微机联锁系统故障检测与诊断 　　本文介绍了有关微机联锁系统的几种故障检测和诊断方法。 　　关键词：微机；联锁系统；故障检测；故障诊断 　　微机联锁是当今铁路车站信号自动控制系统的发展方向。微机联锁系统作为微机实时控制系统，在运行过程中出现故障是难免的。如何及时检测和诊断出故障并采取相应的处理措施，对于安全行车至关重大。お 　　1 、故障检测和故障诊断 　　故障检测的目的是尽快发现故障，减少故障潜伏时间。故障诊断是指明故障位置。故障检测和诊断能及时发现故障和故障部位，为排除故障提供了信息。故障一般分为4个层次，即物理层故障，逻辑层故障，信息(数据)层故障和系统层故障。而物理层故障是电子电路中的故障，可分为元件级、逻辑门级和集成芯片级故障；逻辑层故障是指物理层故障在逻辑层表现为逻辑值的变异；数据层故障是在数字系统和计算机中，常量、变量以及指令等都以码字形式存储和传递的。由于硬件故障或环境干扰等原因，会造成码字中的一个或多个码字发生变化，从而破坏了数据的正确含义，产生运算上的错误。故障在系统表现为功能的错误，即系统的输出不符合系统功能的设计要求。评价测试和诊断的有效性，通常是以覆盖率和分辨率来衡量的。检测覆盖率是指被测系统工程中任意故障能够被测出的概率。如果我们知道所有故障的集合为F1，可检测到的故障集合为Fd，则覆盖率为Fd/F1。分辨率是指能判明故障部件(模块)的大小。 　　实际上，诊断的目的是为部件重组或更换部件作准备的，分辨率只需和重组或更换相匹配就可以了。根据故障的测试时机，测试又分为脱机测试和联机测试。脱机测试是指系统投入使用之前的测试。这种测试在测试时间上较为宽松，一般可借助系统的外部仪器及模拟环境进行测试，或者利用特殊的测试软件对系统进行较详细的诊断。脱机测试的关键是在系统中必须投入冗余资源，使被测模块或系统不仅能够输出功能所需的信息，而且以输出一些额外的信息以指明模块或系统是否发生了故障；对于具有计算机的系统工程来说，冗余资源可以是软件，这视被测模块的特点而定。　　2 、故障测试的方法 　　(1) 编码法。在数字系统和计算机系统中，任何信息(数据)总是由码元(比特)的序列(称做码向量或码字)表示的。编码理论指出，在一定的信息数量下，可用最少量的码元组合而成。例如用K个二值码元可组合成2琄个码字，即代表了2琄个信息。在此基础上若增加冗余的码元，并使冗余码元与原来的信息码元具有某种相关性，那么这种码字就具有一定的差错控制能力(检错、诊错或纠错)。 　　(2) 比较法。比较法是发现差异的重要思维形式。在技术领域中，比较法是测试故障的常用方法。假设有两个功能完全一样的模块，它们的输入(信息)也是一样的，将两个模块的输出作为比较器的输入。比较器的功能是：当它的两个输入相同时，它输出一个“一致”信号，当不一致时则输出一个“不一致”信号。当模块发生了故障，只要两个模块不同时发生故障或者同时发生了故障但不是同样的故障(共模故障)，则两个模块的输出就不会一样，或者说输出的一致性的概率极小，这样就通过比较器的输出知道模块发生了故障。 　　(3) 校验法。校验法是用已知的正确的量与被测量相比较，如果两者一致就说明产生被测量的模块工作正常，否则发生了故障。它的特点在于“理想模块”，如果它的功能和被测模块一样，那么它必须是无故障的(理想的)或者是它的失效率远小于被测模块，只有这样，它的输出才可看成是预期正确的。理想模块也可以是一个“输入—输出对应表”的存贮模块。每有一个输入，它就输出一个正确的输出信息。这个存贮模块的结构比被测模块简单，它的可靠性远大于被测模块。校验法的特点是能根据校验的输出直接判明被测模块是否发生了故障。 　　(4) 监视定时器法。监视定时器法是一种监视工作过程所需时间是否超过了规定限度的方法。例如，在所监视的过程开始时，把定时器置位，在过程完结时把定时器复位。若定时器在预定的时间内没有复位，则给出错误标志。由于监视定时在技术实现上比较简单，所以在具有周期性工作过程的系统中得到广泛的应用。监视定时器可用硬件或软件单独实现，也可混合实现。 　　(5) 特征字法。特征字法也叫检测法。这种方法的基本思想是设计一种硬件的特征字发生器，当任何串行数据通过该发生器后，该发生器就产生了一个与该数据唯一对应的特征字。与一个正确的数据相对应的特征字叫做标准特征字。如果一个被测数据通过发生器产生的特征字与它的标准字不相符，则说明被测的数据发生错误。 　　上面介绍了几种故障的基本测试的原理和方法。在一个系统中，往往需综合地采用其中的几种方法才能达到预期的测试效果。