基于国产芯片与国产操作系统的轨道车辆车载安全计算机设计

2021-11-28张小松张长春李博健

电子制作 2021年20期

张小松，张长春，李博健

（中车青岛四方车辆研究所有限公司，山东青岛，266031）

0 引言

目前轨道车辆核心控制系统主要包括：牵引辅助控制系统，网络控制系统、制动控制系统等。这些系统是车辆控制的核心，随着信息技术的发展，对这些系统的功能安全性、信息安全性、运算性能、实时性等都提出了更高的要求。功能安全需要满足欧洲电工标准化委员会（GENELEC）制定的相关标准[1]，信息安全必须基于国产自主可控的软硬件产品，而运算性能与实时性需要软硬件自身性能的支撑。本文基于飞腾等国产芯片和国产翼辉操作系统，遵循EN50126《铁路应用：可靠性、可用性、可维护性与安全性（RAMS）规范和说明》[2]定义的要求，设计了一款列车专用安全计算机，满足了轨道车辆核心控制系统控制器软硬件自主可控及功能安全的需求，实现了列车牵引、网络、制动等核心系统的控制功能。

1 系统方案

车载安全计算机采用国产芯片与国产操作系统设计，按照EN50129《铁路应用：铁路控制系统领域的安全相关电子系统》[3]标准定义的SIL2安全等级要求进行架构设计。其系统框图如图1所示，主要包括主CPU与监控CPU（FPGA）及系统外设三部分。电源、CPU、FPGA、存储、通信等核心芯片均采用国产芯片，芯片国产化率达到90%以上，软件采用国产翼辉实时操作系统保证系统的实时性与稳定性。