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半自动闭塞控制信息数字化传输系统的设计与实现
| 论文题名： | 半自动闭塞控制信息数字化传输系统的设计与实现 |
| 关键词： | 铁路运输;半自动闭塞区段;站间安全信息;数据通信;软件设计 |
| 摘要： | 哈尔滨铁路局管辖内存在大量的半自动闭塞区段，而且闭塞外线绝大多数采用架空明线，存在超期服役、故障率高、维护难度大、影响行车安全等诸多问题。本文在综合分析、比较国内外站间闭塞信息传输技术的基础上，提出采用光通信技术替代原始的架空明线，并研究用于站间控制信息传输的传输设备。 站间安全信息传输工作原理很简单，就是由源站传输设备采集本地相关信息条件后，通过站间光通道传送到目的站，目的站传输设备根据接收到的站间信息对应输出相应条件。 站间安全信息传输属于功能安全范畴，信息的采集和驱动易于实现，而保证传递的信息一致性更为重要。因此，本文重点对传输设备的软硬件可靠性问题展开了研究和设计工作。 在硬件设计方面，为了保证信息传输、处理和响应时间（包括执行通信接口协议），对硬件开发平台进行了比选，提出了采用真正能独立工作的片上系统——C8051F060单片机作为硬件开发平台。由于该系统较之传统的8051在性能上有了全面的提升，具有片内资源丰富、配置灵活和高速指令处理能力的优势，为提高控制信息的传输速度提供了有力的保障。另外，在系统的可靠性、可用性、可维护性及安全性方面采取了一些必要措施。其中，在可靠性方面，传输设备中采用的所有元器件均采用工业级以上，采集、驱动及通信电路均采用有多年运用经验的成熟电路；在可用性方面，传输设备采用双机热备冗余结构，主机与备机并行输出，共同驱动继电器，站间通道采用冗余通道；在可维护性方面，传输设备设计成由多个支持热插拔单元板卡构成，并具有自诊断和辅助维护功能；在安全性方面，采取了双 CPU硬件结构，采集信息源、输出驱动源均采用动态脉冲，并按“二取二”原则输出，驱动执行单元采用了“安全与”电路。 在软件设计方面，由于信息传输设备间信息传递的通道为独立光纤通道或2M通道，属于封闭式传输系统中的安全通信范畴。因此，本文采用了时间戳、超时检查、源标识符SID识别、接收错误时反馈消息及32位CRC循环冗余校验和32位系统检测字双重校验等安全防御技术。有效地克服了数据接收时可能出现的数据帧重复、数据帧丢失、数据帧插入、数据帧次序混乱、数据帧错误及数据帧传输超时等六种安全威胁，保证了控制信息的功能安全。在数据通信安全层，采用了运基信号[2010]267号《铁路信号安全通信协议技术规范》中《铁路信号安全通信协议-I（RSSP-I）》的安全协议，保证了设备具有良好的互联互通能力。 |
| 作者： | 王平 |
| 专业： | 软件工程 |
| 导师： | 周憬宇;张红星 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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