列控安全计算机通信控制器的设计与实现研究

李淑静

摘要：近年来，在社会经济飞速发展的背景下，我国积极进行了交通运输业的建设，在这种情况下，轨道交通事业快速发展起来。列车运行控制系统在运行过程中，可以促使列车运行过程中，更加高效和安全，同时具有较强的节能和环保的特点。本文从现阶段列车运行控制系统中的缺陷入手，对通信控制器硬件设计与实现展开了研究。

关键词：列控 安全计算机 通信控制器 设计与实现

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）07-0102-01

在列车运行控制系统当中，核心的硬件设备为安全计算机，而安全计算机内部，通信控制器是一个非常重要的模块，担任着转发内部数据和实现通信接口的功能，因此加强列控安全计算机通信控制器的设计与实现研究具有重要意义。现阶段，我国列车运行中的控制系统存在一定的缺陷，在促进我国交通运输业快速发展的过程中，因对这些缺陷进行充分的掌握，并在此基础上加强通信控制器硬件设计与实现研究。

1 现阶段列车运行控制系统中的缺陷

传统的列车运行控制系统包括CTCS和CBTC，其在使用过程中，功能具有一定的价值，然而其设计思路是对传统铁路信号设备的沿用，也就是说促使不同的子系统满足不同的控制功能，整个系统的实现需要建立在叠加式原则的基础之上。对以上系统进行分析发现，其运行过程中主要包含两个组成部分，分别为地面和车载两种设备，而较多的子设备存在于地面设备当中，分别为无线闭塞中心、车载计算机和列控中心等。这些系统在应用过程中包含以下缺陷：

首先，较多的子系统在运行过程中，将导致整体的功能得到分散，并造成整个系统存在复杂的结构，应用的设备也较多，这种现象是不利于提升整个系统的可靠性和安全性的。尽管该系统运行过程中，各项指标能够符合国家要求，也能够实现一定程度的安全性，但是其较低的MTBF，将导致系统出现故障的次数增加，严重影响系统运行高效性，在众多的安全隐患存在的背景下，系统运行将造成重大的安全事故。具有效数据显示，近年来，列车运行控制系统运行中因故障导致乘客被滞留以及列车晚点的现象非常多。

其次，作为安全荷求系统的一个重要组成部分，列控系统设计过程黄总，必须将“故障-安全”原则进行充分的体现，在这种情况下，安全计算机需要应用于多个设备当中[1]。现阶段，在充分观察列控系统组成成分的过程中，发现不同的安全计算机平台被应用于不同设备当中，例如，计算机平台包含车载安全和连锁安全等多个平台，同时由于在不同的场景当中需要对城轨技术和铁路标准进行不同程度的确定，导致安全计算机平台还需要针对城市轨道交通列控系统进行重新设置。较多的安全计算机平台，导致较差的兼容性存在于系统当中，造成维护工作难度增加，希望安全性无法得到有效保证。

2 通信控制器硬件设计与实现

2.1 硬件结构设计

两个不同的通信控制器存在于单系的安全计算机当中，在应用COTS台工业计算机模块和X86架构的过程中，充分考虑了差异性原则，它们在使用中可以构成两个通信板。尽管拥有不同的核心计算机模块架构，然而却拥有一致的接口和功能需求，因此可以通用同一个硬件结构。

专用总线接口、外部结构以及电源等是该硬件结构中的主要构成。其中，电源模块在运行过程中，可以提供大量的电源，促使通信板以及不同的模块能够正常运行；外部接哦故模块在运行过程中，可以实现接口需要，促使外部设备同安全计算机可以实现有效的连接，现阶段典型的接口包括LED指示灯电路和以太网接口功能等；专用总线接口模块在运行中，可以实现电平转换的功能，促使总线信号可以同FPGA实现转换等[2]。

在这种情况下，两块不同的通信板在应用过程中，可以促使不同的子系统之间通用同样的模块，这一过程中，需要对计算机接口以及COTS计算机进行重新考虑。该结构设计同COTS技术理念具有较高的符合程度，能够更加简单的进行硬件的开发。

2.2 电源模块的实现

特定的配置方案存在于板卡当中，对安全计算机平台的运行具有一定程度的辅助作用，安全电源板是提供该平台运行的关键，5V的直流电源将由向背板发送，促使不同的板卡可以正常运行，并且直流5V为入口电源在通信板中的体现。在充分分析通信控制器不同模块元件的过程中，需要将1.5V、3.3V和5V等多种电源作用于板载元件当中，在这种情况下，应运用1.5V、3.3V来代替5V的电源[3]。

LT1084为低压差正可调稳压器，将其应用于电源转换芯片当中，能够促使该系统在运行过程中稳定性更强，更重要的是，可以保证1V以下压差的状况下，该系统仍然能够正常运行，并进行5A的电流输出，这一过程中，还可以实现修正电流限值的目的，从而促使电源电路同稳压器之间能够的承受的应力在过载状况下得到最大程度的降低。

3 结语

综上所述，近年来，在社会经济飞速发展的背景下，我国为了实现全面发展，积极进行了交通运输建设，轨道交通事业就是在这种情况下法快速发展起来的。列控安全计算机通信控制器的设计与实现是促进我国列车控制系统不断发展的关键。本文针对现阶段列车运行控制系统中的缺陷展开了探讨，并对通信控制器硬件设计与实现展开了研究，希望对我国的列车运行控制系统的发展起到促进作用。

参考文献

[1]陈光武.轨道交通安全计算机系统及安全控制机制关键技术研究[D].兰州交通大学，2014.

[2]刘金涛.基于STPA的需求阶段的高速列车运行控制系统安全分析方法研究[D].北京交通大学，2015.

[3]吴梦媛.中低速磁浮列控中心原理样机软件的设计与实现[D].北京交通大学，2008.