文档介绍：北京交通大学
硕士学位论文
基于通信的列车控制(CBTC)系统中安全计算机的研究与开发
姓名:王猛
申请学位级别:硕士
专业:交通信息工程及控制
指导教师:宁滨
20061201
中文摘要作为基于通信的列车控制系统中保证故障安全的安全计算机系统,其所输出的数据信息的安全性对于整个列车安全运行至关重要,因此既要满足故障安全特性又要保证具有较高的可靠性和安全性。随着计算机行业的迅速发展,安全计算机系统的研究也逐渐深入。本文分析了现有容错计算机系统的结构特点,深入研究了二乘二取二安全计算机的系统结构,提出了一种基于构方案;研究了系统的二取二及二乘二技术的软硬件实现方法,提出了软件实现方案;另外还研究了系统内各个模块间的通信模式并给出了实现方法。本文在最后还对本系统进行了动态故障树分析,计算出了本系统的故障发生率。本课题是对我国铁道信号设备安全计算机技术的一个探索,具有深刻的现实意义;并且对二乘二取二安全计算机系统的动态故障极分析也将为安全计算机系统的深入研究提供一定理论依据。关键词:安全计算机;二乘二取二;动态故障树;故障率銮盈堂亟±堂焦论塞主煎垂摘要:┯ι唐的二乘二取二安全计算机系统的结韭盔
.:琣,琣瓵.:甀,.,瓵..;籨;
致谢本论文的工作是在我的导师宁滨教授的悉心指导下完成的,宁滨教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来宁滨唐涛教授悉心指导我们完成了实验室的科研工作,在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助,在此向唐涛老师表示衷心的谢意。马连川副教授和郜春海副教授以及实验室的刘波老师对于我的科研工作和论在实验室工作及撰写论文期间,实验室里的诸位同学对我论文中的研究工作都给予了热情帮助,在此向他们表达我的感激之情。最后感谢我的父亲,母亲,还有我的姐姐,他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。老师对我的关心和指导。文都提出了许多的宝贵意见,在此表示衷心的感谢。
攀选题的目的和意义计算机的应用日趋广泛,加深了社会和经济对计算机的依赖,计算机故障时们的生命安全、大宗财产的损失和严重的环境破坏等。它们的可靠性以及一旦发生故障时的安全性,更加受到大众的关注。保障列车运行安全的铁路信号设备和系统即是这样的系统,一旦发生故障,就有可能产生列车脱轨,冲撞等重大事故,所以一定要保证设备在发生故障时停靠在安全侧,即需要满足故障安全原则。目前广泛采用工业计算机完成信号设备的控制和运算等功能,这就需要对计算机的故障安全技术进行研究【浚窗踩ḿ扑慊际酢传统的固定闭塞一般采用拇浞绞剑ü斓赖缏放斜鸨杖智加们况,并传输信息码,需要大量的轨旁设备,维护工作量较大。基于通信的列车控蜃鰿系统独立于轨道电路,采用高精度的列车定位和连续,高速,双向的数据通信,通过车载和地面安全设备实现对列车的控制。实现列车与轨旁设备实时双向通信且信息量大,改变了以往列车运行时信息只能由轨旁设备向车上传递,信息量少的缺点。采用无线通信可以达到连续通信的目的,能够提供连续的列车安全间隔保证和超速防护,在列车控制中具有更好的精确性和更大的灵活性;采用统一的标准协议后易于实现联通联运。而且,可以根据列车的实际速度和相对速度来调整闭塞分区的长度,尽可能的缩翟诵屑涓簦岣吡诵谐得芏取际醴⒃从谂分蘖橇谐控制系统,经过多年的发展得到了长足的发展,包括阿尔卡特,西门子,阿尔斯通等多家列车安全系统设备提供商均开发出了自己的系统。系统一般包炫陨璞竁,车载控制器萃ㄐ畔低矰等。其中和酉低车挠τ萌砑夹枰4罱ㄔ诎踩ḿ扑慊教ㄖ稀应用程序中,经过保证安全的计算后再将控制列车的下一步运行。安全计算机的发展对相关安全苛求系统有着很深的影响,随着行业的快速常会给人们的生活带来不便,甚至不安。特别是一些系统,其行为直接关系到人制括列车自动监控系统,数据库存储单元蚩刂破鱖扑慊K鳦中所有列车的将列车所在位置和速度等信息发到安全计算机平台之上的发往,詄
安全计算机的研究情况发展,计算机的性能有了很大的发展,如何利用通用工业控制用计算机设计出具备高可靠性,高可用性,高安全性和高可维修性的安全计算机系统已经成为一个很重要的课题。双机热备系统是用单机来保证安全,采用故障切换技术柬提高系统的可靠性。而三取二系统是采用故障屏蔽技术来保证系统的安全和提高系统的可靠性。在满足安全性和可靠性的前提下,用户更关心的是系统的可维护性和可干扰能力,而三取二系统具有较高的安全性和可靠性。因此,把故障切换技术与故障屏蔽技术结合起来,提出一套能够实现高安全性、可靠性、可维护性和可用性的二乘二取二安全计算机系统设计方案,并对其安全性和可靠性进行理论研究并就其技术问题进行深入研究是本课题研究的目的。本课题是对我国铁道信号设备安全计算机技术的一个探索,具有深刻的现实意义;并且对