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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 被引量:3
1
作者 郭亮 王拓 路红 《铁道标准设计》 北大核心 2024年第6期207-213,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 铁路信号 二乘二取二 安全计算机平台 主备切换 通信状态 倒机值
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基于Reactor模型的列车车载安全计算机网络通信系统优化研究
2
作者 魏洋 彭宇飞 蒋文燕 《铁道通信信号》 2024年第8期1-8,共8页
为满足列车网络数据传输的高实时性要求,探讨从车载安全计算机网络通信系统软件层面对数据传输的实时性进行优化。基于Reactor模型,利用操作系统的I/O多路复用机制,将车载安全计算机网络通信系统中的I/O事件、定时事件、信号事件的调用... 为满足列车网络数据传输的高实时性要求,探讨从车载安全计算机网络通信系统软件层面对数据传输的实时性进行优化。基于Reactor模型,利用操作系统的I/O多路复用机制,将车载安全计算机网络通信系统中的I/O事件、定时事件、信号事件的调用接口进行融合统一,简化应用层调用的复杂度;使用带有优先级的事件队列存储已激活事件,根据已激活事件的优先级动态调整线程池中工作线程的优先级,利用强实时操作系统的任务优先级抢占调度策略保证高优先级事件被优先执行;设计一种线程池水位动态扩容机制,保证高优先级事件始终被优先处理,避免出现事件优先级反转;设计一种线程池水位动态减少机制,高效管理线程池容量,避免出现线程池容量偏大浪费系统资源,或线程池容量偏小导致增加重复创建线程开销。 展开更多
关键词 Reactor模型 车载安全计算机 网络通信系统 I/O多路复用 线程池 事件优先级 时间敏感网络
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安全计算机通信管理机制的形式化验证与实现 被引量:8
3
作者 梁靓 曹源 +2 位作者 马连川 张玉琢 李恒奎 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第11期196-202,共7页
为提高下一代列车运行控制(简称列控)系统安全计算机的系统兼容性,首先对其结构进行简要分析,并对管理机制进行设计,建立了管理单元状态转移模型,同时以形式化验证工具对模型的正确性进行了验证。在此基础上对基于微控制单元(MCU,micro ... 为提高下一代列车运行控制(简称列控)系统安全计算机的系统兼容性,首先对其结构进行简要分析,并对管理机制进行设计,建立了管理单元状态转移模型,同时以形式化验证工具对模型的正确性进行了验证。在此基础上对基于微控制单元(MCU,micro controller unit)的管理单元进行了软硬件的设计实现与测试。验证和测试结果表明,所设计的管理机制符合设计规范的要求,管理单元能够实现预期的状态转移功能。 展开更多
关键词 列控系统 安全计算机 通信管理机制 形式化验证
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具有VME总线的车载安全计算机MVB通信板卡 被引量:2
4
作者 宋娟 王立德 +1 位作者 严翔 申萍 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期47-53,共7页
在研究多功能车辆总线MVB、轨道交通车载ATP安全计算机系统的基础上,开发了基于VME总线接口、2乘3取2冗余结构的MVB网络通信控制板,可靠地实现车载ATP安全计算机系统中MVB接口通信功能.在对比了几种冗余结构的基础上,建立数学模型,分析... 在研究多功能车辆总线MVB、轨道交通车载ATP安全计算机系统的基础上,开发了基于VME总线接口、2乘3取2冗余结构的MVB网络通信控制板,可靠地实现车载ATP安全计算机系统中MVB接口通信功能.在对比了几种冗余结构的基础上,建立数学模型,分析了系统的可靠性和安全性,并详述了VME总线Slave接口的设计及在3取2表决中的同步和容错技术,最后对通信板卡进行了安全测试,在满足IEC61375-1标准的同时,也实现了冗余容错机制,为车载安全计算机控制网络的进一步研究奠定基础. 展开更多
关键词 车载安全计算机 VME总线 2乘3取2 MVB
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基于时间自动机模型的安全计算机平台的形式化验证 被引量:7
5
作者 郭志良 郜春海 +1 位作者 马连川 吕继东 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期68-73,共6页
众多工业控制领域要求计算机控制系统具有高可靠、高可用和高安全的运行基础,2乘2取2冗余结构的安全计算机平台是提高系统安全性、可靠性的一种重要解决方式。CBTC列控系统的安全计算机平台采用2乘2取2冗余结构,它是一个实时系统,控制... 众多工业控制领域要求计算机控制系统具有高可靠、高可用和高安全的运行基础,2乘2取2冗余结构的安全计算机平台是提高系统安全性、可靠性的一种重要解决方式。CBTC列控系统的安全计算机平台采用2乘2取2冗余结构,它是一个实时系统,控制过程需要考虑时间因素。本文分析CBTC系统安全计算机平台系统的组成结构,提取出系统的功能约束,采用基于时间自动机理论的建模验证工具UPPAAL建立系统的自动机网络模型,进行仿真分析,验证系统的功能性、实时性、安全性要求。 展开更多
关键词 实时系统 安全计算机 时间自动机 模型验证 UPPAAL
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通用型列控系统的安全计算机设计与验证 被引量:7
6
作者 郑升 曹源 +2 位作者 张玉琢 景浩 胡华 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期128-134,145,共8页
从硬件和软件两个方面研究并改进了现有的列车运行控制系统安全计算机平台,提出了一种简化型通用安全计算机平台.在不改变列控系统逻辑结构的基础上将独立的子系统集成到一台安全计算机上.然后对硬件结构的安全性指标和软件的时间、空间... 从硬件和软件两个方面研究并改进了现有的列车运行控制系统安全计算机平台,提出了一种简化型通用安全计算机平台.在不改变列控系统逻辑结构的基础上将独立的子系统集成到一台安全计算机上.然后对硬件结构的安全性指标和软件的时间、空间(内存)进行了仿真与计算,最终通过实验验证了通用型安全计算机平台的功能与性能,说明了该平台的正确性和有效性. 展开更多
关键词 列车控制系统 安全计算机 差异性 隔离
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轨道交通安全计算机的研究与设计 被引量:5
7
作者 薛维清 徐洪泽 《铁路计算机应用》 2007年第1期41-43,共3页
轨道交通信号系统的安全性直接影响到列车能否安全可靠并且高效地运行,为保证信号系统的安全性,必须对信号设备的安全计算机进行专门的选型与设计。对轨道交通系统中基于PowerQUICC处理器的信号设备安全计算机进行深入研究,在此基础上,... 轨道交通信号系统的安全性直接影响到列车能否安全可靠并且高效地运行,为保证信号系统的安全性,必须对信号设备的安全计算机进行专门的选型与设计。对轨道交通系统中基于PowerQUICC处理器的信号设备安全计算机进行深入研究,在此基础上,在软硬件方面,设计与实现基于PowerQUICCII的多模安全计算机原理样机,并进行功能性测试,为进一步开展信号设备安全计算机的研究奠定基础。 展开更多
关键词 安全计算机 POWERPC 铁路信号 轨道交通
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基于故障注入的安全计算机通信总线测试方法研究 被引量:2
8
作者 邱泽宇 曹源 马连川 《铁路计算机应用》 2017年第8期1-4,12,共5页
随着我国高速铁路的飞速发展,对列车安全性的要求日益提高。由于实际环境与测试环境有区别,某些特定场景靠故障注入的方式能够有效地发现设计上的缺陷。文章使用故障注入的测试方法对安全计算机内部通信总线进行故障注入测试,对通信总... 随着我国高速铁路的飞速发展,对列车安全性的要求日益提高。由于实际环境与测试环境有区别,某些特定场景靠故障注入的方式能够有效地发现设计上的缺陷。文章使用故障注入的测试方法对安全计算机内部通信总线进行故障注入测试,对通信总线内部的故障进行分析,提出了对通信总线物理层、链路层的软件故障注入方法,并实现了对通信总线的故障注入。 展开更多
关键词 故障注入 安全计算机 通信总线 物理层 链路层
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基于安全计算机平台的无线闭塞中心仿真研究刍议
9
作者 魏少峰 张颖 《无线互联科技》 2013年第1期124-124,共1页
本文主要对无线闭塞中心进行仿真研究,通过建立CTCS-3级列控系统仿真测试平台,实现安全计算机平台的设计。
关键词 列车运行控制系统 安全计算机平台 无线闭塞中心 仿真 研究
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一种安全计算机板级测试系统的设计与实现 被引量:4
10
作者 刘海旭 马连川 李世光 《现代电子技术》 2011年第5期131-134,共4页
针对铁路安全计算机,根据板级测试的基本原则,结合计算机辅助测试技术,构建安全计算机板级测试平台,解决了电源可靠受控,测试激励信号控制的问题,根据主要的板级软件测试流程,设计并实现了综合板级测试系统。该系统已获得实际应用,实践... 针对铁路安全计算机,根据板级测试的基本原则,结合计算机辅助测试技术,构建安全计算机板级测试平台,解决了电源可靠受控,测试激励信号控制的问题,根据主要的板级软件测试流程,设计并实现了综合板级测试系统。该系统已获得实际应用,实践证明该系统稳定可靠,可以实现对多类型板级测试的目的,并且有效检测出电路设计中的错误,大大提高了产品出厂的测试效率。 展开更多
关键词 安全计算机 板级测试 计算机辅助测试 测试系统
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基于不同参数模型的安全计算机共因失效分数计算及比较分析 被引量:10
11
作者 高莺 王巨汉 +2 位作者 张琦 唐涛 曹源 《中国铁道科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期137-143,共7页
采用常用的Beta参数模型计算联锁设备安全计算机的共因失效分数时,存在计算结果有偏差和不精确等问题。引入应用于核能领域的Alpha参数模型,证明并推导该模型获得的α因子与共因失效分数之间的等价关系。采用美国核管理委员会发布的安... 采用常用的Beta参数模型计算联锁设备安全计算机的共因失效分数时,存在计算结果有偏差和不精确等问题。引入应用于核能领域的Alpha参数模型,证明并推导该模型获得的α因子与共因失效分数之间的等价关系。采用美国核管理委员会发布的安全计算机共因失效统计数据作为先验数据,计算获得2乘2取2及3取2这2种冗余结构的两阶和三阶α因子,根据等价关系得到共因失效分数。以这2种冗余结构为例,分别采用2种参数模型,计算系统平均危险侧失效概率P_(PFH)和由共因失效导致的危险侧失效概率。结果表明:共因失效导致的危险侧失效概率是P_(PFH)主要组成部分,α参数模型能够量化计算3重及以上冗余结构的共因失效分数,并获得更符合实际输出的P_(PFH)计算结果;同时,当共因失效数据不断完善时,α参数模型可以通过修正后验参数获得更准确的共因失效分数,为验证计算机安全完整性等级提供有利帮助。 展开更多
关键词 计算机联锁系统 共因失效分数 危险侧失效概率 安全计算机 Alpha参数模型 Beta参数模型
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改进型铁路信号安全计算机平台结构 被引量:5
12
作者 郑升 马连川 +1 位作者 胡华 曹源 《中国铁路》 2014年第3期30-33,共4页
传统的铁路信号系统安全计算机设计思路采用叠加式原则实现整个系统,造成系统结构复杂、设备众多等缺点,并制约了系统可靠性的提升。为了对铁路信号系统安全计算机进行优化,提出一种以2乘2取2结构为基础的改进型安全计算机平台结构,并根... 传统的铁路信号系统安全计算机设计思路采用叠加式原则实现整个系统,造成系统结构复杂、设备众多等缺点,并制约了系统可靠性的提升。为了对铁路信号系统安全计算机进行优化,提出一种以2乘2取2结构为基础的改进型安全计算机平台结构,并根据IEC 61508的相关安全标准和定义对这种结构进行分析,建立平台的可靠性框图,采用PDS方法计算和分析其安全性指标参数。验证结果表明,该结构在合适的参数条件下能够满足安全完整性等级SIL-4。 展开更多
关键词 铁路信号 安全计算机 差异性 安全性指标 PDS方法
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面向车车通信的安全计算机时间约束性分析验证 被引量:1
13
作者 高莺 曹源 +3 位作者 孙永奎 马连川 洪春华 张玉琢 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期82-90,共9页
为适应基于通信的列车运行控制(CBTC, communication based train control)系统从车地模式向车车通信模式发展的趋势,针对多周期性应用并发的车载安全计算机的时间约束性,提出了基于时间Petri网的安全计算机时间约束性验证方法。以车载2... 为适应基于通信的列车运行控制(CBTC, communication based train control)系统从车地模式向车车通信模式发展的趋势,针对多周期性应用并发的车载安全计算机的时间约束性,提出了基于时间Petri网的安全计算机时间约束性验证方法。以车载2乘2取2安全计算机为例,通过分析安全计算机多周期应用的并发性质,采用时间Petri网(TPN, time Petri net)推算其时间可调度区间,并在此基础上进行实例分析。分析和验证结果表明,在单核主频1GHz的条件下,车载安全计算机能满足3个以上周期性安全关键应用的时间约束性,表明TPN在验证和评估安全计算机中周期性应用的时间约束性方面的有效性。 展开更多
关键词 时间PETRI网 车车通信 安全计算机 时间约束
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铁路信号领域安全计算机的应用及发展 被引量:5
14
作者 李夏 丁欢 +2 位作者 任喜国 王巨汉 曹源 《铁路计算机应用》 2019年第11期59-64,共6页
介绍铁路领域安全计算机的相关标准及安全计算机平台通用架构,以铁路信号领域安全计算机的应用为主题,总结安全计算机在计算机联锁、无线闭塞中心、车载系统的应用情况,研究安全计算机的应用现状和研究热点。研究表明,铁路信号领域安全... 介绍铁路领域安全计算机的相关标准及安全计算机平台通用架构,以铁路信号领域安全计算机的应用为主题,总结安全计算机在计算机联锁、无线闭塞中心、车载系统的应用情况,研究安全计算机的应用现状和研究热点。研究表明,铁路信号领域安全计算机的研究热点主要集中在表决与同步的设计与实现、安全通信设计、安全评估算法、利用商用现成品和技术(COTS)部件和现场可编程门阵列(FPGA)实现安全需求等方面。 展开更多
关键词 安全计算机 表决与同步 安全通信 安全性评估
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铁路信号系统安全计算机平台配置工具软件设计 被引量:1
15
作者 赵国辉 朱爱华 《铁道通信信号》 2016年第10期67-70,共4页
硬件配置工具软件是安全计算机平台生成硬件配置数据的工具软件,介绍了硬件配置工具的应用及软件设计方案。通过解析各硬件模块的配置文件得到其配置选项,由用户根据实际应用场景对各硬件模块进行虚拟组装和连接,并由用户对各硬件模块... 硬件配置工具软件是安全计算机平台生成硬件配置数据的工具软件,介绍了硬件配置工具的应用及软件设计方案。通过解析各硬件模块的配置文件得到其配置选项,由用户根据实际应用场景对各硬件模块进行虚拟组装和连接,并由用户对各硬件模块的可变参数进行设置,在用户完成实际应用场景模拟后,由软件生成与实际应用相符的硬件配置数据。 展开更多
关键词 安全计算机平台 列控中心 计算机联锁 无线闭塞中心 硬件配置
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轨道交通安全计算机可靠性分析 被引量:9
16
作者 申竹林 代飞 《机车电传动》 北大核心 2021年第1期151-157,共7页
轨道交通安全计算机是保障轨道交通安全、可靠运营的核心技术装备。文章描述了轨道交通常用安全计算机架构,通过可靠性分析对其关键可靠性指标进行计算。在常用冗余架构的基础上提出一种改进的安全计算机架构,通过与目前常用架构的对比... 轨道交通安全计算机是保障轨道交通安全、可靠运营的核心技术装备。文章描述了轨道交通常用安全计算机架构,通过可靠性分析对其关键可靠性指标进行计算。在常用冗余架构的基础上提出一种改进的安全计算机架构,通过与目前常用架构的对比,改进的安全计算机架构可以大幅提升系统可靠性,可广泛应用于轨道交通安全性、可靠性苛求的系统/产品。同时文章描述的可靠性分析方法及结果可为其他安全计算机可靠性分析提供参考。 展开更多
关键词 安全计算机 冗余 故障树 马尔可夫 转移矩阵 可靠度 失效率
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基于动态故障树的异构安全计算机系统共模故障分析研究 被引量:5
17
作者 卢宏康 曹源 马连川 《铁路计算机应用》 2017年第9期1-6,共6页
共模故障是一种存在于冗余结构系统中的特殊故障,给系统带来巨大的安全隐患。为保证列车运行控制系统的高安全性和高稳定性,安全计算机系统采取异构冗余结构。为了讨论共模故障对冗余系统的影响,文章对异构、同构两组安全计算机系统分... 共模故障是一种存在于冗余结构系统中的特殊故障,给系统带来巨大的安全隐患。为保证列车运行控制系统的高安全性和高稳定性,安全计算机系统采取异构冗余结构。为了讨论共模故障对冗余系统的影响,文章对异构、同构两组安全计算机系统分别建立了动态故障树,并且采用马尔可夫链分析方法进行故障率和可靠度计算,对计算结果进行分析对比。结果表明,改进后的异构安全计算机可以减小共模故障给冗余结构系统带来的负面影响。 展开更多
关键词 安全计算机 动态故障树 共模故障 马尔可夫链 冗余结构
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铁路信号安全计算机平台共享内存数据交互机制研究 被引量:2
18
作者 白帅 梁志国 +2 位作者 乔亚琼 刘庆猛 于健洁 《铁道通信信号》 2023年第9期34-38,46,共6页
铁路信号安全计算机平台是实现铁路信号系统安全应用的核心设备。基于龙芯处理器的安全计算机平台实现了从硬件板卡到系统软件全过程的设计和研发。为了能够安全、稳定、可靠地在该平台内部进行实时、有效的信息传输和数据状态更新,设... 铁路信号安全计算机平台是实现铁路信号系统安全应用的核心设备。基于龙芯处理器的安全计算机平台实现了从硬件板卡到系统软件全过程的设计和研发。为了能够安全、稳定、可靠地在该平台内部进行实时、有效的信息传输和数据状态更新,设计了基于信号量的共享内存数据交互机制,可实现对目标数据物理地址空间的直接访问和数据更新,避免同一时间、多个对象对同一共享内存地址空间的读写访问。共享内存特定的访问隔离机制,能够保证安全计算机平台内部不同处理器之间数据交互的时效性和安全性。 展开更多
关键词 铁路信号 安全计算机 龙芯处理器 共享内存 信号量
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基于GMP算法的安全计算机高速通信的容错设计湦
19
作者 杨则云 杜一帆 +1 位作者 张玉琢 曹源 《铁路计算机应用》 2018年第3期50-54,共5页
安全计算机普遍采用分布式冗余结构但未有相应的容错管理机制,文章采用基于时间触发机制的通信方式,提出基于GMP(Group Membership Protocol)算法的高速通信容错机制。在2乘2取2结构的安全计算机平台上对容错机制进行了验证,结果表明,... 安全计算机普遍采用分布式冗余结构但未有相应的容错管理机制,文章采用基于时间触发机制的通信方式,提出基于GMP(Group Membership Protocol)算法的高速通信容错机制。在2乘2取2结构的安全计算机平台上对容错机制进行了验证,结果表明,该机制对安全计算机通信的容错性有明显的优化效果。 展开更多
关键词 安全计算机 容错设计 GMP算法
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基于自主基础软件的轨道交通安全计算机平台 被引量:3
20
作者 周庭梁 夏伟 +1 位作者 蒋建金 傅林泰 《城市轨道交通研究》 北大核心 2019年第7期83-87,共5页
针对目前我国缺乏符合功能安全完整性等级SIL3的高安全嵌入式实时操作系统产品、自主的安全计算机平台和控制器核心产品这一问题,介绍了安全计算机平台架构的设计,以及应用于安全计算机平台的自主研制的操作系统。介绍了对安全中间件的... 针对目前我国缺乏符合功能安全完整性等级SIL3的高安全嵌入式实时操作系统产品、自主的安全计算机平台和控制器核心产品这一问题,介绍了安全计算机平台架构的设计,以及应用于安全计算机平台的自主研制的操作系统。介绍了对安全中间件的安全协议、自检测技术和接口设计。测试结果表明,基于自主操作系统的轨道交通安全计算机平台符合功能安全完整性等级要求。 展开更多
关键词 轨道交通 安全计算机平台 自主基础软件 安全中间件
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