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一种应用于铁路半自动闭塞信号的光缆传输装置设计和实现
| 论文题名： | 一种应用于铁路半自动闭塞信号的光缆传输装置设计和实现 |
| 关键词： | 铁路半自动闭塞信号;光缆传输装置;安全通信 |
| 摘要： | 随着铁路通信信号技术的发展，基于安全冗余技术和安全通信技术的电子化设备在高速铁路中应用广泛。而在我国普速铁路区间闭塞上，还大量沿用继电半自动闭塞系统，该系统采用电缆传输模拟闭塞信号，已不能适应现代铁路发展要求。因此，对继电半自动闭塞系统技术改造研究越来越受到关注和重视。本文以继电半自动闭塞系统的信号传输作为研究对象，研究一种应用于铁路64D单线半自动闭塞信号的光缆传输装置，实现半自动闭塞信号的数字化传输，解决了原来依靠电缆传输模拟电压时传输不稳定的难题，而且能够有效抵抗电气化铁路改造后的电磁干扰。 本文结合铁路信号发展前沿的安全冗余技术和安全通信技术展开研究，采用基于二乘二取二安全冗余架构，采用动态安全采集和动态安全驱动电路。它的软件采用冗余的同步和应用数据比较设计，并基于μC/OS-Ⅱ嵌入式实时操作系统设计，采用RSSP-Ⅰ铁路信号安全通信协议进行站间通信，用来传输闭塞信号等信息。本文将按照以下安排进行研究： （1）研究了铁路半自动闭塞原理和结构，并详细分析了铁路半自动闭塞运行过程，并研究了半自动闭塞使用过程中存在的问题。 （2）根据不同的应用条件而研究了的三种采集控制方案，总体设计了光缆传输装置的二乘二取二安全冗余架构，并根据方案详细设计了传输装置各模块硬件电路，重点研究设计了二乘二取二安全冗余结构核心的主控板电路，设计出故障导向安全功能的采集电路和安全驱动电路。 （3）根据电路设计进行了以主控板的STM32F105VC芯片为控制核心的软件模块化详细设计，及其中断设计、操作系统任务划分和运行控制流程设计,实现了双MCU间基于安全结构的冗余比较和同步。 （4）对主要电路、功能软件的测试，验证了主要电路和功能软件的功能和故障—安全性能；在不同的应用条件下对传输装置进行总体基本功能测试，验证传输装置闭塞信号传输的功能；进行了总体故障测试，验证其通道冗余和主控板的二乘二取二控制策略；进行了电磁兼容和防雷测试，证明其达到了相关电磁兼容和防雷测试的标准。 通过测试，证明传输装置基本实现了设计要求，能够实现半自动闭塞信号的可靠、稳定、安全传输，实现通道冗余和二乘二取二控制策略，符合铁路运行环境要求和应用要求。 |
| 作者： | 张亮 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 郭万有;侯江涛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安电子科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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