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基于TSN网络的车载安全计算机平台关键技术研究
1
作者 陈立 赵东 +2 位作者 高占盈 李一楠 赵志鹏 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第8期185-192,共8页
既有列控车载系统安全计算机平台通信总线存在速度低、带宽低、网络拓扑单一、不易扩展等问题。对车载安全计算机平台基本功能及特点进行分析,结合时间敏感网络理论提出一种基于TSN(时间敏感网络)的车载安全计算机平台架构。首先,深入研... 既有列控车载系统安全计算机平台通信总线存在速度低、带宽低、网络拓扑单一、不易扩展等问题。对车载安全计算机平台基本功能及特点进行分析,结合时间敏感网络理论提出一种基于TSN(时间敏感网络)的车载安全计算机平台架构。首先,深入研究TSN网络的时间同步技术,将其应用于车载安全计算机平台,以实现平台冗余架构;其次,采用TSN网络的流量调度策略实现平台门控管理,按照时间片对平台内通信数据进行划分,保障平台的任务运行时间和时序的确定性。在模块化、通用性、易扩展的基础上,该平台能够有效解决既有安全计算机平台中面临传输速度低、通信传输时间不确定及不易扩展的问题。 展开更多
关键词 列控车载系统 安全计算机平台 时间敏感网络 时间同步 冗余架构 网络总线
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基于以太网总线的高铁列控系统地面安全计算机平台设计
2
作者 郑长宗 于健洁 +1 位作者 任飞 魏东冬 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第7期171-178,共8页
随着列控系统工程化、国产化的不断深入研究,有必要设计实现具备高性能、高带宽、拥有自主知识产权的通用安全计算机平台,为列控系统各装备提供底层的通用基础软硬件载体。提出一种基于千兆以太网的列控系统地面安全计算机平台设计,通... 随着列控系统工程化、国产化的不断深入研究,有必要设计实现具备高性能、高带宽、拥有自主知识产权的通用安全计算机平台,为列控系统各装备提供底层的通用基础软硬件载体。提出一种基于千兆以太网的列控系统地面安全计算机平台设计,通过分析平台的系统功能边界、六类通用接口,确定平台的功能与接口;通过分析平台主流架构的可靠性及安全性,设计平台采用二取二乘二架构;通过分析平台的功能层次,划分平台的软硬件层次及边界。硬件上设计了平台的双以太网总线架构,分析各功能板卡的功能分配,设计了安全计算单元板、接口板的双CPU结构,该结构支持国产、非国产芯片的原位替换。软件上分析了系内二取二同步比较及双系间乘二同步的关键功能,设计了双系4个处理器的同步时序与数据流;分析了平台核心功能—双系切换逻辑,定义了双系工作状态,设计了工作状态转移图与转移事件表。最后,对设计平台的性能进行测试,测试结果表明,该平台的计算性能与带宽比既有平台有显著提升。基于千兆高速以太网的列控系统地面安全计算机平台的性能、可靠性能够满足高铁列控系统地面信号装备(CBI、TCC、RBC、TSRS等)的通用运算及扩展开发需求。 展开更多
关键词 高速铁路 列控系统 安全计算机平台 自主知识产权 千兆以太网 同步比较 切换
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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：4
3
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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车载列车自动防护的二乘二取二安全计算机平台同步机制 被引量：12
4
作者 蔡煊 王长林 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期301-305,共5页
二乘二取二冗余结构是车载列车自动防护(ATP)系统安全计算机的技术趋势。针对二乘二取二系统中的双机同步问题,采用公共外时钟为二取二双机提供参考时钟信号,并基于时钟漂移率有界模型对本地时钟进行漂移补偿,实现二取二双机的本地时钟... 二乘二取二冗余结构是车载列车自动防护(ATP)系统安全计算机的技术趋势。针对二乘二取二系统中的双机同步问题,采用公共外时钟为二取二双机提供参考时钟信号,并基于时钟漂移率有界模型对本地时钟进行漂移补偿,实现二取二双机的本地时钟同步。在此基础上,系统软件采用任务周期时序控制和双机通信的方式,同步顺序地处理输入、计算、输出等任务,在控制周期中的每个任务点进行同步处理,达到二取二双机的任务同步。采用软件算法和系间通信实现2种系统之间的周期同步。实验结果表明,该同步机制能够满足车载ATP二乘二取二安全计算机对同步技术的需求。 展开更多
关键词 车载列车自动防护 二乘二取二 安全计算机平台 公共外时钟 时钟漂移率
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基于安全计算机平台的无线闭塞中心仿真研究 被引量：1
5
作者 刘中田 孙伟亮 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2011年第3期1017-1019,共3页
为了构建CTCS-3级列控系统仿真测试平台,进行了无线闭塞中心(RBC)仿真研究。针对无线闭塞中心的安全需求,提出安全计算机平台设计方法;通过深入分析CTCS-3级列控系统系统需求规范,掌握无线闭塞中心的功能需求;进行仿真RBC软件设计与实... 为了构建CTCS-3级列控系统仿真测试平台,进行了无线闭塞中心(RBC)仿真研究。针对无线闭塞中心的安全需求,提出安全计算机平台设计方法;通过深入分析CTCS-3级列控系统系统需求规范,掌握无线闭塞中心的功能需求;进行仿真RBC软件设计与实现。通过在仿真测试平台中实际应用表明,目前的仿真RBC能够完成应有的功能,并满足CTCS-3级列控系统仿真测试平台建设需求。 展开更多
关键词 中国列车运行控制系统 安全计算机平台 无线闭塞中心仿真 仿真测试平台
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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：4
6
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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通用轨旁安全计算机平台设计 被引量：4
7
作者 严文煜 迟宝全 《城市轨道交通研究》 北大核心 2020年第10期181-185,共5页
介绍了已通过第三方SIL4安全等级认证的通用轨旁安全计算机平台的系统架构、安全设计原则,并对其安全性进行了分析。该平台采用2乘2取2安全架构,模块化、通用性、易扩展的硬件,以及跨平台、统一性的软件进行设计。该安全平台已成功应用... 介绍了已通过第三方SIL4安全等级认证的通用轨旁安全计算机平台的系统架构、安全设计原则,并对其安全性进行了分析。该平台采用2乘2取2安全架构,模块化、通用性、易扩展的硬件,以及跨平台、统一性的软件进行设计。该安全平台已成功应用于基于通信的列车控制系统、列车自主运行系统、有轨电车信号系统等多个工程项目。实践证明,该安全平台完全符合轨道交通产品安全性、可靠性、可维护性、可用性这4个关键要素的技术要求。 展开更多
关键词 地铁 轨旁安全计算机平台 2乘2取2 安全设计
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重载群组列控系统安全计算机国产芯片替代关键技术研究
8
作者 丁欢 戴鹏飞 黄彬彬 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第5期2257-2267,共11页
为解决重载群组列控系统装备安全计算机平台国产芯片替代的问题,制定了安全计算机平台全部采用国产芯片的总体目标,使用平台构建的列控设备具备在役设备的整机级替代能力。分析总结了安全计算机平台进行国产芯片替代的3个难点,进而提出... 为解决重载群组列控系统装备安全计算机平台国产芯片替代的问题,制定了安全计算机平台全部采用国产芯片的总体目标,使用平台构建的列控设备具备在役设备的整机级替代能力。分析总结了安全计算机平台进行国产芯片替代的3个难点,进而提出了解决问题的关键技术措施。构建模型论证了电路单元采取异构设计是降低共因故障的直接且有效的方式。通过异构设计的方法,解决了国产芯片可选种类少的问题,从而保证平台安全性不降低。通过全面降额设计的方法加强平台的可靠性设计,并采用高加速寿命试验等加强验证措施寻找器件、设计等方面的潜在缺陷,解决了国产芯片一致性不高的问题。通过平台内系统级和单板级优化设计,研制车地统一平台,降低了列控装备国产芯片替代难度。采用上述技术措施,成功解决了替代的难点问题,完成了基于国产芯片的安全计算机平台的研制。研制的基于国产芯片的安全计算机平台通过了测试和安全认证,在重载群组列控系统中的群组控制中心、群组临时限速服务器和群组ATP设备中得到成功应用,实现了重载群组列控系统装备底层软硬件完全自主可控。研制的安全计算机平台具有通用性,能够满足高铁、地铁等领域车、地多种列控装备应用需求。研究结果为彻底实现我国列控装备的软硬件完全自主可控和保障铁路安全运营提供参考。 展开更多
关键词 重载群组控制 列控系统 安全计算机平台 国产芯片 替代技术
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基于ARINC659总线的互联互通ZC安全通信计算机平台的设计 被引量：1
9
作者 魏东冬 郑长宗 许镇 《都市快轨交通》 北大核心 2023年第2期198-203,共6页
为了更好地满足城市轨道交通互联互通对信号领域安全通信的要求,将具有数据吞吐量大、传输时间确定、故障隔离严格、容错性好等特点的ARINC659总线用于城市轨道交通信号控制系统领域。提出了一种基于ARINC659总线技术的二乘二取二安全... 为了更好地满足城市轨道交通互联互通对信号领域安全通信的要求,将具有数据吞吐量大、传输时间确定、故障隔离严格、容错性好等特点的ARINC659总线用于城市轨道交通信号控制系统领域。提出了一种基于ARINC659总线技术的二乘二取二安全通信计算机平台的方案,用以实现ZC平台的对外通信功能和安全通信协议运算功能。设计其软硬件结构、用户软件和总线间线程的通信序列,并对数据的冗余处理和安全协议运算等关键功能进行研究,以满足系统高安全性、高可靠性和高实时性通信的需求。 展开更多
关键词 轨道交通 ARINC659 区域控制器 互联互通 安全通信计算机平台 二乘二取二
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双机热备平台测试序列自动生成方法的研究 被引量：2
10
作者 金丹 王化深 +1 位作者 马连川 曹源 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期70-74,共5页
双机热备平台是一种广泛应用的安全计算机平台,它要求严格的安全性及可靠性。针对传统的产生双机热备平台测试序列方法所存在的不足,提出基于模型检验产生测试序列的方法,并证明利用CTL迁移覆盖所产生的测试序列对功能需求的完整覆盖性... 双机热备平台是一种广泛应用的安全计算机平台,它要求严格的安全性及可靠性。针对传统的产生双机热备平台测试序列方法所存在的不足,提出基于模型检验产生测试序列的方法,并证明利用CTL迁移覆盖所产生的测试序列对功能需求的完整覆盖性。为减少冗余测试,提高测试效率,提出一种优化测试序列的方法,并通过数据比较得出优化结果。结果表明:以保证覆盖率为前提,在相同条件下,本文提出的方法可减少状态空间,提高效率。 展开更多
关键词 测试序列 模型检验 功能需求 优化 安全计算机平台
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