首尾完全冗余的列车自动驾驶系统研究

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1、学校代码：密级：公开硕士学位论文首尾完全冗余的列车自动驾驶系统研究作者姓名赵兴华学科专业交通信息工程及控制指导教师徐洪泽教授培养院系电子信息工程学院二零一五年四月硕士学位论文首尾完全冗余的列车自动驾驶系统研究作者：赵兴华导师：徐洪泽北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换

2、服务。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学校代码：公开：密级北京交通大学硕士学位论文首尾完全冗余的列车自动驾驶系统研究作者姓名：赵兴华学号：导师姓名：徐洪泽职称：教授学位类别：工学硕士学位级别：硕士学科专业：交通信息工程及控制研究方向：轨道交通计算机控制北京交通大学年月致谢本论文的工作是在我的导师徐洪泽教授的悉心指导下完成的，徐洪泽教授严谨的治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢三年来徐洪泽老师对我的关心和指导。仲维锋和张文静老师悉心指导我完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向仲维锋和张文静老师表示衷心的谢意。岳强、刘湘黔等

3、老师对于我的科研工作和论文都提出了许多的宝贵意见，在此表示衷心的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，张梦楠罗恒钰、陶涛、王龙生四位师兄和李柯、袁飞、张利等同学以及黄虹苇、黄凯芝、李忠欣、兰远峰等师弟对我论文中的软件实现工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。北京交通大学硕士学位论文摘要摘要摘要：城市轨道交通系统是解决大城市交通拥堵问题的关键交通系统，该系统能否正常运转严重影响着城市生活。列车自动驾驶系统是城市轨道交通系统的核心子系统，其可靠性对城市轨道交通运行效率有着至关重要的影响。绝大多数的既有列车自动驾驶系统

4、在车头车尾各安装一套，但两套系统之间并没有实现完全的首尾冗余。如果系统可靠性不足，列车在运行中发生系统故障，导致列车降级运行，则严重影响整条线路的运营效率。因此，以提高列车自动驾驶系统可靠性为目标的首尾冗余设计成为轨道交通领域的热点研究课题之。本文首先分析了现有列车自动驾驶系统存在的问题，借鉴已有研究成果，提出了一种列车自动驾驶系统首尾完全冗余策略，并分析了该策略下系统的可靠性，在此基础上，设计了首尾完全冗余的列车自动驾驶系统的总体架构和主体功能软件，并进行了测试验证。论文的主要工作如下：首先，针对现有列车自动驾驶系统首尾冗余设计存在的问题，提出了一种首尾完全冗余策略，建立了相应的系统

5、马尔可夫模型，对比分析了首尾完全冗余系统与传统系统的可靠性，验证了首尾完全冗余系统的高可靠性。然后，以系统首尾完全冗余为目标，提出并设计了一种首尾完全冗余的列车自动驾驶系统硬件架构，并研究了相应的首尾完全冗余实现方法。第三，根据列车自动驾驶系统的功能需求，并以实现首尾完全冗余为目标，完成了列车自动驾驶系统软件的总体设计，在此基础上，开发了首尾完全冗余的列车自动驾驶系统的主体功能软件。最后，搭建了简易的首尾完全冗余列车自动驾驶系统，并基于既有城市轨道交通仿真平台，并完成了系统测试，验证了本文提出的首尾完全冗余列车自动驾驶系统方案的有效性。关键词：城市轨道交通；列车自动驾驶系统；首尾冗余；

6、可靠性分类号：北京交通大学硕士学位论文：，，—，北京交通大学硕士学位论文：北京交通大学硕士学位论文目录目录轆丨丨弓胃论文的研究背景研究与应用现状论文主要研究内容首尾完全冗余策略及系统可靠性分析系统首尾完全冗余策略现有列车自动驾驶系统首尾冗余策略分析列车自动驾驶系统首尾完全冗余策略首尾完全冗余系统建模系统状态划分与建模假设系统主机与外部设备混合故障下系统建模系统主机与安全信息采集驱动单元混合故障下系统建模系统可靠性分析系统主机与外部设备混合故障下系统可靠度系统主机与安全信息采集驱动单元混合故障下系统可靠度可靠度对比分析本章小结首尾完全冗余系统的硬件架构与切换方法首尾完全冗余系统硬件架构需

7、求分析首尾完全冗余系统旳总体硬件架构设计系统总体硬件架构设计系统内部组网方案设计输入输出总线配置方案设计首尾完全冗余的系统切换方法研究安全信息采集驱动单元切换的原理安全信息采集驱动单元切换的方法安全信息采集驱动单元切换后的补偿北京交通大学硕士学位论文目录本章小结首尾完全冗余系统的主体功能软件设计与实现系统功能需求分析系统业务流程分析系统功能需求分析软件系统总体设计系统软件模块划分系统软件接口设计系统软件数据结构列车自动驾驶系统的主体功能软件设计