城際鐵路車載列控系統(tǒng)安全及智能控制關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、城際鐵路是我國未來鐵路建設(shè)的重要方向，作為區(qū)域性城市之間的快速客運專用軌道交通系統(tǒng)，將縮短城市間旅行時間、提高人們的旅行質(zhì)量。目前，我國比較典型城際鐵路網(wǎng)——珠三角城際鐵路已開工建設(shè)，建設(shè)方案中明確要求列控系統(tǒng)需具備自動駕駛ATO(Automatic Train Operation)功能;列車自動防護ATP(Automatic Train Protection)系統(tǒng)需要通過SIL4(Safety Integrity Level)級安全認

2、證，自動駕駛ATO系統(tǒng)需通過SIL2安全認證。
　　我國已建成的城際線路均采用不具備ATO功能的CTCS-2/CTCS-3(Chinese Train Control System)級列控系統(tǒng);歐洲、日本、美國等國的城際列控系統(tǒng)采用國鐵信號制式，無自動駕駛功能。自主研制滿足城際鐵路運輸需求的城際列控系統(tǒng)不僅有迫切的市場需求，而且對我國城際鐵路安全關(guān)鍵裝備的可持續(xù)發(fā)展有著非常重要的意義。
　　本論文在對國內(nèi)外軌道交通相關(guān)的產(chǎn)品

3、、技術(shù)、標準深入分析的基礎(chǔ)上，重點研究了城際車載列控系統(tǒng)安全及智能控制系列關(guān)鍵技術(shù)，主要包括安全計算機平臺的系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)診斷、安全接口以及ATO智能控制;構(gòu)建了城際列控車載系統(tǒng)并通過實驗室測試環(huán)境的仿真測試與驗證，效果較好，具備了試驗線上道測試的條件。本文重點核心研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面:
　　(1)通過可靠性理論分析，對雙重化、三重化以及四重化的安全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了深入研究，提出了全新的高可用性四重冗余安全計算平臺架構(gòu)HAQ

4、VC(High Availability Quadruple Vital Computer)。通過系統(tǒng)仿真與安全分析，基于該平臺架構(gòu)的安全系統(tǒng)可靠性、可用性、可維護性和安全性評估指標均優(yōu)于其他的安全計算平臺。
　　(2)安全平臺的核心是故障導(dǎo)向安全，系統(tǒng)故障診斷是非常重要的安全關(guān)鍵技術(shù)。電源、主控單元是安全計算機平臺的兩個核心子系統(tǒng)，本論文分析其失效機理并進行失效建模，深入研究了診斷電路關(guān)鍵技術(shù)和內(nèi)存診斷關(guān)鍵算法，該診斷技術(shù)已成功

5、應(yīng)用于SIL4級安全車載系統(tǒng)中。
　　(3)城際車載安全計算機平臺的安全接口單元是城際列控制系統(tǒng)的關(guān)鍵功能單元。在既有信號系統(tǒng)安全接口技術(shù)分析基礎(chǔ)上，針對其存在的缺陷和隱患，進行了全新的安全開關(guān)量輸入和輸出關(guān)鍵技術(shù)研究;提出了一種全新的在線故障檢測方法，可實現(xiàn)驅(qū)動線包側(cè)、觸點側(cè)的狀態(tài)反饋的交叉回檢，并具有器件狀態(tài)動態(tài)檢測，確保危險失效能夠及時被檢出;通過系統(tǒng)故障樹的分析，其指標滿足SIL4級安全要求。
　　(4)基于城際鐵路