一种三取二安全计算机系统的设计与实现

介绍一种用于铁路车载控制设备的三取二安全计算机系统。该计算机系统由3套相同的子系统构成，采用冗余容错技术并利用VxWorks实时操作系统和软件进行开发。三系冗余容错系统的特点是对单系故障具有屏蔽作用，体现在控制过程中就是控制的连续性和故障后的无缝切换，这是选择三系的主要动机。     

改进FlexRay总线的设计与实现

为保证FlexRay总线能更好地应用于列控系统的安全通信中,借鉴ARINC659的物理层对FlexRay总线进行了改进.针对改进的FlexRay总线,在FPGA上进行IP核的设计.并根据需求设计FPGA开发板,搭建硬件平台.通过对改进FlexRay总线仿真和硬件的符合性测试,验证了改进总线与设计的一致性.     

机车车载安全防护系统出厂测试设备的研制

为满足机车车载安全防护(6A)系统批量生产过程中的出厂测试要求,设计开发6A系统出厂测试设备。测试设备以工控计算机、NI(美国国家仪器公司)数控板卡和信号调理机箱为硬件核心,设计过程中充分考虑模块化和通用性设计,开发以PCI-6229为核心数控板卡+3U信号调理机箱的模块化通用测控系统,对数据库的访问方式采用LabSQL。     

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。     

DF7G型机车远程信息采集与故障诊断系统

青藏线DF7G型调车机车装用的远程机车信息采集与故障诊断系统,机箱内部采用模块化设计,通过车载微机和GPRS无线传输技术,实现远距离及时准确掌握机车牵引参数、故障情况和运行状态,为保证机车安全运行、技术管理和售后服务提供了方便。介绍该系统的组成和主要功能,分析各子系统的实现方法。     

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。     

适用于CTCS-3级安全计算机平台的SBP安全总线设计

为解决CTCS-3级的安全计算机平台内部通信总线不安全的问题,设计一种能够满足EN 50159中有关安全网络需求的总线.该总线具备硬件二乘二取二,能够将应用层数据分组打包,且对应用层数据添加CRC编码和校验,并且能检测点对点链路连接状态的主-从之间全双工的数据通信等多项通信功能和安全保障功能.能够解决车载平台内部安全通...     

车载计算机的研究与设计

车载计算机作为车辆微机控制中的重要环节,其自身安全性及可靠性至关重要。列车实际运行时,对于控制系统的可靠性与安全性有着严格要求。考虑到安全计算机高可靠性冗余容错的特点,研究设计列车车载冗余计算机时应着重研究拓展新的组成结构及工作原理。介绍了列车车载计算机运用场合;概述冗余技术之间比较、选择和应用,包括冗余模式、同步技术手段的设计和表决器的设计;提出硬件可靠性设计措施和软件设计思路与方法,探讨冗余容错的硬件实现技术方法及软件系统特点。     

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。     

电子化双线双向自动闭塞系统的设计与实现

介绍时速160 km以下,即CTCS-0、CTCS-1级自动闭塞系统的电子化研究与实现。系统主机采用二乘二取二计算机平台搭载VxWorks实时操作系统,保障系统的实时性和安全性;全电子执行模块用于现场设备的驱动和数据采集。区间控制软件采用模块化设计,以闭塞分区为单位可以根据不同的区间灵活组合。系统在硬件和软件设计上都遵循故障-安全原则。经测试,系统安全、可靠,可以在现场试点使用。     

基于CAN总线的磁悬浮车车载信息采集与诊断系统

为确保高速磁悬浮列车可靠运行,设计了基于CAN的车载诊断网络系统。它对车载设备诊断信息进行采集、分析和诊断,形成各车载设备的详细诊断信息,提供给地面人员和列车驾驶员参考。介绍了CAN总线技术及其特点,车载诊断网络系统的基本结构,基于CAN总线的车载诊断网络系统的硬件结构,完成了嵌入式环境WindowsCE下包含数据库的车载诊断网络系统的基本软件设计,并通过了试验室测试。     

基于测试的应答器车载设备安全分析方法研究

为了能够使自主研发的应答器车载设备系统达到欧洲铁路标准产品的要求。在应答器车载设备系统的研发过程中,需要严格依据欧洲铁路标准SUBSET-036的要求来进行研发,同时,为了保证产品在全生命周期内能够达到较高的安全完整性等级,在产品研发过程中,需要全面贯彻IEC62278和IEC62425中的安全需求,即基于风险的安全设计理念。采用HAZOP和FMECA识别风险并制定相应的风险减轻措施,在应答器设计时,将风险减轻措施作为应考虑的安全输入条件贯彻在设计中,以确保产品风险被控制在一个可接受的水平。最后选取4个安全需求功能的测试用例,经过反复多次的确认测试,其测试通过率均达到100%,证明其安全需求均在应答器车载设备系统设计中给以满足。最终的测试用例结果表明,该自主研发的应答器车载设备系统满足列车运行控制系统的安全完整性等级的运用要求。     

CRH1型动车组紧急制动安全回路分析

为进一步提高制动系统的安全性和可靠性,CRH1型动车组上设计了以"故障导向安全"为原则的紧急制动安全回路,将影响动车组安全运行的各种不安全因素串入紧急制动安全回路,使动车组在出现紧急情况时不依赖计算机系统的前提下能安全停车,为列车提供独立于计算机之外的安全保护,其缜密的设计理念在我国自主研发高速动车组制动机过程中值得借鉴。     

基于HDLC通信协议的CFSK板替代接口适配设计

CTCS3-300H型ATP车载设备安全计算机通过HDLC通信接口与外围子系统进行信息交互，具有成熟稳定的特点。CTCS2-200C型ATP车载设备的CFSK板通信接口为串口RS-422，为了使CTCS2-200C型ATP车载设备的CFSK板在CTCS3-300H型ATP车载设备中实现轨道电路读取功能，需要进行接口适配设计与开发。通过设计轨道电路子系统通信板卡 (简称:TCB板)实现串口RS-422和HDLC通信接口的转换功能，使得CFSK板适配CTCS3-300H型ATP车载设备安全计算机。     

基于故障注入的安全计算机通信总线测试方法研究

随着我国高速铁路的飞速发展,对列车安全性的要求日益提高。由于实际环境与测试环境有区别,某些特定场景靠故障注入的方式能够有效地发现设计上的缺陷。文章使用故障注入的测试方法对安全计算机内部通信总线进行故障注入测试,对通信总线内部的故障进行分析,提出了对通信总线物理层、链路层的软件故障注入方法,并实现了对通信总线的故障注入。     

铁路信号领域安全计算机的应用及发展

介绍铁路领域安全计算机的相关标准及安全计算机平台通用架构,以铁路信号领域安全计算机的应用为主题,总结安全计算机在计算机联锁、无线闭塞中心、车载系统的应用情况,研究安全计算机的应用现状和研究热点。研究表明,铁路信号领域安全计算机的研究热点主要集中在表决与同步的设计与实现、安全通信设计、安全评估算法、利用商用现成品和技术(COTS)部件和现场可编程门阵列(FPGA)实现安全需求等方面。     

轨道交通安全计算机的研究与设计

轨道交通信号系统的安全性直接影响到列车能否安全可靠并且高效地运行,为保证信号系统的安全性,必须对信号设备的安全计算机进行专门的选型与设计.对轨道交通系统中基于PowerQUICC处理器的信号设备安全计算机进行深入研究,在此基础上,在软硬件方面,设计与实现基于PowerQUICC Ⅱ的多模安全计算机原理样机,并进行功能性测试,为进一步开展信号设备安全计算机的研究奠定基础.     

基于在线一致性测试理论的CBTC车载ATO功能测试研究

自动列车驾驶系统(ATO)是CBTC系统的重要组成部分,验证测试其控制功能逻辑的正确性和安全性至关重要。介绍了ATO控制原理和功能,分析了CBTC中典型的两车追踪控制运行场景控制流程,得到了该场景下的列车运行安全需求。结合时间自动机理论,建立了包含列车动力学、车载ATO、ZC以及时钟控制器的两车追踪场景时间自动机网络模型,验证了模型中安全需求的正确性;基于一致性测试理论,定义了被测车载ATO软件与测试环境的可观测输入/输出接口,利用UPPAAL-TRON工具设计了被测车载ATO软件的一致性测试框架,并进行了一致性测试分析。在此基础上,采用变异测试,针对典型的车载ATO软件功能实现错误(错误的安全距离、静态限速、功能逻辑以及命令丢失等)进行了安全性验证。结论表明:该在线一致性测试方法能够及时发现车载ATO软件行为与规范模型的不一致,有效提升了车载ATO功能测试的检错能力。     

客车运行安全监控系统

客车运行安全监控系统(TCDS)包括车载安全监控系统、车地无线传输系统和地面联网应用系统3个子系统。车载安全监控系统实现车辆关键设备的监测,采用LonWorks工业现场总线作为实时通信网络,采用2级总线式网络结构。车地无线传输系统将监测报警信息实时传输到地面,选择GPRS作为传输实时信息的无线通信方式,采用无线局域网(WLAN)自动下载过程数据。地面联网应用系统采用远程联网分布数据库,数据传输平台采用JWMQ消息中间件,主要包括电子地图实时监控软件、专家系统软件,针对铁道部查询中心、铁路局监控中心、车辆段监测中心3级中心功能的不同,开发和配置相应的应用软件。TCDS系统经在13个铁路局及其管内车辆段安装和运用,系统运行良好。