面向城轨信号系统的安全计算机设计

【摘要】当前城市规模越来越大,城市人口越来越多,城市轨道交通的压力越来越大。为了进一步提高列车运行速度和线路运营效率,基于通讯的列车控制系统(CommunicationBasedTrainControlSystem,CBTC)成为城市轨道交通的主要发展趋势。而作为CBTC系统核心的安全计算机的性能直接关系到整个系统的性能。CBTC系统作为安全关键系统,一旦系统发生故障,不仅会造成经济损失,而且会危及人身安全。因此对安全计算机的安全性和可靠性提出了很高的要求。而不断增大的交通压力,则对安全计算机的处理能力提出了更高的要求。本文提出了一种新的二乘二取二安全计算机架构,在保证其安全性与可靠性的前提下,提供优异的系统性能,以满足城轨信号系统的需求。首先,本文介绍了城市轨道交通领域中与安全计算机相关的国内外标准,分析了安全计算机安全性与可靠性的需求。其次,本文介绍了安全计算机常用的设计手段：容错技术和避错技术、故障-安全技术,并对“双机热备”、“三取二”和“二乘二取二”三种安全计算机结构的性能优劣进行对比,确定了将“二乘二取二”作为本文中安全计算机的总体结构。再次,在二乘二取二结构的基础上对安全计算机进行总体架构的设计,确定了系统内总线通信的方式,并分析得到了系统的优点。然后对系统进行了模块化的划分,并对系统各个模块的实现进行了详细的介绍。最后,使用Isograph公司的可靠性分析软件对安全计算机的可靠性和安全性进行分析,证明系统的可靠性与安全性满足城轨信号系统的需求；接着对安全计算机的主要功能进行测试,并使用仿真平台对它的性能进行测试,证明新的安全计算机的优异的性能。本文中给出了一种新型二乘二取二安全计算机的详细设计方案,并通过测试论证了该系统的优异性,对安全计算机开发设计人员有良好的借鉴意义。
【作者】邵琪凯；
【导师】黄海；陈祥献；
【作者基本信息】浙江大学，仪器仪表工程，2014，硕士
【关键词】安全计算机；二乘二取二；故障安全；轨道交通；

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