基于DIMM-PC的双主控计轴系统的研究与实现

摘要

伴随着科技的飞速发展，我国对铁路建设的现代化程度越来越重视，尤其是在保证单线铁路行车安全方面最为突出。列车驶入或驶出轨道区段时会对轴数进行记录，计轴设备的工作原理就是基于对该记录结果进行比较，以此确定该轨道区段处于占用还是空闲状态。但是，传统计轴设备在抗干扰、多点使用性能、应用成本等方面存在较多问题，而且它的使用容易受到环境的影响。基于安全第一的作业特点，提出一种适用于我国的可靠的多点计轴系统的设计具有深远意义。 本文先对计轴系统进行需求分析，阐述了系统各基本功能。由于单机计轴系统的可靠度较低，而采用容错设计，计轴系统的可靠性则可得到保障，所以对系统进行总体设计，提出从冗余结构开始的全新的系统结构设计。本文提出一种针对铁路的1+1工作冗余和多版本程序设计冗余的双主控计轴系统。并在该设计的基础上，对容错系统的工作流程进行了详细的阐述。 其次，提出双主控计轴系统硬件设计方案。对不同硬件的安全性进行设计，以保证系统的可靠性，在此基础上给出系统的硬件方案：两套主机系统的配置相同，每套有自己独立的主机控制板、驱动板、采集板，两套系统的输出继电器采用并联方式连接，当系统表示占用/空闲时，两套系统继电器输出方式为“或/与”的关系，来实现系统的高可靠性。 然后，对计轴系统进行了软件的设计与开发，在软件方面进行安全性设计，保证系统的可靠性。为DIMM-PC嵌入式产品选择操作系统，并对系统进行结构化设计，同时详细阐述了系统开发的过程，实现了多点计轴，提高了系统的实用性。 最后，对计轴系统可靠性进行了理论分析，同时进行现场应用测试。在京广铁路干线的实际应用过程中获取了大量的数据，并依据该数据对系统进行可行性分析。经过实验和分析，证明系统可以达到列车计轴无差错的要求，应用效果良好。随着课题组对该系统的不断完善，计轴可靠性和实用性将进一步提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1论文研究的背景与意义

1.2计轴技术概述

1.2.1对电子计轴器及技术要求

1.2.2计轴技术研究现状

1.3论文研究的内容和组织结构

1.3.1论文研究的内容

1.3.2论文的组织结构

第2章DIMM-PC技术概述

2.1 DIMM-PC简介

2.2 DIMM-PC的接口规范

2.3 DIMM-PC的功能介绍

2.4 DIMM-PC开发过程与发展

2.5本章小结

第3章系统需求分析和总体设计

3.1系统需求分析

3.2双主控系统冗余设计

3.2.1容错技术及其分类

3.2.2冗余计轴系统模型

3.2.3冗余计轴系统功能描述

3.3系统总体结构设计

3.4系统工作流程

3.5本章小结

第4章系统硬件设计方案

4.1系统硬件概述

4.2系统硬件安全设计

4.2.1计轴点的安全设计

4.2.2主控的安全设计

4.2.3双CAN通信安全电路设计

4.2.4硬件冗余的安全型驱动电路

4.2.5硬件冗余的安全型采集电路

4.3系统硬件设计方案

4.3.1室外硬件设计

4.3.2室内硬件设计

4.3.3双主控系统的工作机制

4.4本章小结

第5章系统软件设计方案

5.1系统软件概述

5.2操作系统和编程开发工具的选取

5.2.1操作系统的选取

5.2.2操作系统的移植

5.2.3 PlatformBuilder内核定制过程

5.2.4操作系统下编程开发工具的选择

5.3系统结构化设计

5.4软件上的系统安全设计

5.4.1软件上的计轴设备安全设计

5.4.2软件上的输入输出安全设计

5.4.3软件上的网络通信安全设计

5.4.4软件上的其它抗干扰设计

5.5系统具体开发

5.5.1系统对象类的识别

5.5.2系统主要数据结构

5.5.3系统主要类的定义

5.5.4系统程序主流程图

5.5.5 Platform Builder中的主要定制工作

5.6本章小结

第6章系统的可靠性分析与现场应用测试

6.1可靠性概述

6.1.1基本概念

6.1.2模型技术

6.2计轴系统可靠性分析

6.2.1组合模型分析法

6.2.2马尔可夫模型分析法

6.3计轴系统的现场应用与测试分析

6.3.1计轴系统的现场应用

6.3.2计轴系统的测试分析

6.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢