车地协同联锁模式下的分布式联锁计算机系统研究

摘要

计算机联锁系统作为保障站内行车安全、提高运输效率的关键设备，经过长期发展已经日臻成熟。但是，存在轨旁设备数量多、工程施工量大、改造成本高等缺点。
　　随着无线通信、计算机网络和卫星定位等新兴技术的发展，构建一种新型的联锁计算机系统解决上述问题成为了可能。近年来，相关学者提出了一种车地协同的联锁模式，简化了系统结构，降低了构建成本和改造难度。
　　本文首先分析了车地协同联锁模式下分布式联锁计算机系统的功能需求，提出了一种分布式联锁计算机系统方案，在此基础上，完成了原理样机系统的硬件和软件设计，并进行了系统单元的安全性可靠性分析，最后搭建了仿真测试环境，验证了系统的有效性。论文主要工作如下:
　　首先，针对车地协同联锁模式，分析了联锁系统对计算机支撑平台的功能需求，在此基础上，提出一种车地协同联锁的分布式计算机系统架构。
　　其次，基于上述架构，设计了分布式计算机系统通信网络的拓扑结构，并基于多种群遗传算法完成了通信网络方案的优化，提高了通信网络的性能。
　　第三，完成了车地协同联锁单元方案设计，在此基础上，设计了轨旁道岔联锁单元和信号与区段联锁单元的硬件，基于既有研究成果，完成了车载联锁单元的核心硬件架构以及仿真软件设计。
　　第四，建立了联锁单元的Markov模型，并借助可靠性预计手册，分析了联锁单元的安全性与可靠性。
　　最后，针对局部站场，搭建了车地协同联锁模式下的分布式联锁计算机系统原理样机及仿真测试环境，并针对典型联锁功能进行了测试，验证了系统的有效性。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 课题研究背景

1．2 应用与研究现状

1．3 本文主要研究内容

2 车地协同联锁模式下分布式联锁计算机系统总体设计

2．1 车地协同联锁模式下的分布式联锁计算机系统架构设计

2．2 分布式联锁计算机系统通信网络设计

2．2．1 通信网络拓扑结构设计

2．2．2 双星型通信网络中心节点优化设计

2．2．3 分布式联锁计算机系统联锁单元接入网络策略

2．3 联锁控制单元方案

2．3．1 道岔控制单元方案

2．3．2 信号显示与区段逻辑联锁单元方案

2．3．3 车载联锁单元方案

2．4 小结

3 车地协同联锁模式下分布式联锁单元设计及性能分析

3．1 道岔控制单元设计

3．1．1 道岔控制单元硬件需求分析

3．1．2 道岔控制单元硬件设计

3．2 信号与区段联锁单元设计

3．2．1 信号与区段联锁单元硬件需求分析

3．2．2 信号与区段联锁单元硬件设计

3．3 车载联锁单元设计

3．3．1 车载联锁单元硬件需求分析

3．3．2 车载联锁单元硬件架构设计

3．4 可靠性安全性分析

3．4．1 分布式联锁计算机道岔控制单元安全可靠性分析

3．4．2 分布式联锁计算机信号与区段联锁单元安全可靠性分析

3．5 小结

4 车地协同联锁模式下分布式联锁原型系统搭建及测试验证

4．1 测试方案设计

4．2 测试环境搭建

4．2．1 测试环境硬件组成

4．2．1 测试软件设计

4．3 系统仿真验证

4．4 小结

5 总结

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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