以数据为中心的轨道交通安全计算机平台通信管理机制研究

在传统的轨道交通信号系统中,关键子系统都是基于总线通信的安全计算机平台实现的。该平台中,所有设备共享同一总线,通常需要实施多种措施并设计复杂的通信机制,不仅严重影响软件开发的效率和质量,同时,随着业务需求的增加,总线通信的性能瓶颈也日益显现。为此,文章提出一种以数据为中心的轨道交通安全计算机平台通信管理机制方案。该平台采用双网冗余架构,所有设备均通过以太网进行数据交换,采用发布-订阅的消息机制,实现了松散耦合,降低了系统开发的复杂度,显著提高了开发效率,改进了产品质量,并具有更高的带宽和更好的通信性能。试验表明,以数据为中心的安全计算机平台具有高吞吐量、低时延的特点,能够满足轨道交通信号系统应用对实时性和高性能的要求。

车载列车自动防护的二乘二取二安全计算机平台同步机制

二乘二取二冗余结构是车载列车自动防护(ATP)系统安全计算机的技术趋势。针对二乘二取二系统中的双机同步问题,采用公共外时钟为二取二双机提供参考时钟信号,并基于时钟漂移率有界模型对本地时钟进行漂移补偿,实现二取二双机的本地时钟同步。在此基础上,系统软件采用任务周期时序控制和双机通信的方式,同步顺序地处理输入、计算、输出等任务,在控制周期中的每个任务点进行同步处理,达到二取二双机的任务同步。采用软件算法和系间通信实现2种系统之间的周期同步。实验结果表明,该同步机制能够满足车载ATP二乘二取二安全计算机对同步技术的需求。

基于安全计算机平台的无线闭塞中心仿真研究

为了构建CTCS-3级列控系统仿真测试平台,进行了无线闭塞中心(RBC)仿真研究。针对无线闭塞中心的安全需求,提出安全计算机平台设计方法;通过深入分析CTCS-3级列控系统系统需求规范,掌握无线闭塞中心的功能需求;进行仿真RBC软件设计与实现。通过在仿真测试平台中实际应用表明,目前的仿真RBC能够完成应有的功能,并满足CTCS-3级列控系统仿真测试平台建设需求。

基于安全计算机平台的无线闭塞中心仿真研究刍议

本文主要对无线闭塞中心进行仿真研究,通过建立CTCS-3级列控系统仿真测试平台,实现安全计算机平台的设计。

铁路信号系统安全计算机平台配置工具软件设计

硬件配置工具软件是安全计算机平台生成硬件配置数据的工具软件,介绍了硬件配置工具的应用及软件设计方案。通过解析各硬件模块的配置文件得到其配置选项,由用户根据实际应用场景对各硬件模块进行虚拟组装和连接,并由用户对各硬件模块的可变参数进行设置,在用户完成实际应用场景模拟后,由软件生成与实际应用相符的硬件配置数据。

通用轨旁安全计算机平台设计

介绍了已通过第三方SIL4安全等级认证的通用轨旁安全计算机平台的系统架构、安全设计原则,并对其安全性进行了分析。该平台采用2乘2取2安全架构,模块化、通用性、易扩展的硬件,以及跨平台、统一性的软件进行设计。该安全平台已成功应用于基于通信的列车控制系统、列车自主运行系统、有轨电车信号系统等多个工程项目。实践证明,该安全平台完全符合轨道交通产品安全性、可靠性、可维护性、可用性这4个关键要素的技术要求。

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。

城市轨道交通轨旁安全计算机平台设计

为了满足城市轨道交通对于轨旁安全计算机平台的通用技术需求,介绍了一种安全计算机平台的总体架构、安全原理和设计实现。该平台综合采用了基于安全以太网总线的安全自律技术,完整的在线自检和双通道故障管理技术,以及基于可靠通信的双系切换技术,自主研发,已通过SIL4等级安全认证,并成功应用在基于通信的列车自动控制系统、列车自主运行系统、有轨电车信号系统等多个工程项目中。实际运行情况表明,该平台完全符合安全性,可靠性和多种信号系统通用性的技术需求。

安全计算机平台测试序列的生成与优化

基于模型检验的测试序列生成及优化方法,在描述符号模型检验原理和CTL(计算树逻辑,Computation Tree Logic)覆盖标准的基础上,通过分析测试序列的覆盖范围,证明了测试序列的覆盖完整性,并生成和优化了安全计算机平台测试序列.

iBase22-TSP型轨旁安全计算机平台

介绍一种2乘2取2架构的轨旁安全计算机平台iBase22-TSP,该平台为卡斯柯公司全自主研发并通过了SIL4级欧标认证,应用于城轨CBTC信号系统。描述其系统组成,软硬件架构以及2取2比较、冗余切换等相关安全原理;通过概述基于该安全计算机平台在城轨ZC/LC产品中的使用情况,展望该平台应用于其他安全产品中的前景。

基于相异编译器的安全计算机平台交叉编译环境设计

由于轨道交通信号系统具有安全苛责性要求,因此信号设备安全计算机平台双通道通常采用相异算法.介绍了几种编译环境的优缺点,通过构建基于CodeWarrior及GCC编译器的双通道交叉编译环境,实现了一个可适配不同上层应用软件的通用Makefile模板,达到简化开发环境、提高研发效率的目的.

铁路信号安全计算机平台镜像远程更新软件设计与实现

在安全计算机平台中,设计安全可靠的镜像远程在线更新软件,采用可变端口号TFTP协议,实现了下位机通信单元的远程通信和并行转发;结合IAP编程技术以及模式切换、内存缓冲、CRC校验等,实现了目标机板卡的镜像在线更新.目前具备该远程更新功能的安全计算机平台已在实际产品中得到验证和应用,更新速度快且便捷可靠.

安全计算机平台的主备切换板设计

介绍一种基于安全继电器的主备切换板。两个继电器前后节点互相串接实现互斥,不得同时吸起。当安全平台系间通信双通道均断开时,系统根据继电器状态信息进行切系操作,可防护安全平台潜在的双主风险。对主备切换板的硬件设计、软件设计和安全通信协议设计进行说明,其安全完整性等级达到SIL4级。

轨道交通安全计算机平台可靠性设计

本文描述了轨道交通信号系统安全计算机平台的可靠性设计,实现了安全计算机平台主备冗余功能,即当主系发生故障时,能够无缝切换到备系,使备系在规定的时间内完成切换和输出,从而使信号系统可以不间断工作.

轨道交通安全计算机平台通用维护模块设计

现有轨道交通安全计算机平台板卡监控模块存在通用性低、监控信息不全面和处理器资源消耗大等问题。对此,文章提出了一种轨道交通安全计算机平台通用维护模块设计思路。该通用维护模块是以GD32系列微控制器为核心搭建的小体积子板,其有专用的电路对安全计算机平台各个板卡主CPU的运行电压、复位信号和同步信号等进行监测,能够极大地降低安全计算机平台各个板卡监控电路的设计难度,且该通用维护模块的核心器件均能进行国产化替代。

三取二安全计算机平台测试软件设计

本文描述的测试软件是为测试三取二安全计算机平台功能的正确性和系统的可靠性而设计的一款专用测试工具。该工具用于测试三取二安全计算机平台的三取二功能、继电器的驱动和采集、UDP协议通信、串口协议通信、热备冗余功能、各板卡的实时工作状态显示、故障报警等。为了逐一测试这些功能,本文详细描述了工具的设计过程和设计方法,并配有流程图。该款工具具有一定的设计创新性,已经得到应用,达到了其设计目的,得到了第三方安全认证公司的认可,使三取二安全计算机平台顺利通过安全认证。

基于通信对象状态判断的二乘二取二安全计算机平台主备切换研究

铁路信号控制系统通常采用专用的二乘二取二安全计算机平台用于信息传输、逻辑运算及对象控制等功能。随着外部通信对象的种类与数量日益增多,现有的安全计算机平台主备切换方法可能存在故障发生时不切换或同一外部故障发生不必要切换等问题。提出一种基于通信对象的通信状态判断的二乘二取二安全计算机平台的主备切换方法。该方法首先定义倒机值和优先级等量化指标,设计倒机值计算公式;然后从建立通信、判断通信中断和计算通信正常个数等方面,分析主用系和备用系不同的判定依据;最后比较倒机值大小,决定是否进行主备切换,并在典型场景中对该方法进行实际应用验证。结果表明:基于通信对象状态判断的主备切换方法相较于板卡级和计算通信数量的主备切换方法,提高了系统的可用性,减少了非必要倒机等影响系统安全性的现象;所设计主备切换方法通过对不同通信方式、不同冗余结构和不同控制设备分类分析,可提高系统的可靠性和安全性。

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。

基于PC的新一代通用计算机安全技术平台

本文介绍了基于 PC 的新一代通用计算机安全技术平台——DS6-LockTrac 的技术特点和主要构成,重点提出了计算机安全技术平台设计的概念和新方法。

基于光通信的计算机半自动闭塞系统研究与实现

针对既有继电半自动闭塞系统存在的传输电缆老化、可维护性差等问题,提出计算机半自动闭塞系统技术升级方案。该系统采用2乘2取2安全计算机平台架构,实现主、备系间的安全切换;采用安全计算机技术替代既有继电器电路,实现闭塞区间办理功能;采用光纤通信替代以电平信号传输的站间闭塞信息,并通过RSSP-Ⅰ铁路信号安全通信协议保证站间交互数据的安全传输;系统具备维护机功能,可有效缩短故障延时。该系统已通过各项安全性检测,并在实际站场应用,具有良好的稳定性和可维护性。