無線機車信號系統(tǒng)可靠性設計.pdf

1、為了更好的提高鐵路運輸效率，保障行車安全，列控系統(tǒng)逐漸向基于通信的列車控制系統(tǒng)而發(fā)展。無線機車信號系統(tǒng)則是利用無線信道在車地間傳輸大量的雙向信息，通過列車控制中心實現(xiàn)區(qū)域范圍內列車的統(tǒng)一調度，從而大大提高行車效率，并且具有更高的可靠性和安全性。世界上很多國家在這方面已經(jīng)做出了探索，我國的先進列控系統(tǒng)發(fā)展較晚，但近幾年通過不斷的探索也取得了一定的成果。論文闡述了無線機車信號系統(tǒng)原理與結構，并分析了其他相關列控子系統(tǒng)的功能，從中得到列控子系

2、統(tǒng)的一般模型。根據(jù)無線機車信號系統(tǒng)的結構需要，分析了系統(tǒng)的安全需求及性能指標，使之符合“安全性完善度等級(SIL)”的要求。 論文首先根據(jù)無線機車信號系統(tǒng)的基本原理，對系統(tǒng)的各部分結構進行了設計，其中主要包括地面控制系統(tǒng)，車載主機系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)，另外還介紹了相關一些列控子系統(tǒng)的基本功能。地面控制設備采用二乘二取二結構設計，車載主機采用雙機熱備系統(tǒng)，并研究了主用單元與備用單元的切換過程實現(xiàn)。 在可靠性結構設計的基礎上，

3、引入馬爾可夫過程建模方法，對不同的控制系統(tǒng)結構進行了可靠性分析。論文選擇Markov鏈模型對控制結構建模，主要原因是馬爾可夫可靠性模型是計算建立在時間函數(shù)之上不同狀態(tài)下的系統(tǒng)概率，模型中從一種狀態(tài)到另一種狀態(tài)的轉移代表了器件的失效和冗余性能。Markov模型與系統(tǒng)狀態(tài)的微分方程是等同的，因此與順序相關維修和冗余處理被一并考慮在內。馬爾可夫比較適合研究具有離散時間或離散狀態(tài)的狀態(tài)轉換的隨機過程，建模的方法簡單，算法容易仿真，并具有較高的精

4、度。本文研究了控制結構的Markov鏈模型一般分析方法，使用數(shù)學軟件Matlab對模型進行仿真，得出了不同控制結構的可靠性安全性指標，通過改變系統(tǒng)參數(shù)分析仿真結果的差異，對無線機車信號可靠性和安全性設計提供了途徑。 論文最后研究了無線機車信號系統(tǒng)的控制方式，包括自律輪詢注冊方式，三維控制算法的具體要求等，并研究了通過控制方法實現(xiàn)的系統(tǒng)故障安全措施。從而表明了無線機車信號系統(tǒng)的高可靠性與安全性適用于多種場合，大大提高行車效率，保障