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《哈尔滨工程大学》 2003年
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基于CAN总线的双机并行铁路计轴系统的设计与实现

周文君  
【摘要】: 随着我国经济的飞速发展,微机计轴系统用于铁路区间控制显的越来越迫切,其国产化不仅能大幅度提高铁路区段的利用率,同时还能节约大量外汇。基于铁路系统安全第一的作业特点,对计轴系统进行可靠性设计具有深远意义。可靠性设计有避错与容错两种设计方案,容错设计从系统结构上提高可靠性,是面向应用的可靠性系统设计的可行方案。因而,运用容错技术对铁路计轴系统进行设计成为提高系统可靠性的有效手段。 本论文以区间控制为对象,系统地对容错的计算机计轴系统进行了设计并予以实现。CAN总线用于系统设计之中尚属国内首创,同时在系统结构、原理、实现等方面提出了新颖的设计思想,是一种得到改进的容错技术。 系统分析了容错设计的需求,提出了铁路计轴计算机系统的可靠性要求,对容错类型进行了定位。而后采用故障模式与影响分析法对硬件进行分析,得到了主机与A/D需要容错设计的结论。 在设计阶段,首先进行了计轴系统模型的建立。通过多种冗余模型进行比较,以可靠性等指标为标准,选择双机并联模型为设计方案。结合系统开发层次与使用环境,将冗余级别定位于模块级冗余,提出了以A/D与主机串联形成的处理器模块为冗余单位、双处理器模块共同驱动一套外设的模型。 其次,进行了系统实现的研究,在硬件、软件两方面展开。硬件设计主要完成了主机的避错设计,软件设计具有错误容忍功能,极大地提高了系统的可靠度和可用度。 最后,对计轴系统可靠性进行了理论分析。可靠性建模分别运用组合模型与马尔可夫模型进行,通过对系统数学模型分析,得到了采用返场维修与现场维修两种策略的可靠性及其增长参数。 论文是面向铁路计轴应用的容错设计,有些方面提出了不同于传统方法的1+1系统实现方案,这不仅使计轴系统的可靠性得到大幅度提高,而且可为其它恶劣环境下的可靠性系统设计提供容错设计思路。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP273.5

【引证文献】
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