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原文传递有轨电车信号系统轨旁控制器I/O驱采模块的研究

论文题名：	有轨电车信号系统轨旁控制器I/O驱采模块的研究
关键词：	有轨电车;信号系统;轨旁控制器;采集模块;可靠性;安全性
摘要：	在经济飞速发展、环境污染和道路拥堵严重的今天，发展具有经济实用、运量适中、环保美观等优点的现代新型有轨电车，成为现在城市交通的发展方向之一。此外与公共汽车、地铁、快速公交（BRT）、轻轨等交通方式相比，现代新型有轨电车造价及运能适中，性价比高，越来越受到人们的欢迎。有轨电车信号系统在整个有轨电车安全运营中起核心作用，其主要技术目标是保证有轨电车安全高效运行，实现对有轨电车的运行控制与安全防护。　　I/O驱采模块是现代新型有轨电车的信号系统轨旁控制器正线道岔控制系统中的一个模块，是关系行车安全和效率的主要部分。目前，世界上生产现代新型有轨电车制造厂商如西门子、阿尔斯通、庞巴迪公司等多为外国公司，国内对有轨电车从事相关产品开发的单位并不多。本文在此背景下针对信号系统的轨旁控制器，研究出一套具有高可靠性安全性的I/O驱采系统，用于对相关信号的采集。同时也为现代新型有轨电车信号系统的国产化奠定坚实的基础。　　首先，介绍了有轨电车信号系统及轨旁控制器的发展现状，根据有轨电车信号系统特点以及外部接口特性明确了I/O驱采模块的功能需求。在故障-安全的原则下对I/O驱采模块提出严谨的设计规则。　　其次，对I/O驱采模块的硬件电路和软件流程图进行分析设计。系统采用二取二的工作结构，在硬件设计方面，对电路的整体结构进行了详细的介绍，依次分析了微控制器控制电路、采集电路及通信与接口电路等的电路设计和工作原理。　　对于软件设计，首先通过软件的各项设计技术，对I/O驱采模块提出软件的安全需求和软件子模块结构，并对采集方案进行研究。后对各软件子模块即微控制器的初始化、同步、通信、采集等原理和设计流程进行了详细的介绍，并着重分析了同步处理和CAN通信的通信协议及CAN通信的安全性分析。　　最后，运用故障树和可靠性框图等RAMS分析方法对I/O驱采模块的可靠性、可维护性、可用性、安全性等进行相关定性分析及定量计算。首先根据可靠性框图运用元器件的基本失效率得出模块的平均无故障运行时间；然后通过对模块的定性分析平均可修复时间，并根据平均无故障运行时间和平均可修复时间得出模块的可用度；最后对模块建立故障树，并对其定量分析，得出模块的危险率。结论表明I/O驱采模块的各项RAMS指标均可满足系统的相关要求。　　结果表明，本模块的设计稳定、可靠，其可靠性、可维护性、可用性均完全满足相关标准，安全等级达到了SIL4级。因此，本论文针对有轨电车信号系统轨旁控制器IO驱采模块的设计分析得出的结果对于今后有轨电车信号系统的设计具有重要意义，并对今后系统的设计改进与运行维护具有重要参考价值。
作者：	阮若琳
专业：	控制理论与控制工程
导师：	何涛
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文