基于通用计算机的2乘2取2安全架构研究与实现

嵌入式安全平台存在硬件开发成本高、运算性能提升难、升级适配工作量大等限制。为此,研究基于通用计算机的2乘2取2安全架构,设计通用安全平台数据交互机制,实现系内、系间不同计算机之间的数据交互比较逻辑;系统内各计算机之间进行周期性时间校准,实现系统时钟的同步校准,保证2乘2取2机制长时间的稳定运行,构建满足SIL4安全等级的铁路信号通用安全平台。

新型二取二结构的25Hz微电子相敏接收器数据处理方法研究

介绍了新型二取二结构的25Hz相敏轨道电路接收器,分别采用函数相关性法和傅里叶变换法对受端轨道电压信号和局部电源信号进行数字信号处理,并对二者的输出信号进行动态与门判决,再输出驱动后级执行轨道继电器的控制信号,从而提高接收器的安全性和抗干扰能力。

STM32的二乘二取二的光通信系统设计

以轨道交通系统安全为背景,为了提高轨道交通传输系统的安全性和可靠性,在现有嵌入式冗余结构的研究与分析上,提出一种基于STM32的二乘二取二系统设计的光通信站间安全信息传输设备,并阐述了该设计在光通信传输设备位置及作用、系统设计以及芯片的选择。

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。

飞控系统余度信号奇异故障处理策略研究

飞机机翼、操纵面的对称性设计,决定了飞控系统传感器、计算机和舵机等部件在飞机上分布式对称安装并选择偶数n余度的体系架构。余度部件生产关系的平衡分工,不同厂家设计、制造的差异,不可避免地出现“两派对立”的偶数分离和“互不认可”的奇异故障。本文提出了中位数表决、变化量记忆、余度重构等基础理论,给出了极端信号大概率故障判据,研究论证了这些基础理论和判据的科学原理。为四余度信号“2∶2不确定故障、1∶1∶1∶1多故障”、三余度信号1∶1∶1多故障和二余度信号1∶1故障,提供了有效的表决监控方案。

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。

基于二乘二取二的全电子计算机联锁系统

基于二乘二取二的铁路车站全电子计算机联锁系统由人机接口、二乘二取二联锁计算机、全电子执行系统3部分组成。人机接口由监控机、维修监测机组成。二乘二取二联锁计算机由2套联锁主机、冗余光纤网络和冗余热备的实时通信单元3部分组成。CPU主板由2路独立的CPU处理器、总线硬件比较控制器、硬件自检控制器、硬件同步控制器、I/F控制部件、全局冗余时钟和光纤通信接口组成。通过采取硬件同步控制器、总线硬件比较控制器和软件时间点同步相结合的方式实现1种新的同步机制。全电子执行系统由道岔模块、信号模块、轨道模块和其他接口模块等全电子执行单元构成。全电子执行单元均采用"二取二"与逻辑控制结构,具有过流保护功能,实现了信号的控制、监测、监督一体化。该系统已在铁路车站投入应用,运行稳定、可靠。

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。

基于动态故障树的计算机联锁系统可靠性及性能分析研究

国内外关于动态冗余结构系统可靠性分析问题的主要方法是马尔科夫模型,然而,对于二乘二取二的相对复杂的冗余系统,使用马尔科夫模型进行分析时,其状态空间的规模与双机热备系统相比具有较大增长,致使其建模过程及求解过程十分繁琐。本文旨在使用动态故障树方法对二乘二取二系统的可靠性分析进行建模与求解,同时通过可靠性和安全性曲线,与双机热备系统的相关性能进行比较,得出二乘二取二结构的计算机联锁系统的性能更为优良,适宜在铁路推广与应用。

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。

列车自动防护系统安全计算机可靠性与安全性分析

比较双机热备、三取二、二乘二取二等冗余结构构成的系统的可靠性和安全性,剖析了某引进高速动车组的自动防护系统的安全计算机系统的冗余结构,结果表明其采用二乘二取二冗余结构在可靠性特别是安全性方面具有突出的技术优势和特点。

轨道交通安全计算机中倒机单元的设计

安全计算机被广泛应用于轨道交通信号系统中,其中倒机单元有效提高了安全计算机的可靠性。研究了二乘二取二安全计算机结构,介绍了基于通信的倒机方式,制定了安全通信协议。该方式硬件上利用FPGA实现,使整个设计紧凑、灵活、稳定且高速;软件上,讨论了主备状态的确定,分析了倒机基本原则和单系的状态转移。具有该倒机方式的安全计算机,已在多种轨道交通信号系统中得到了应用,应用结果表明,本方案切实可用,能够满足系统高可靠性的要求。

计算机联锁系统二乘二取二结构的可靠性和安全性分析

安全关键系统常用可靠性和安全性来衡量优劣,多模冗余是一种重要的提升此类性能的设计。本文通过使用PRISM工具,建立运算模块、表决模块和选择模块失效率和诊断覆盖率的5种组合,得出各因素对二乘二取二结构的可靠性和安全性的影响程度,并对不同结构的可靠性和安全性进行了对比分析,结果显示二乘二取二比其他2种结构更能满足安全关键系统的要求。

二乘二取二与双机热备计算机联锁系统性能比较

计算机联锁系统是铁路信号的重要基础设备。随着铁路信号技术的更新换代,近年来二乘二取二和双机热备成为我国铁路联锁系统的2种主流制式。从系统的实际应用出发,利用马尔可夫模型,充分考虑了故障覆盖率、维修率等因素的影响,对系统的可靠性与安全性进行了深入分析;通过MTTF值和可靠度、安全度曲线比较了2种系统的性能。论文分析结果对计算机联锁系统的应用与推广具有切实的指导意义。

适用于高速铁路的TYJL-ADX型联锁系统的研究与实现

通过对既有TYJL-ADX型计算机联锁系统的分析、结合中国高速铁路对联锁系统的技术需求,说明了在原系统的基础上开发适用于高速铁路的联锁系统的必要性,详细阐述了具体的实现原则及方法,新系统的结构、主要功能,最后总结了新系统的实际应用情况。

TYJL-ADX型二乘二取二计算机联锁系统

详细介绍TYJL-ADX型二乘二取二计算机联锁系统的构成、系统特点、系统原理以及脱机测试方案等技术。

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。

基于通用计算机多线程技术的二乘二取二平台的研究与实现

对现有的二乘二取二模式进行了研究和分析,为设计和实现基于通用计算机的任务同步二乘二取二计算平台提供了参考;

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。