列控安全計算機(jī)通信控制器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)研究

李淑靜

摘要：近年來，在社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的背景下，我國積極進(jìn)行了交通運(yùn)輸業(yè)的建設(shè)，在這種情況下，軌道交通事業(yè)快速發(fā)展起來。列車運(yùn)行控制系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，可以促使列車運(yùn)行過程中，更加高效和安全，同時具有較強(qiáng)的節(jié)能和環(huán)保的特點(diǎn)。本文從現(xiàn)階段列車運(yùn)行控制系統(tǒng)中的缺陷入手，對通信控制器硬件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)展開了研究。

關(guān)鍵詞：列控 安全計算機(jī) 通信控制器 設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）07-0102-01

在列車運(yùn)行控制系統(tǒng)當(dāng)中，核心的硬件設(shè)備為安全計算機(jī)，而安全計算機(jī)內(nèi)部，通信控制器是一個非常重要的模塊，擔(dān)任著轉(zhuǎn)發(fā)內(nèi)部數(shù)據(jù)和實(shí)現(xiàn)通信接口的功能，因此加強(qiáng)列控安全計算機(jī)通信控制器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)研究具有重要意義。現(xiàn)階段，我國列車運(yùn)行中的控制系統(tǒng)存在一定的缺陷，在促進(jìn)我國交通運(yùn)輸業(yè)快速發(fā)展的過程中，因?qū)@些缺陷進(jìn)行充分的掌握，并在此基礎(chǔ)上加強(qiáng)通信控制器硬件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)研究。

1 現(xiàn)階段列車運(yùn)行控制系統(tǒng)中的缺陷

傳統(tǒng)的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)包括CTCS和CBTC，其在使用過程中，功能具有一定的價值，然而其設(shè)計思路是對傳統(tǒng)鐵路信號設(shè)備的沿用，也就是說促使不同的子系統(tǒng)滿足不同的控制功能，整個系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要建立在疊加式原則的基礎(chǔ)之上。對以上系統(tǒng)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其運(yùn)行過程中主要包含兩個組成部分，分別為地面和車載兩種設(shè)備，而較多的子設(shè)備存在于地面設(shè)備當(dāng)中，分別為無線閉塞中心、車載計算機(jī)和列控中心等。這些系統(tǒng)在應(yīng)用過程中包含以下缺陷：

首先，較多的子系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，將導(dǎo)致整體的功能得到分散，并造成整個系統(tǒng)存在復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，應(yīng)用的設(shè)備也較多，這種現(xiàn)象是不利于提升整個系統(tǒng)的可靠性和安全性的。盡管該系統(tǒng)運(yùn)行過程中，各項(xiàng)指標(biāo)能夠符合國家要求，也能夠?qū)崿F(xiàn)一定程度的安全性，但是其較低的MTBF，將導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)故障的次數(shù)增加，嚴(yán)重影響系統(tǒng)運(yùn)行高效性，在眾多的安全隱患存在的背景下，系統(tǒng)運(yùn)行將造成重大的安全事故。具有效數(shù)據(jù)顯示，近年來，列車運(yùn)行控制系統(tǒng)運(yùn)行中因故障導(dǎo)致乘客被滯留以及列車晚點(diǎn)的現(xiàn)象非常多。

其次，作為安全荷求系統(tǒng)的一個重要組成部分，列控系統(tǒng)設(shè)計過程黃總，必須將“故障-安全”原則進(jìn)行充分的體現(xiàn)，在這種情況下，安全計算機(jī)需要應(yīng)用于多個設(shè)備當(dāng)中[1]?，F(xiàn)階段，在充分觀察列控系統(tǒng)組成成分的過程中，發(fā)現(xiàn)不同的安全計算機(jī)平臺被應(yīng)用于不同設(shè)備當(dāng)中，例如，計算機(jī)平臺包含車載安全和連鎖安全等多個平臺，同時由于在不同的場景當(dāng)中需要對城軌技術(shù)和鐵路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行不同程度的確定，導(dǎo)致安全計算機(jī)平臺還需要針對城市軌道交通列控系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)置。較多的安全計算機(jī)平臺，導(dǎo)致較差的兼容性存在于系統(tǒng)當(dāng)中，造成維護(hù)工作難度增加，希望安全性無法得到有效保證。

2 通信控制器硬件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

2.1 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計

兩個不同的通信控制器存在于單系的安全計算機(jī)當(dāng)中，在應(yīng)用COTS臺工業(yè)計算機(jī)模塊和X86架構(gòu)的過程中，充分考慮了差異性原則，它們在使用中可以構(gòu)成兩個通信板。盡管擁有不同的核心計算機(jī)模塊架構(gòu)，然而卻擁有一致的接口和功能需求，因此可以通用同一個硬件結(jié)構(gòu)。

專用總線接口、外部結(jié)構(gòu)以及電源等是該硬件結(jié)構(gòu)中的主要構(gòu)成。其中，電源模塊在運(yùn)行過程中，可以提供大量的電源，促使通信板以及不同的模塊能夠正常運(yùn)行；外部接哦故模塊在運(yùn)行過程中，可以實(shí)現(xiàn)接口需要，促使外部設(shè)備同安全計算機(jī)可以實(shí)現(xiàn)有效的連接，現(xiàn)階段典型的接口包括LED指示燈電路和以太網(wǎng)接口功能等；專用總線接口模塊在運(yùn)行中，可以實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換的功能，促使總線信號可以同F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換等[2]。

在這種情況下，兩塊不同的通信板在應(yīng)用過程中，可以促使不同的子系統(tǒng)之間通用同樣的模塊，這一過程中，需要對計算機(jī)接口以及COTS計算機(jī)進(jìn)行重新考慮。該結(jié)構(gòu)設(shè)計同COTS技術(shù)理念具有較高的符合程度，能夠更加簡單的進(jìn)行硬件的開發(fā)。

2.2 電源模塊的實(shí)現(xiàn)

特定的配置方案存在于板卡當(dāng)中，對安全計算機(jī)平臺的運(yùn)行具有一定程度的輔助作用，安全電源板是提供該平臺運(yùn)行的關(guān)鍵，5V的直流電源將由向背板發(fā)送，促使不同的板卡可以正常運(yùn)行，并且直流5V為入口電源在通信板中的體現(xiàn)。在充分分析通信控制器不同模塊元件的過程中，需要將1.5V、3.3V和5V等多種電源作用于板載元件當(dāng)中，在這種情況下，應(yīng)運(yùn)用1.5V、3.3V來代替5V的電源[3]。

LT1084為低壓差正可調(diào)穩(wěn)壓器，將其應(yīng)用于電源轉(zhuǎn)換芯片當(dāng)中，能夠促使該系統(tǒng)在運(yùn)行過程中穩(wěn)定性更強(qiáng)，更重要的是，可以保證1V以下壓差的狀況下，該系統(tǒng)仍然能夠正常運(yùn)行，并進(jìn)行5A的電流輸出，這一過程中，還可以實(shí)現(xiàn)修正電流限值的目的，從而促使電源電路同穩(wěn)壓器之間能夠的承受的應(yīng)力在過載狀況下得到最大程度的降低。

3 結(jié)語

綜上所述，近年來，在社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的背景下，我國為了實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展，積極進(jìn)行了交通運(yùn)輸建設(shè)，軌道交通事業(yè)就是在這種情況下法快速發(fā)展起來的。列控安全計算機(jī)通信控制器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)是促進(jìn)我國列車控制系統(tǒng)不斷發(fā)展的關(guān)鍵。本文針對現(xiàn)階段列車運(yùn)行控制系統(tǒng)中的缺陷展開了探討，并對通信控制器硬件設(shè)計與實(shí)現(xiàn)展開了研究，希望對我國的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]陳光武.軌道交通安全計算機(jī)系統(tǒng)及安全控制機(jī)制關(guān)鍵技術(shù)研究[D].蘭州交通大學(xué)，2014.

[2]劉金濤.基于STPA的需求階段的高速列車運(yùn)行控制系統(tǒng)安全分析方法研究[D].北京交通大學(xué)，2015.

[3]吳夢媛.中低速磁浮列控中心原理樣機(jī)軟件的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D].北京交通大學(xué)，2008.