轨道交通信号系统通用安全计算机内部时间同步的实现

介绍了目前轨道交通信号系统领域内3种通用的安全计算机架构(包括三取二安全架构和二乘二取二安全架构),分析了安全计算机内部处理对时间同步的需求。建立2种安全计算机内部同步模型,并针对这2种同步模型提出了相对应的时间同步方案。依据方案在实验室环境中对三取二安全计算机、二乘二取二安全计算机分别进行了内部时钟同步验证,结果表明本文所提出的2种同步方案,能够使安全计算机内部时间同步精度达到2 ms以内,满足目前轨道交通信号系统领域内绝大多数应用要求。     

一种二乘二取二安全计算机的设计与实现

结合列控系统车载设备需求,提出一种二乘二取二安全计算机的设计方案,并对主备通道选择、通道内双机同步、通道切换等关键算法进行了研究。经过实验室的功能测试和安全测试,该二乘二取二安全计算机能够满足实时性、安全性、可用性的需要。     

基于FlexRay总线的分布式车载安全计算机系统设计

传统的车载安全计算机一般采用较大的机箱设计,大型机箱不利于车载设备的灵活配置和功能扩展。为此,设计一种基于FlexRay总线的分布式车载安全计算机系统。采用两套小型机箱设计,单套机箱内部采用FlexRay总线组成二取二安全计算机;两套相同的二取二安全计算机通过FlexRay总线和切换模块连接,组成二乘二取二安全计算机系统。设计的安全计算机系统可以灵活配置,满足不同类型车辆的小型化需求,可为小型化的安全计算机设计提供参考。     

集中控制形式的计算机联锁系统冗余和切换技术研究

冗余和切换技术是计算机系统可靠性设计中常采用的一种技术。在区域集中控制方面,计算机联锁系统的典型应用包括区域联锁和远程控显。在基本计算机联锁系统的基础上,开发这两种典型的应用,重点是要设计好新增部分的冗余和切换。以采用高安全性和高可靠性的二乘二取二安全冗余结构的TYJL-ADX型计算机联锁为例,分析了2种应用的系统架构、硬件冗余设计,以及新增子系统的切换方式、故障情况下的切换设计和系统处理。     

DS6-60型计算机联锁系统的研究

DS6-60系统是满足"故障-安全"、采用二乘二取二冗余结构设计的计算机联锁系统。介绍DS6-60型计算机联锁系统的基本架构,详细阐述系统的主要设计原理。     

区域计算机联锁与站间安全信息传输一体化研究

基于DS6-60型二乘二取二计算机联锁系统,提出在同一通信网内实现区域计算机联锁和站间安全信息传输的一体化设计方案,并对设计方案的传输网络结构、网络接口和技术特点等进行分析。     

基于UPPAAL的二乘二取二逻辑建模与仿真

二乘二取二冗余结构以其高安全性和高可靠性特点,被广泛应用于核电、航空航天和铁路等安全关键领域。为验证二乘二取二冗余结构的核心逻辑,保证其高安全性和高可靠性的要求,对二乘二取二逻辑进行建模与验证。基于时间自动机理论,以列控车载ATP子系统二乘二取二冗余逻辑为研究对象,在分析工作原理的基础上,利用UPPAAL工具建立二乘二取二冗余逻辑的时间自动机模型,分别验证二乘、二取冗余逻辑的基本安全属性。根据验证后的软件逻辑模型,实现冗余逻辑仿真。模型构建与程序仿真的结果表明:车载ATP二乘二取二冗余逻辑结构具有高安全性与高可靠性。     

基于GMP算法的安全计算机高速通信的容错设计*

安全计算机普遍采用分布式冗余结构但未有相应的容错管理机制,文章采用基于时间触发机制的通信方式,提出基于GMP（Group Membership Protocol）算法的高速通信容错机制。在2乘2取2结构的安全计算机平台上对容错机制进行了验证,结果表明,该机制对安全计算机通信的容错性有明显的优化效果。     

计算机联锁系统二乘二取二容错结构分析

针对计算机联锁系统的二乘二取二容错结构,基于马尔可夫模型,将各单元的失效率划分为几个独立的分量,根据每部分失效率对结构的影响,利用计算机对系统的可靠性和安全性进行分析和仿真计算.结果表明,二乘二取二容错结构满足铁路联锁系统高可靠性和高安全性要求.     

基于ARINC659总线的互联互通ZC安全通信计算机平台的设计

为了更好地满足城市轨道交通互联互通对信号领域安全通信的要求,将具有数据吞吐量大、传输时间确定、故障隔离严格、容错性好等特点的ARINC659总线用于城市轨道交通信号控制系统领域。提出了一种基于ARINC659总线技术的二乘二取二安全通信计算机平台的方案,用以实现ZC平台的对外通信功能和安全通信协议运算功能。设计其软硬件结构、用户软件和总线间线程的通信序列,并对数据的冗余处理和安全协议运算等关键功能进行研究,以满足系统高安全性、高可靠性和高实时性通信的需求。     

轨道交通安全计算机可靠性分析

轨道交通安全计算机是保障轨道交通安全、可靠运营的核心技术装备。文章描述了轨道交通常用安全计算机架构,通过可靠性分析对其关键可靠性指标进行计算。在常用冗余架构的基础上提出一种改进的安全计算机架构,通过与目前常用架构的对比,改进的安全计算机架构可以大幅提升系统可靠性,可广泛应用于轨道交通安全性、可靠性苛求的系统/产品。同时文章描述的可靠性分析方法及结果可为其他安全计算机可靠性分析提供参考。     

计算机联锁软件基于测试的安全性评价基准研究

计算机联锁是一个典型的安全性苛求系统,它必须考虑许多防范致险因素造成影响的技术需求。同时,对可能引起不安全的各种软件缺陷应有效发现,并对软件的安全性给出公正准确和不引起争议的评价。系统的安全性测试是考察联锁软件安全性功能最周密的技术手段。在前期测试研究工作的基础上,本文系统地论述了基于测试的安全性评价基准问题。文章定义了某些新的概念,如不安全事项、防范致险元集合、扩充防范能力等。对安全性问题的不同分类基准作了形式化的描述。这些论述为进一步发展计算机联锁软件安全性测试及评价,改善计算机联锁质量管理提供了有用的理论依据。文章还对一些联锁软件测试实例进行了分析。     

一种提高安全计算机可靠性的内存检测设计

目前应用在嵌入式系统的各种内存检测方案,很难均衡地满足内存检测性能要求:比较高的检测覆盖率、比较低的硬件开销、比较高的检测速度.根据轨旁安全计算机的系统特性和安全性要求,提出了一种软硬件相结合的内存内建测试架构方案,利用硬件BIST方案来检测高层次内存故障和软件BIST方案来覆盖低层次内存故障.实际项目应用结果显示,该混合内存检测方案可以有效地减少硬件开销和降低检测时间,并提高内存故障检测覆盖率至99％,使系统能够满足高实时性、高安全性的要求.     

基于改进Dijkstra算法的进路搜索研究

进路搜索是计算机联锁的核心部分，其准确性及高效性对保证行车安全至关重要。建立铁路站场结构的有向图模型，将站场进路搜索问题转化为有向图的遍历问题；根据铁路站场简化图的特点，从数据存储结方式和队列结构2个方面改进传统Dijkstra算法，采用广度优先搜索方式，提出以最短路径为目标函数的进路搜索策略；编制仿真程序对该算法进行验证，结果表明:基于改进Dijkstra算法能够正确、高效地完成多种类别进路搜索。     

基于可重用框架的CTCS仿真车载DMI研究与实现

车载人机接口DMI(Driver-Machine Interface)介于列车司机和车载安全计算机之间,实时地完成两者之间的信息交互。DMI屏蔽车载系统复杂的内部结构,以便于理解的方式引导司机完成控制操作,才能充分发挥车载系统的作用,因此对于DMI的研究有着重要的意义。本文的研究重点是:当列控系统由CTCS-2升级换代至CTCS-3时,在不改变原有软件框架的前提下,实现对CTCS-3车载DMI的仿真。本文基于软件重用理论,针对上述问题提出了一种基于可重用框架的解决方案,并采用C++Builder 6.0进行了仿真DMI实现和框架可重用性验证,其结果表明,针对仿真DMI的研究,基于可重用框架的方法是一种能够避免重复劳动,利用已有资源,实现便捷开发的有效手段。     

调车机车监控记录系统的研究与试验

调车机车监控记录系统是计算机集成的控制系统,它通过对站场联锁等信息的采集,可将站场对调车机车的调车进路的开放、调车作业单、调车限制条件等信息通过无线信道传送到调车机车上,实现调车信号、调车进路及作业单等在机车上的实时显示,并结合列车监控装置实现对调车作业的安全防护控制和作业数据记录。调车机车监控系统是通过与既有监控设备结合,实现多渠道信息共享,最大限度地减少了重复设置设备,在系统控制时实现多重判别的故障安全控制系统。本文介绍了调车机车监控系统的系统组成及工作原理,系统对机车的安全防护方式。通过现场的试验及应用,证实了调车机车监控系统能够有效地防止调车作业中的冒进信号和超速造成的事故。     

用模拟仿真技术确定工程造价及工期

在工程造价和工期的确定中,采用传统的方法,工作既繁琐又沉重,并且其成果还缺乏说服力。对于工程新技术和新工艺的造价和工期的确定,造价工程师更是感到茫然不知所措。随着计算机功能的日益强大,工程设计变成了在计算机上的模拟仿真,施工作为设计方案的实现手段,无疑也能够在计算机上通过虚拟场景、模拟仿真的方法,得到工程造价和施工工期这2个重要指标。此文提出利用电子地图建模、工程数量验模的新方法来虚拟现实,然后通过模拟仿真的4个层次,根据人工和施工机械的能力,以质量、安全、环境标准为目标,以材料性能和施工工艺、工法为基础,操作者通过计算机模拟调配各种资源完成施工任务,从而模拟出特定工期下的造价和最优造价下的工期。该方法如果能够推广应用,将成为确定工程造价和工期的革命性方法。其最大的特点是可以在犹如真实的施工场景中,通过犹如真实的施工过程来确定工程造价和工期,从而为造价工程师提供更有效地确定造价和工期的手段。此文提出的方法还没有大规模应用于生产实践,有待进一步开发和研究,该方法完全成熟后,将使工程项目决策者和造价工程师摆脱死气沉沉的文件阅读和编制,变繁重的劳动为轻松愉快的游戏。     

安全距离长度对站前折返能力的影响分析

折返站是限制轨道交通线路运营能力的关键点,因此折返站的设置在地铁设计过程中至关重要。鉴于目前建设过程中车站尾部常常受到建设规模的制约,从信号系统设计的角度就站前折返安全距离长度对站前折返能力的影响进行分析。首先根据IEEE制定的CBTC系统安全制动模型,推导安全距离计算模型,根据计算模型得出安全距离缩短后对信号系统ATO控制列车运行的影响。其次,通过仿真模拟列车站前折返全过程,绘制折返时间图解,研究站前折返能力的受制因素,分析列车安全距离缩短后对折返时间间隔的影响。最后,从信号系统设计的角度提出在安全距离受限的情况下有效、合理的解决方案。     

量子计算机的研究与应用

介绍量子计算的最新研究方向,简述量子计算和量子信息技术在保密通信、量子算法、数据库搜索等重要领域的应用.分析量子计算机与经典计算机相比所具有的优点和目前制约量子计算机应用发展的主要因素,最后展望了其未来发展趋势.