铁路信号微电子设备系统故障-安全理论与方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    U1734211
  • 项目类别：
    联合基金项目
  • 资助金额：
    233.0万
  • 负责人：
    卢佩玲
  • 依托单位：
    中国铁道科学研究院集团有限公司
  • 学科分类：
    F0302.控制系统与应用
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Railway signal control system is the key equipment of safe driving, and the fault-safety is always the core principle of railway signal. The majority of high-speed railway signal equipments are micro-electronic system, which is hard to achieve fault-safety using physical characteristics due to the faults asymmetry, resulting that the failure mode is almost impossible to confirm. The traditional railway signal system fault-safety theory and skill is facing the severe challenge .Therefore, it is necessary to study in fault-safety theory, method and skill for micro-electronic signal system. Based on the safety theory and industrial standard, this project firstly study the fault-safety theory and method in terms of modeling and analysis, design and achievement, test and verification, including the modelling and computing of common cause failure (CCF), fuzzy secure voting, rapid response control. Then this project study signal system fault-safety design methods and safe computer platform optimization, and system safety testing and verification using physical fault injection and formal modeling. Finally, solve the scientific problems of CCF modelling, multiple order & time delay rapid response control and the completeness of test cases, which provides the theoretical foundation and technical guidance for guaranteeing micro-electronic signal system safety.
铁路信号系统是保障行车安全的关键设备，故障-安全始终是其核心理念。以高速铁路为代表的信号设备大多为复杂微电子系统，不具有故障不对称性，很难利用物理特性实现故障-安全，基本失效模式几乎无法完全确定，传统的铁路信号故障-安全理论与技术体系正面临严峻挑战，需要对微电子信号系统进行故障-安全理论、方法和实践技术的全方位研究。本课题以故障-安全为研究核心，结合安全相关理论和行业标准，从建模与分析、设计与实现、测试与验证的角度出发，研究信号系统的共因失效建模与计算、模糊决策安全表决、多阶滞后快速反应的故障-安全理论及方法；提出故障-安全设计方法，进行安全平台的优化；研究基于物理故障注入和形式化建模的系统安全性测试与验证方法。解决微电子信号设备系统共因失效模型构建、多阶滞后快速控制和安全测试案例完备性三个科学问题，对整体提高和全面保障铁路微电子复杂信号系统安全提供理论支撑和技术指导。

结项摘要

铁路信号系统是保障行车安全的关键设备，故障-安全始终是其核心理念。以高速铁路为代表的信号设备大多为复杂微电子系统，不具有故障不对称性，很难利用物理特性实现故障-安全，基本失效模式几乎无法完全确定，传统的铁路信号故障-安全理论与技术体系正面临着日益快速增大的挑战。因此需要对微电子信号系统进行全方位故障-安全理论、方法和实践技术的研究。.本课题以故障-安全为研究核心，结合安全相关理论和行业标准，总结归纳了高铁运营十多年的经验，研究了铁路信号电子设备安全服役趋势及安全评价指数构建；从建模与分析、设计与实现、测试与验证的角度出发，研究信号系统的共因失效建模与计算、铁路安全平台安全表决方法、故障诊断及快速反应的理论及方法；提出铁路信号安全计算机平台的故障-安全的设计原则及实现方法，安全软件设计方法及编码规范方法，安全系统独立软件比较方法，并将新方法用于了安全平台的优化；最后研究了基于物理故障注入的故障-安全测试方法，安全软件测试方法以及信号系统安全功能自动化测试的方法。.课题成果形成了铁路行业内硬件设计和软件设计、测试和验证的相关设计规范和行业标准，研制了一套TJYL-V型安全计算机平台，基于该平台研制的新型列控系统设备——联锁列控一体化系统已完成工程应用，标志着我国铁路信号安全控制领域的自主创新迈上新的台阶，对于提升我国铁路技术装备水平，保持在国际铁路领先地位具有重要意义。

项目成果

期刊论文数量（59）
专著数量（1）
科研奖励数量（2）
会议论文数量（7）
专利数量（6）
Bio-Inspired Speed Curve Optimization and Sliding Mode Tracking Control for Subway Trains
地铁列车仿生速度曲线优化与滑模跟踪控制
  • DOI：
    10.1109/tvt.2019.2914936
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    IEEE Transactions on Vehicular Technology
  • 影响因子：
    6.8
  • 作者：
    Cao Yuan;Wang Zheng Chao;Liu Feng;Li Peng;Xie Guo
  • 通讯作者：
    Xie Guo
基于CBR的无线闭塞中心故障诊断方法研究
  • DOI：
    10.13238/j.issn.1004-2954.201811070008
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    铁道标准设计
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    张宏扬;王龙生;赵梦瑶
  • 通讯作者：
    赵梦瑶
通风孔对压电麦克风低频响应的影响研究
  • DOI：
    10.13255/j.cnki.jusst.2019.0
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    上海理工大学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    华晴;沈拓;焦云菲;张轩雄
  • 通讯作者：
    张轩雄
城市轨道交通既有车辆段短库线全自动驾驶改造方案研究
  • DOI：
    10.16037/j.1007-869x.2019.03.011
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    城市轨道交通研究
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    陈宁宁;张琦;王开锋;高莺;贾鹏
  • 通讯作者：
    贾鹏
A Hybrid Method for Life Prediction of Railway Relays Based on Multi-Layer Decomposition and RBFNN
基于多层分解和RBFNN的铁路继电器寿命预测混合方法
  • DOI：
    10.1109/access.2019.2906895
  • 发表时间：
    2019
  • 期刊：
    IEEE Access
  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    Sun Yongkui;Cao Yuan;Zhou Mingjun;Wen Tao;Li Peng;Robert Clive
  • 通讯作者：
    Robert Clive

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其他文献

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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