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基于FPGA的自律双机热备系统的研究与设计
| 论文题名： | 基于FPGA的自律双机热备系统的研究与设计 |
| 关键词： | 高速铁路;双机热备系统;需求分析;功能设计 |
| 摘要： | 分散自律调度集中(FZ-CTC)是一种兼顾实现列车与调车作业的调度指挥形式。车站自律分机是CTC车站系统的重要组成部分，多采用双机热备制式，包含独立的热备单元。伴随我国铁路装备现代化尤其是高速铁路技术的跨越式发展，列车运行控制系统规模上日益庞大和复杂，传统意义上热备单元的实现方式，面临着提高系统集成度和可靠性等的迫切要求。 本文首先介绍冗余热备的系统模型以及自律分机热备单元的结构与功能需求，并进行了热备单元的需求分析和功能构成的方案设计;依照EDA电子系统的设计思路，考虑到提高系统可靠性和集成度的要求以及可编程逻辑器件在数字系统可重用设计中的优势，选择FPGA器件、采用Verilog硬件描述语言，结合外围模块对热备单元的双机通信、切换模式、热备逻辑控制以及I/O通道切换等各个构成部分进行了设计描述和功能仿真，进而完成了系统的功能实现与测试验证。 在系统的研究设计和测试验证过程中，本文借鉴系统设计与集成测试的生命周期管理模型，指导系统开发流程的管理，并分别在系统开发和验证的各个环节进行描述和分析，相继完成热备单元的逻辑测试用例的设计以及热备逻辑测试与现场应用环境下的联机集成测试等进程。最后按照安全设备的要求进行了系统RAMS性能评估，选用定量计算与定性分析相结合的方法，重点对可靠性与安全性方面及其设计过程进行综合评价，为系统的运营维护提供指导。 测试与评估结果表明，本系统的设计实现了自律双机系统热备单元的各部分功能需求，RAMS性能指标可满足安全系统的要求，同时在集成度和可靠性设计等方面具有显著改善，对我国铁路装备现代化技术的研究和发展具有积极的实践探索与指导意义。 |
| 作者： | 闫鹏 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 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： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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