计算机联锁系统冗余结构的设计

摘要

计算机联锁（computer interlocking）是以计算机技术为核心，采用通信技术、可靠性与容错技术以及“故障——安全”技术实现铁路车站联锁要求的实时控制系统，也是行车安全实现可靠安全控制的关键。随着电子信息技术和网络技术的发展，控制铁路信号的计算机联锁系统向高冗余结构和集成化方向发展。
　　本文根据轨道交通线路的实际情况，分析研究计算机联锁系统及其冗余结构，设计二乘二取二冗余结构的计算机联锁系统，并在轨道交通线路部分路段进行测试，系统可用度达到了99.9999998％。本文的主要研究工作如下：
　　（1）对影响系统安全性和可靠性的系统结构进行深入分析，论述了有效提高系统可靠性的技术手段，重点研究了应用硬件冗余和软件冗余技术提高系统可靠性和安全性的技术手段；
　　（2）运用马尔科夫模型对不同冗余结构的计算机联锁控制系统建立系统状态转换图，研究几种冗余结构的计算机联锁系统的失效率、故障检测覆盖率等参数，及其对系统安全性、可靠性的影响，仿真证明二乘二取二计算机联锁控制系统具有更高的安全性。
　　（3）设计二乘二取二冗余结构的计算机联锁系统，从硬件结构、网络冗余结构和软件结构三方面给出设计模型。
　　（4）在轨道交通线路部分路段，测试本文设计的二乘二取二冗余结构计算机联锁系统，采用模拟软件和仿真测试接口进行了系统测试。
　　经过静态和动态测试，各项测试结果均能满足联锁系统的各项要求，与进路表一致，系统已投入于轨道交通运营中。

目录

声明

第一章 前 言

1.1 绪论

1.2 课题研究背景及意义

1.3 国内外研究现状

1.4 论文主要内容和结构安排

第二章 计算机联锁系统及其冗余结构分析

2.1 计算机联锁系统结构

2.2 计算机联锁系统冗余结构分析

2.3 冗余结构的安全性和可靠性评价

2.4 本章小结

第三章 基于Markov的冗余结构可靠性和安全性分析

3.1 马尔可夫算法概述

3.2 双机热备系统的可靠性和安全性分析

3.3 三取二系统的可靠性和安全性分析

3.4 二乘二取二系统的可靠性和安全性分析

3.5 Matlab仿真分析

3.6 本章小结

第四章 二乘二取二联锁系统的设计

4.1 系统硬件结构的设计

4.2 系统网络结构的设计

4.3 系统软件结构的设计

第五章 二乘二取二冗余结构的联锁系统测试及功能验证

5.1 测试方法

5.2 功能测试

5.3 测试分析

5.4 本章小结

第六章 结 论

参考文献

致谢