軌道交通安全計算機系統(tǒng)及安全控制機制關鍵技術研究.pdf

1、由于軌道交通信號計算機聯鎖系統(tǒng)不僅必須晝夜不停的連續(xù)穩(wěn)定運行,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,導致信號顯示升級,就有可能造成重大的行車事故和人員、財產損失。隨著微電子技術、計算機技術、自動控制技術、嵌入式技術、通信技術的發(fā)展,為鐵路信號故障-安全技術的實現提供了技術支撐,基于高可靠容錯安全計算機的全電子化計算機聯鎖系統(tǒng)是國內外信號聯鎖控制技術的發(fā)展方向。
　　本文以

2、全電子化計算機聯鎖系統(tǒng)中的安全計算機為研究對象,通過分析全電子化計算機聯鎖系統(tǒng)的架構,研究了不同聯鎖控制模式下的系統(tǒng)控制架構,并完成了分布式軌旁全電子化聯鎖控制系統(tǒng)的現場實際驗證,為今后信號聯鎖系統(tǒng)由集中式控制向分布式控制進行了前期技術研究和探索。研究了全電子化聯鎖系統(tǒng)中安全計算機的安全設計原理,對關鍵的CPU主板、I/F控制部件、系統(tǒng)軟件等進行了設計實現,在此基礎上識別了安全計算機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

3、行的單點和多點故障進行了分析研究,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相結合的主動跟蹤同步運算方法,實現了二乘二取二架構下的 CPU同步運算和表決輸出機制。通過研究安全計算機中的工作狀態(tài)、工作模式和模式轉換條件,對工作模式和切換條件的完備性和同步方法進行了分析和實際驗證。通過對系統(tǒng)通信架構和安全通信實現機理的分析,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、實時性進行了分析和計算。最后針對經過內核裁剪和組件優(yōu)化的專用實時操作系統(tǒng) VxWorks的功能組件及其API接口進行了功能失效安全影響分析,提出了針對性的安全防護機制。
　　基于本論文的研究,開發(fā)出了可用于軌道交通信號聯鎖控制系統(tǒng)的安全計算機系統(tǒng)平臺,并通過了歐標安全認證,安全完善度等級達到了 SIL4級。自主開發(fā)出了可用于我國軌道交通信號計算機聯鎖系統(tǒng)和列車車載系統(tǒng)的安全計算機平臺,為我國軌道交通信號跨越式發(fā)展提供了全套升級換代