磁浮列车的故障安全性车站控制器设计

论文摘要

论文论述了一种应用于中低速磁浮列车运行控制系统的车站控制器系统，并且分析了系统实现的理论，讨论了系统的设计方法，并将该系统设计为具有故障导向安全性能的可靠性系统。根据故障导向安全系统的原理，将该系统设计成为2取2的冗余表决系统：控制部分使用了冗余的双单片机组成2取2的冗余处理通道，双CPLD组成2取2的冗余比较表决逻辑通道，并且实现了对双单片机同步运行状态的检查，提高控制系统的抗故障性能以及实时故障检测能力；使用了冗余的双通信信道，全面提高了系统的安全性与可靠性，实现了系统的故障安全性能。系统一旦在运行过程中发现在双机任务执行，双机同步检测，或者是通信等环节发生错误等，以及现场设备发生故障时，均将切断对现场设备的电源供应。电源供应开关是通过安全型的继电器来实现的。设计的重难点是两个单片机之间的同步问题。系统采用了硬件逻辑加软件任务设计相结合的功能，实现了系统的松散耦合级的同步。这种同步技术对共模误差的抑制能力比较强，并且适用于现代高处理性能的比较冗余系统，但是存在一定的同步时间误差，这是设计时需要注意的。同步问题的解决是本设计的关键技术。随着磁浮列车技术与铁路信号技术的发展，未来磁浮列车的ATC系统会越来越智能化，越来越安全。车站控制系统的可靠性也会变得越来越重要，故障导向安全技术有着广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.1.1 磁浮列车
• 1.1.2 列车自动运行控制系统
• 1.1.3 故障导向安全
• 1.1.4 计算机联锁系统
• 1.1.5 车站控制器系统
• 1.2 论文结构安排
• 第2章 基于通信的磁浮列车运控系统设计
• 2.1 磁浮列车运控系统基础
• 2.1.1 磁浮列车运控系统功能组成
• 2.1.2 移动闭塞技术以及CBTC系统
• 2.2 基于CBTC的中低速磁浮列车ATC系统设计
• 2.2.1 系统设计方案分析
• 2.2.2 系统各部分模块功能及其实现介绍
• 第3章 故障安全性车站控制器系统的设计
• 3.1 车站控制器系统的设计方案
• 3.2 系统的关键技术——双机同步技术的设计与实现
• 3.3 系统的控制部分硬件介绍与设计
• 3.3.1 控制部分介绍
• 3.3.2 现场硬件部分的设计
• 第4章 系统的软件设计
• 4.1 单片机程序开发环境
• 4.2 CPLD逻辑设计环境MAX+PLUS Ⅱ
• 4.3 单片机主程序设计
• 第5章 论文总结与发展展望
• 5.1 论文内容总结
• 5.2 论文成果总结
• 5.3 论文的不足之处
• 5.4 发展与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间完成的论文