高速磁浮列车牵引切断系统的研究

论文摘要

牵引切断是高速磁浮列车超速防护的关键技术手段之一。国外磁浮列车系统牵引切断技术的研究已经成熟,国内相关技术的研究还处于起步阶段。本论文以德国高速磁浮列车系统为应用背景,提出了一套牵引安全切断系统的方案,在此基础上完成了系统的设计工作。论文的主要工作包括:第一,研究了牵引供电和运行控制的工作机理,在此基础上,分析了牵引切断系统的功能及安全需求。第二,基于多种容错与避错技术,设计了具有高可靠性、高安全性的系统总体方案。第三,设计了核心安全处理单元,该单元基于多个DSP2407,满足了高安全性高可靠性的功能要求。第四,设计了冗余的电流采集模块、安全的输入输出模块及子模块间的安全通信接口。第五,设计了系统软件的总体结构,并编写了部分程序模块的代码。第六,设计了牵引切断系统的环境仿真单元,实现系统的测试与功能验证。

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致谢

中文摘要

ABSTRACT

1 引言

1.1 研究及应用现状

1.2 本文主要内容及章节安排

2 牵引切断技术

2.1 运行控制系统及牵引切断相关技术

2.1.1 运行控制系统

2.1.2 牵引切断相关技术

2.2 牵引供电系统及牵引切断相关技术

2.2.1 牵引供电系统

2.2.2 牵引切断相关技术

2.3 本章小结

3 牵引切断系统的总体设计

3.1 系统功能及安全需求

3.2 系统功能设计实现方法研究

3.2.1 牵引切断功能实现方法

3.2.2 状态检测功能实现方法

3.3 系统总体结构设计

3.3.1 系统接口设计

3.3.2 系统模块设计

3.4 系统优化设计

3.4.1 可靠性安全性技术

3.4.2 系统优化设计

3.5 本章小结

4 牵引切断系统的硬件设计

4.1 系统硬件总体设计方案

4.2 基于DSP的单板核心单元设计

4.2.1 外部 SRAM的设计

4.2.2 电源及电平逻辑接口设计

4.2.3 CAN通信模块设计

4.2.4 输入输出驱动设计

4.2.5 A/D采样模块设计

4.2.6 RS232模块设计

4.3 电流传感器选型及其接口设计

4.3.1 电流传感器选型要求及安全说明

4.3.2 测试电流生成模块

4.3.3 传感器测试接口控制模块

4.4 三取二核心安全处理单元设计

4.4.1 三取二核心安全处理单元系统设计

4.4.2 三取二表决单元设计

4.5 本章小结

5 牵引切断系统的软件概要设计

5.1 软件开发环境介绍

5.2 系统软件整体设计方案

5.3 CAN通信模块的软件设计

5.4 A/D采样设计

5.5 驱动输出设计

5.6 本章小结

6 调试环境设计

6.1 分区安全计算机接口的仿真

6.2 牵引供电系统接口仿真

6.3 牵引电流的模拟

6.4 RS232串口通信扩展

6.5 本章小结

7 结束语

参考文献

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