TDY型欧标应答器安全分析与设计方法探讨

在研发TDY型应答器产品过程中,遵照欧洲铁路标准SUBSET-036的要求开展工作,实现了自主研发的应答器产品与欧洲标准产品的通用。同时,为确保产品具备较高的安全完整性等级,在产品研发过程中贯彻EN 50126和EN 50129中的安全要求,即基于风险的安全设计理念,采用HAZOP和FMEA这2种铁路行业最常用的风险分析工具,确保产品风险被控制在一个可接受的水平,满足SIL4等级列车运行控制系统的运用要求。     

基于IEC61508标准的车载信号设备R.A.M.S改善措施

车载信号设备是保证列车运行安全的重要装备。为此,基于IEC61508标准,提出了从改善车载信号设备系统环境、运营环境、维修环境等方面,提高车载信号设备R.A.M.S的措施,以使车载信号设备的安全完整性等级达到SIL4级的要求,确保列车运行的安全。     

基于IEC61375-2-3标准的安全数据传输协议设计及测试方法研究

欧洲列车控制系统(ETCS)车载设备通过总线/网络接口与列车控制与管理系统(TCMS)交互信息。对于具有安全性需求的ETCS车载设备列车接口,该接口除了满足实时性、可靠性要求以外,还要实现数据传输的安全性。在详细研究IEC61375-2-3标准中的安全措施基础上,设计、实现了安全数据传输协议,并通过搭建协议测试平台以故障注入方式实现协议的测试。旨在为ETCS车载设备的列车安全通信接口设计、研发、测试以及工程应用提供借鉴。     

功能安全与微控制器自诊断技术的研究

国际标准IEC61508提出通过使用安全相关系统来避免和降低风险的要求,为达到定义的安全完整性等级,既可以使用高可靠性的硬件达到较低的失效率,也可以通过全面的测试技术将可能的失效诊断出来.可编程电子安全相关系统的诊断技术主要包括基于IEC61508的微控制器的在线自测试,这些测试设备包括CPU、可变和不可变存储器等部件,要满足IEC61508的要求,测试程序可作为安全软件库集成到用户程序当中.     

高速铁路有源应答器C口测试技术

随着列车运行速度的不断提高,仅依靠轨道电路为主的信号系统已无法满足列车安全高速行驶的要求,通过应答器向列控车载设备提供大量固定信息和可变信息成为有效解决方式.应答器的性能是影响列车控制系统的关键,其测试技术的研究已成为铁路行业的重要课题之一.介绍应答器的工作原理及地面电子单元（LEU）的设计结构,重点研究有源应答器与LEU传输技术的测试技术.     

高速铁路动车段试车线列控系统设计方案研究

在目前尚未制订高速铁路动车段试车线列控系统技术标准的情况下,研究分析我国高速铁路动车段试车线动车组列控车载设备的测试需求,针对车载设备主要功能(包括列控模式切换、列控等级转换、临时限速、车载与RBC仿真系统建立连接和无线通信会话、RBC切换、轨道电路信息接收、应答器信息接收、自动过分相、测速测距、常用制动、紧急制动等)进行测试流程及试车场景设计,在此基础上研究试车线列控系统设备组成,提出高速铁路动车段试车线列控系统设计方案,达到动车组在试车线上往返运行一次即可实现对列控车载设备性能全面测试的目标。     

一种全覆盖的列控车载系统测试用例自动生成算法研究

列控车载系统是保证列车行车安全的重要装备,是典型的安全苛求系统。测试用例生成是测试车载系统功能的关键和基础。根据车载系统的特点,本文利用时间自动机建模工具UPPAAL,对车载系统模式转换的规范建立DRB-TE自动机网络模型,并指出车载系统模型的非确定性会导致模式转换测试用例不能达到全覆盖。针对该问题设计一种能够满足全状态、全变迁覆盖准则测试用例的生成算法,利用实时系统测试用例自动生成工具CoVer生成模式转换测试用例套,从而实现自动生成覆盖全部车载模式转换规范的测试用例,同时提高了测试用例的生成效率和重用性。     

基于自主基础软件的轨道交通安全计算机平台

针对目前我国缺乏符合功能安全完整性等级SIL3的高安全嵌入式实时操作系统产品、自主的安全计算机平台和控制器核心产品这一问题,介绍了安全计算机平台架构的设计,以及应用于安全计算机平台的自主研制的操作系统。介绍了对安全中间件的安全协议、自检测技术和接口设计。测试结果表明,基于自主操作系统的轨道交通安全计算机平台符合功能安全完整性等级要求。     

CTCS 3级车载设备仿真测试平台的研究

基于我国铁路发展需求,铁路部门提出发展适于我国国情的CTCS(列车运行控制系统)的策略.CTCS 3级仿真系统中车载设备主要由9个模块组成,其中包括核心模块、人机接口(MMI)、无线传输模块(RTM)、应答器传输模块(BTM)、输出模块、输入模块、测速模块、运行管理记录单元和设备维护记录单元.车载设备与其外部的列车运行仿真器、RBC(无线闭塞中心)、应答器等构成完整的CTCS3级仿真测试平台.以C++ Builder 6.0为开发平台设计和实现CTCS 3级车载设备核心功能,其中包括最严格速度曲线和动态速度曲线的计算、列车动态速度监督等功能.     

列车高速运行条件下应答器车载测试设备关键技术

为了对我国高速铁路广泛采用的应答器进行在线测试,采用射频、数字信号处理、频谱分析、虚拟测量仪器设计技术和方法,研究开发应答器车载测试设备的关键技术。应答器车载测试设备采用高效的功率放大电路以及低噪声系数的低噪声放大器,并对接收和发送信号的滤波器进行了优化设计,以保证进入模数转换器的模拟信号高保真和高可靠性;使用5MHz的高精度模数转换器和数字低通滤波器,消除对A1接口的干扰信号;利用高速DDR2芯片构建先入先出存储管理模块,实现对滤波后信号的缓存,并通过高速光纤和以太网将采样信号的数据发送给工控计算机;在工控计算机上利用软件开发出了虚拟示波器、虚拟频谱仪、虚拟场强仪、虚拟误码率分析仪等。该应答器车载测试设备已经在国内铁路进行了动态测试,为在线正确检测和定性、定量综合评判应答器的性能提供重要的技术支持。     

ETCS列控系统进路适应性功能研究

在ETCS列控系统中,列车跨区域或跨国家运行时,列车可能与前方线路支持的装载限界、牵引系统、轴重类别不适应,需要车载设备对进路适应性进行监控.地面设备向车载设备提供列车前方的进路适应性数据,车载设备监控列车是否适应前方的线路,并进行安全防护,保证列车运行安全.介绍进路适应性的基本概念,阐述车载设备监控进路适应性数据的基...     

信号系统车载设备的安全完整度及安全评估

文章系统地介绍了安全完整度的定义及实现过程,包括危险识别、风险分析、危险控制、安全完整度等级和安全完整度需求的分配和实现,并介绍了安全评估的基本要求和过程以及在信号系统车载设备的应用实例。     

CTCS-3级列控车载设备实验室互联互通测试方法

研究CTCS-3级列控系统互联互通的实际需求,确定车载设备互联互通测试的基本原则;然后针对适用于CTCS-3级车载设备互联互通测试的体系和方法进行研究,分析了CTCS-3级列控系统车载设备互联互通测试平台的结构及功能划分。研究实际开展的车载设备互联互通测试工作,介绍车载设备互联互通测试序列的生成方法,互联互通测试执行的过程,最后对互联互通测试的结果进行总结,提出车载设备互联互通测试结果的管理方法。     

基于纯国产信号设备的京津城际延伸线CTCS-3D级列控系统方案介绍

针对京津城际延伸线工程,提出一种基于纯国产信号设备的CTCS-3D级列控系统方案。为了满足与京津城际铁路的互联互通,该方案以国产客专CTCS-2级地面列控系统为基础,对其进行适应性改造,以同时满足ETCS-1级车载设备和CTCS-2车载设备的控车需求。从总体技术框架、联锁与室外信号机、列控中心与LEU、调度台与临时限速、应答器组及报文以及落物防护等方面对该方案进行了介绍。     

高速铁路长大下坡道地段信号系统研究与应用

为了解决宝兰高铁隧道密集、连续长大下坡道引起的动车组限速问题,限速地段影响运行追踪间隔时分和轨道区段增多引起区间应答器报文溢出等问题,有必要对长大隧道密集地段连续长大坡道下信号系统的适应性问题进行研究。结合工程实践,通过理论计算和技术参数试验验证等方法,对连续长大下坡道动车组列车不限速场景下列车追踪间隔是否满足要求进行分析计算,对200C、200H、300S、300H和300T车载设备技术参数进行符合性验证,针对部分车载设备制动距离的情况,通过调整闭塞分区长度、优化列控车载设备参数和"加密"区间无源应答器布置等措施,有效解决了动车组限速和区间无源应答器组报文溢出问题,提高了行车效率,降低了维护成本。     

关于大号码道岔的车载设备处理逻辑研究

列控系统中的大号码道岔是指侧向通过允许速度大于80 km/h的道岔,CTCS-2级列控系统以应答器大号码道岔信息[CTCS-4]包对其进行描述。现CTCS-2级车载设备规范对大号码道岔处理的规定较为简略,CTCS-3级车载设备规范则未规定CTCS-2等级控车对大号码道岔的处理逻辑。通过一例特殊地面设计发现,当连续大号码道岔之间存在信号机时,虽然各车载设备的处理方式均符合规范,但表现各不相同,可能对铁路运输产生不利影响,因此有必要对车载设备处理大号码道岔的逻辑进行研究。结合列控中心、应答器等地面设备的规范条文,对大号码道岔的防护责任进行分析,明确车载设备的职责,对车载设备规范提出修改建议。研究结果表明:(1)当收到UUS且大号码道岔信息包有效时,车载设备计算的行车许可终点应为应答器给出的进路数据终点;(2)当不能确认大号码道岔信息包的发送检查条件包括道岔前方线路允许速度时,车载设备应判断信号机与大号码道岔位置的一致性。     

全自动运行系统风险分析技术研究

为了保证城市轨道交通全自动运行(fully automatic operation,FAO)系统整体运行的安全性,提出从FAO的整体系统层面进行安全风险分析的一种技术方法,可以全面识别FAO系统设计的风险。该方法首先运用对比IEC 62267标准差异分析的手段,确定初步危险清单,然后对4类情景要素进行危险情景融合,以便分析每个特定的具象化危害场景,并以此为基础通过半定量的SIL分配技术为各子系统分配定量的安全指标,以便量化其安全需求。考虑到FAO系统场景子系统间交互的复杂性,在分析中运用系统理论过程分析(systems-theoretic processes analysis,STPA)方法进行运营场景危害分析。本方法为FAO系统的各个核心子系统、设备、接口、运维人员、建设单位提出相应的功能安全需求、技术安全需求和运营安全需求。为后续不同工程项目开展FAO大系统层风险分析提供一定的参考价值。     

基于GNSS的虚拟应答器研究

Galileo系统的加入使全球导航定位系统GNSS的可靠性、安全性进一步加强.应答器是ETCS中采用的主要定位设备,但设备成本和维护费用较高是其主要不足.基于GNSS的虚拟应答器可以减少实际应答器在铁路上的铺设,明显减低设备成本和维护费用,并且可以准确的提供列车连续定位信息,增加系统定位的准确性.本文根据我国列车定位发展的需要,提出采用GNSS实现虚拟应答器(Virtual Balise)用于列车定位;文章重点介绍了虚拟应答器的概念、组成和软件系统的实现,采用全球卫星导航定位技术和地图匹配技术,应用专用铁路电子地图和一定的算法设计,通过车载系统软件处理来实现查询应答器功能;软件经青藏线数据测试,能准确捕获前方虚拟应答器信息实现虚拟应答器用于列车定位功能.