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(guó)未來(lái)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(yùn)專用軌道交通系統(tǒng)，將縮短城市間旅行時(shí)間、提高人們的旅行質(zhì)量。目前，我國(guó)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(dòng)駕駛ATO(Automatic Train Operation)功能;列車自動(dòng)防護(hù)ATP(Automatic Train Protection)系統(tǒng)需要通過SIL4(Safety Integrity Level)級(jí)安全認(rèn)

2、證，自動(dòng)駕駛ATO系統(tǒng)需通過SIL2安全認(rèn)證。
　　我國(guó)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(jí)列控系統(tǒng);歐洲、日本、美國(guó)等國(guó)的城際列控系統(tǒng)采用國(guó)鐵信號(hào)制式，無(wú)自動(dòng)駕駛功能。自主研制滿足城際鐵路運(yùn)輸需求的城際列控系統(tǒng)不僅有迫切的市場(chǎng)需求，而且對(duì)我國(guó)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(duì)國(guó)內(nèi)外軌道交通相關(guān)的產(chǎn)品

3、、技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)深入分析的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)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(jì)算機(jī)平臺(tái)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(shí)驗(yàn)室測(cè)試環(huán)境的仿真測(cè)試與驗(yàn)證，效果較好，具備了試驗(yàn)線上道測(cè)試的條件。本文重點(diǎn)核心研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　(1)通過可靠性理論分析，對(duì)雙重化、三重化以及四重化的安全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入研究，提出了全新的高可用性四重冗余安全計(jì)算平臺(tái)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(tái)架構(gòu)的安全系統(tǒng)可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性評(píng)估指標(biāo)均優(yōu)于其他的安全計(jì)算平臺(tái)。
　　(2)安全平臺(tái)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(jì)算機(jī)平臺(tái)的兩個(gè)核心子系統(tǒng)，本論文分析其失效機(jī)理并進(jìn)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(jí)安全車載系統(tǒng)中。
　　(3)城際車載安全計(jì)算機(jī)平臺(tái)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(hào)系統(tǒng)安全接口技術(shù)分析基礎(chǔ)上，針對(duì)其存在的缺陷和隱患，進(jìn)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(cè)方法，可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)線包側(cè)、觸點(diǎn)側(cè)的狀態(tài)反饋的交叉回檢，并具有器件狀態(tài)動(dòng)態(tài)檢測(cè)，確保危險(xiǎn)失效能夠及時(shí)被檢出;通過系統(tǒng)故障樹的分析，其指標(biāo)滿足SIL4級(jí)安全要求。
　　(4)基于城際鐵路