全电子计算机联锁系统中信号模块的研究
在我国现阶段铁路车站信号控制领域中，计算机联锁系统的应用已经相当普及，但这些系统的室外设备控制部件仍然以有接点的电磁继电器为主，以微电子器件控制现场的道岔、信号机，并与其它主要现场设备建立无接点联系，是全电子计算机联锁系统的关键所在。本文以全电子计算机联锁系统信号模块为研究对象，在该模块的设计研制过程中，成功地应用了含ARM微处理器的芯片、CAN总线通信技术、I~2C串行通信协议、复杂可编程逻辑器件CPLD、高性能的固态继电器等有关微电子器件及其它手段，实现了以下目标。1．研制出能够实用的通用列车信号模块，具备“故障—安全”功能和抗干扰能力；2．提出一种适合计算机联锁控制系统的CAN通信应用层协议，并考虑一定扩展性；3．提出一套完成主从机一致性比较的方法；4．提出一种全电子计算机联锁控制系统的框架结构；5．提出一套同样适合于其它全电子模块的控制电路、设计思路、计算方法。6．对保障全电子信号模块的可靠性和安全性措施进行了分析。
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铁路信号设备或系统设计时必须遵循“故障—安全”原则,安全性对于铁路信号设备来说是第一位的。随着铁路信号系统功能的增加及复杂性程度的增大,对铁路信号设备的可靠性和安全性提出了更高的要求。全电子计算机联锁系统属于安全相关系统,其信号模块属于安全相关设备,它的安全完整性等级必须达到SIL4级。信号模块的安全性分析计算与联锁系统安全性分析紧密相连,对保证列车运行安全具有重大意义。本文依照铁道部相关标准,针对目前已经进行推广使用的全电子计算机联锁系统执行单元信号模块进行安全性分析与计算。主要包括与联锁机通信安全性和信号模块自身安全性分析两部分内容。论文中首先介绍了铁路信号设备安全性研究的背景与国内外研究现状以及全电子计算机联锁系统的主要组成结构与工作原理,重点介绍了信号模块的结构与功能。其次,对信号模块与联锁主机通信机制以及通信内容进行了论述并对通信协议进行设计。以可靠性与安全性分析理论为基础,计算求得联锁机与信号模块通信电路各电子元器件...
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