重载群组列控系统安全计算机国产芯片替代关键技术研究

作     者：丁欢 戴鹏飞 黄彬彬 

作者机构：北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 

出 版 物：《铁道科学与工程学报》 (Journal of Railway Science and Engineering)

年 卷 期：2024年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 082302[工学-交通信息工程及控制] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(U2368202) 

主　　题：重载群组控制 列控系统 安全计算机平台 国产芯片 替代技术 

摘      要：为解决重载群组列控系统装备安全计算机平台国产芯片替代的问题。制定了安全计算机平台全部采用国产芯片的总体目标，使用平台构建的列控设备具备在役设备的整机级替代能力。分析总结了安全计算机平台进行国产芯片替代的三个难点，进而提出了解决问题的关键技术措施。构建模型论证了电路单元采取异构设计是降低共因故障的直接且有效的方式。通过异构设计的方法，解决了国产芯片可选种类少的问题，从而保证平台安全性不降低。通过全面降额设计的方法加强平台的可靠性设计，并采用高加速寿命试验等加强验证措施寻找器件、设计等方面的潜在缺陷，解决了国产芯片一致性不高的问题。通过平台内系统级和单板级优化设计，研制车地统一平台，降低列控装备国产芯片替代难度。采用上述技术措施，成功解决了替代的难点问题，完成了基于国产芯片的安全计算机平台的研制。研制的基于国产芯片的安全计算机平台通过了测试和安全认证，在重载群组列控系统中的群组控制中心、群组临时限速服务器和群组ATP设备中得到成功应用，实现了重载群组列控系统装备底层软硬件完全自主可控。研制的安全计算机平台具有通用性，能够满足高铁、地铁等领域车、地多种列控装备应用需求。研究结果为彻底实现我国列控装备的软硬件完全自主可控和保障铁路安全营运提供参考。