Н. Коваленко
Кафедра «Автоматика и телемеханика на железных дорогах», Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I
ПРИНЦИПЫ СИНХРОНИЗАЦИИ КОМПЛЕКТОВ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ ЦЕНТРАЛИЗАЦИЙ
Введение
Современные микропроцессорные системы электрической централизации (МПЦ) представляют собой сложный комплекс устройств, сердцем которого является вычислительная система (ВС), выполняющая ряд функций. Основной функцией ВС является принятие решений, обеспечивающих безопасное движение поездов. Для обеспечения надежности при вычислении логических состояний сердцем МПЦ является не один компьютер, а комплекс машин, связанных между собой определенным образом. Например, в системе МПЦ-МЗ-Ф используются 3 компьютера [1], МПЦ-МПК - 4 [2], в EBILock-950 - 6 [3]. Все системы разнятся не только на техническом и интеллектуальном уровне, но и на уровне синхронизации данных. Синхронизация данных позволяет обеспечивать непрерывную бесперебойную работу системы при выходе из строя одного из комплектов.
1. Принципы работы и синхронизаций данных систем МПЦ
Принципы синхронизации данных для разных систем обусловлены аппаратной и программной структурой вычислительной системы.
Система ЭЦ-ЕМ строится на принципе «2 из 3» [4]. Для обеспечения безопасности дальнейшая обработка информации осуществляется только в том случае, если как минимум два вычислительных канала выдают одинаковые результаты. Это позволяет зафиксировать сбой в работе любого из трех процессорных модулей. Синхронизация данных осуществляется по кольцу от одного комплекта к другому, сначала в одну сторону, затем в другую.
Работа ВС МПЦ-И осуществляется по структуре «2 из 2». В каждом цикле работы управляющей программы КЦ1 и КЦ2 выполняют опрос состояния объектов контроля, после чего производится взаимный обмен информацией между вычислительными каналами. Решение о включенном состоянии какого-либо объекта контроля каждым из вычислительных каналов принимается только в том случае, когда в парном вычислительном 24
Системы и устройства автоматики и телемеханики
канале будет зафиксировано такое же состояние данного объекта. В противном случае будет принято решение о выключенном состоянии данного объекта контроля [5]. Аналогично работает система при принятии управляющего решения.
Схожий алгоритм работы имеет ВС МПЦ-МПК. В ней реализован принцип «2 из 2 или 2 из 2» [2]. Избыточностью вычислительных средств (рис. 1) достигается безопасность, а решение принимается БКК (безопасный контроллер комплектов) активной пары, который анализирует данные от двух контроллеров логики централизации (КЛЦ). Пассивная находится в постоянном горячем резерве, при этом на ней, как и на активной, производятся вычисления. На каждом такте происходит сравнение параметров в активном и пассивном комплектах. В случае расхождения по одному из параметров происходит принудительное обновление параметров пассивной пары до состояния активной пары. Все это обеспечивает мгновенное безопасное переключение на резервный комплект при выходе из строя активного (основного).
25
Проблемы безопасности и надежности микропроцессорных комплексов
Система EBILock-950 имеет схожую структуру с МПЦ-МПК. Роль БКК здесь выполняет третий компьютер комплекта (рис. 2), анализирующий данные от основных А и B. Сам комплект состоит из трех компьютеров. Резервный комплект находится в номинальном горячем резерве. Он не производит вычислений, но при этом на каждом такте получает данные, необходимые для работы, от активного комплекта.
2. Общие принципы синхронизации данных
Все системы МПЦ имеют отличную друг от друга структуру и, как следствие, синхронизацию данных. При этом можно выделить два основных принципа, присущих всем системам:
■ контроль данных;
■ минимальный объем данных, необходимый для работы системы.
26
Системы и устройства автоматики и телемеханики
Контроль данных необходим для обеспечения бесперебойности работы, правильности принятия решений.
Минимальный объем данных позволяет выполнять синхронизацию каждого такта и передавать его в любом направлении (внутри комплекта или между комплектами). Это, в первую очередь, позволяет поддерживать в горячем резерве дополнительный комплект аппаратуры. В таких системах, как ЭЦ-ЕМ и МПЦ-МПК это выполнено. Реализация ЭЦ-ЕМ была рассмотрена выше. В МПЦ-МПК необходимый объем данных позволяет произвести синхронизацию пассивного комплекта в том же такте, когда было обнаружено расхождение в проверяемых параметрах.
Система должна учитывать, что синхронизация данных выполняется для обеспечения надежности системы и безопасности принимаемых решений. Надежность обеспечивает поддержание резервных комплектов в готовом для работы состоянии.
Заключение
Несмотря на разницу технической реализации и интеллектуальной обработки данных, у всех систем МПЦ есть общие принципы синхронизации данных. Каждая система обеспечивает контроль данных и их минимальный объем, необходимый для работы. Способы реализации у каждой системы свои, но результат у всех одинаковый - обеспечение надежности и безопасности принимаемых решений.
Библиографический список
1. Система микропроцессорной централизации МПЦ-МЗ-Ф на основе платформы Simis для Российских железных дорог / С. Протцнер (S. Protzner), С. В. Власенко (Siemens); Ю. С. Смагин, О. Ю. Шатковский (ЗАО «Форатек АТ»), 2010 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.foratec-at.com/common/upload/File/2010%2010%20ZhDM%20 Foratec.pdf. -Загл. с экрана.
2. Система микропроцессорной централизации. МПЦ-МПК. ЦКЖТ ПГУПС, 2015 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.crtc.ru/mpc_saf.php. - Загл. с экрана.
3. Продукты и решения для железнодорожного транспорта. «Бомбардье Транспор-тейшн (Сигнал)». [Электронный ресурс], 2015. - Режим доступа: http://ru.bombardier.com/ ru/pdf/BT-RCS-Products-Book_ru.pdf, свободный. - Загл. с экрана.
4. Описание системы ЭЦ-ЕМ. Радиоавионика, 2015. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.radioavionica.ru/activities/ustroystva-zheleznodorozhnoy-avtomatiki-i-telemekhaniki/ sistema-ets-em/244. - Загл. с экрана.
5. Типовые материалы по проектированию устройств автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте 424359-ТМП. Микропроцессорная ценрализация стрелоки сигналов МПЦ-И / НПЦ Промэлектроника, 2011. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://static.scbist.com/scb/uploaded/1_1391274098.pdf. - Загл. с экрана.
E-mail: kovaleniko@mail.ru
27
