列控安全計(jì)算機(jī)通信容錯(cuò)與實(shí)時(shí)性優(yōu)化的研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)在鐵路信號系統(tǒng)中應(yīng)用，列車運(yùn)行控制系統(tǒng)由傳統(tǒng)的控制技術(shù)逐漸向綜合化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。而列控安全計(jì)算機(jī)作為列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的核心硬件設(shè)備，其承載著系統(tǒng)的大部分安全功能，是確保列控系統(tǒng)安全性和可靠性的關(guān)鍵。由于列控安全計(jì)算機(jī)基本采用分布式容錯(cuò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，處理單元之間依靠通信實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制，其通信的容錯(cuò)性和實(shí)時(shí)性直接制約著列控系統(tǒng)的安全性和可靠性。本文針對列控安全計(jì)算機(jī)通信的容錯(cuò)性和實(shí)時(shí)性問題，提出一種通信容錯(cuò)機(jī)

2、制和實(shí)時(shí)性優(yōu)化策略，以提高安全計(jì)算機(jī)的安全性和可靠性。
　　首先，本文通過分析列控安全計(jì)算機(jī)的通信結(jié)構(gòu)和通信需求，說明了容錯(cuò)性和實(shí)時(shí)性是影響安全計(jì)算機(jī)安全性和可靠性的重要因素。同時(shí)也概括了典型的實(shí)時(shí)通信技術(shù)，總結(jié)出基于時(shí)間觸發(fā)架構(gòu)理論的通信實(shí)時(shí)性優(yōu)化方法能滿足系統(tǒng)通信實(shí)時(shí)性和確定性要求。然后從容錯(cuò)性和實(shí)時(shí)性兩個(gè)方面，分別分析了冗余容錯(cuò)技術(shù)、組通信容錯(cuò)算法、實(shí)時(shí)性優(yōu)化調(diào)度模型以及基于網(wǎng)絡(luò)演算的通信時(shí)延分析方法，從而確立了列控安全計(jì)算

3、機(jī)通信容錯(cuò)和實(shí)時(shí)性優(yōu)化理論基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)方法。
　　其次，在所分析的理論和方法的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了通信容錯(cuò)和實(shí)時(shí)性優(yōu)化中間件模型，并對其展開研究設(shè)計(jì)。通信中間件主要包括組通信容錯(cuò)管理和實(shí)時(shí)性優(yōu)化策略兩個(gè)部分。根據(jù)安全苛求系統(tǒng)容錯(cuò)需求，設(shè)計(jì)了基于雙網(wǎng)冗余的軟件容錯(cuò)機(jī)制和基于組通信協(xié)議的通信容錯(cuò)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了通信容錯(cuò)功能;同時(shí)根據(jù)列控安全計(jì)算機(jī)通信數(shù)據(jù)流的不同屬性特征，提出了約束性多重優(yōu)先級調(diào)度策略的實(shí)時(shí)性優(yōu)化方法，并利用網(wǎng)絡(luò)演算分析了通信時(shí)延