軌道交通安全計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及安全控制機(jī)制關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、由于軌道交通信號計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)不僅必須晝夜不停的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,而且必須保證信號的安全控制,這就要求系統(tǒng)具有很高的安全性和可靠性,否則一旦系統(tǒng)故障,輸出錯誤控制,導(dǎo)致信號顯示升級,就有可能造成重大的行車事故和人員、財(cái)產(chǎn)損失。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、嵌入式技術(shù)、通信技術(shù)的發(fā)展,為鐵路信號故障-安全技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支撐,基于高可靠容錯安全計(jì)算機(jī)的全電子化計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是國內(nèi)外信號聯(lián)鎖控制技術(shù)的發(fā)展方向。
　　本文以

2、全電子化計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中的安全計(jì)算機(jī)為研究對象,通過分析全電子化計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的架構(gòu),研究了不同聯(lián)鎖控制模式下的系統(tǒng)控制架構(gòu),并完成了分布式軌旁全電子化聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的現(xiàn)場實(shí)際驗(yàn)證,為今后信號聯(lián)鎖系統(tǒng)由集中式控制向分布式控制進(jìn)行了前期技術(shù)研究和探索。研究了全電子化聯(lián)鎖系統(tǒng)中安全計(jì)算機(jī)的安全設(shè)計(jì)原理,對關(guān)鍵的CPU主板、I/F控制部件、系統(tǒng)軟件等進(jìn)行了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn),在此基礎(chǔ)上識別了安全計(jì)算機(jī)中可能存在的各種故障隱患,對發(fā)生故障從而影響系統(tǒng)安全運(yùn)

3、行的單點(diǎn)和多點(diǎn)故障進(jìn)行了分析研究,并提出了具體的解決措施。
　　論文提出了一種采取硬件同步控制器、總線硬件比較控制器和軟件時間點(diǎn)相結(jié)合的主動跟蹤同步運(yùn)算方法,實(shí)現(xiàn)了二乘二取二架構(gòu)下的 CPU同步運(yùn)算和表決輸出機(jī)制。通過研究安全計(jì)算機(jī)中的工作狀態(tài)、工作模式和模式轉(zhuǎn)換條件,對工作模式和切換條件的完備性和同步方法進(jìn)行了分析和實(shí)際驗(yàn)證。通過對系統(tǒng)通信架構(gòu)和安全通信實(shí)現(xiàn)機(jī)理的分析,研究了系統(tǒng)不同通信方式下的危害防御措施,并對系統(tǒng)通信安全性和

4、實(shí)時性進(jìn)行了分析和計(jì)算。最后針對經(jīng)過內(nèi)核裁剪和組件優(yōu)化的專用實(shí)時操作系統(tǒng) VxWorks的功能組件及其API接口進(jìn)行了功能失效安全影響分析,提出了針對性的安全防護(hù)機(jī)制。
　　基于本論文的研究,開發(fā)出了可用于軌道交通信號聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的安全計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平臺,并通過了歐標(biāo)安全認(rèn)證,安全完善度等級達(dá)到了 SIL4級。自主開發(fā)出了可用于我國軌道交通信號計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)和列車車載系統(tǒng)的安全計(jì)算機(jī)平臺,為我國軌道交通信號跨越式發(fā)展提供了全套升級換代