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ATP车载安全计算平台及测速定位功能的研究
| 论文题名： | ATP车载安全计算平台及测速定位功能的研究 |
| 关键词： | ATP列车运行超速防护系统;车载安全计算平台;多传感器融合技术;联邦卡尔曼滤波器;冗余结构;故障树分析法;测速定位功能 |
| 摘要： | 列车运行超速防护系统ATP在轨道交通列车自动控制系统中担负着重要作用，而ATP车载设备是实现ATP功能的关键。本文设计实现了一个冗余结构的车载安全计算平台，并对列车测速定位方法进行了研究。 本文总共分为五个章节： 第一章为引言部分，首先对目前铁路信号以及列车自动控制系统的现状作了介绍，然后从结构和功能两个方面对列车超速防护系统ATP作了详细介绍。在设备结构方面，为了保障轨道交通运输的安全，ATP车载设备必须遵从故障--安全原则，目前国内外普遍采用冗余的方式实现。在功能方面，测速测距是ATP系统的重要功能之一，对列车速度和位置的精确测量能保障列车的行车安全并提高线路的运输效率。本章还对国内外各种列车测速定位技术作了详细介绍。 第二章主要介绍了二乘二取二冗余计算平台的设计与实现。首先分析了几种常用的冗余结构，包括双机热备结构、三取二结构、二乘二取二结构。通过比较确定了将二乘二取二结构作为系统的冗余结构。然后以TMS570安全芯片为核心，设计了二乘二取二结构安全计算平台，并实现了系内同步、系内比较、两系切换等关键功能。 第三章是对所设计的二乘二取二计算平台的安全性分析。本文采用故障树分析法对系统进行安全性分析。文中介绍了可靠性、安全性的相关概念，并给出了使用故障树进行安全性分析的具体过程。 第四章完成了系统硬件平台的开发与设计。首先介绍了TMS570芯片的具体开发过程，包括通用输入输出端口的控制，SPI模块的控制，错误信号模块的使用等。然后介绍了相关电路的设计，完成了印制电路板的制作。 第五章对多传感器测速定位算法进行了研究。提出了一种基于联邦卡尔曼滤波器的多传感器测速定位方案。文中介绍了使用卡尔曼联邦滤波器实现数据融合的方法，并对相关公式进行了理论推导。该方案通过Matlab软件进行了仿真实验，实验结果表明使用多传感器组合测量系统能提高列车速度、位置测量的准确性。 第六章总结了本论文的主要工作，提出了取得的成果以及不足之处，为进一步的工作指出了方向。 |
| 作者： | 周钰威 |
| 专业： | 交通信息工程及控制 |
| 导师： | 戴胜华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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