安全计算机是列控系统的核心设备,目前安全计算机广泛采用的是二乘二取二和三取二两种冗余结构。随着计算机、通信与信息处理等技术的快速发展,为进一步提高可靠性,保障列控系统的安全运行,采用二乘三取二冗余结构的安全计算机已经投入了实际应用。本文以二乘三取二结构的双机热备安全计算机系统为研究对象,开展了切换机制研究。在分析二乘三取二的系统结构和工作原理的基础上,重点对二乘三取二双机热备切换过程中同步机制、故障侦测与切换评估、切换机制三个关键性问题开展了研究,并分析了系统的可靠性和安全性;构建了二乘三取二双机热备切换机制仿真软件,验证其可行性、可靠性及安全性。论文的主要研究工作有:第一,研究二乘三取二双机切换中的同步机制。在分析二乘三取二的系统结构、工作原理和现有铁路信号系统同步机制的基础上,依据二乘三取二应避免共模故障的结构特点,深入研究了二乘三取二冗余系统的系内和系间同步机制。第二,研究二乘三取二双机热备切换中的故障侦测与切换评估机制。通过分析二乘三取二子系统的系统状态和切换状态,对各系系内、系间进行故障侦测,将故障侦测结果和系统所处的系统状态相结合,对系统进行切换评估。第三,研究二乘三取二的切换机制。首先,分析当系统进行主备切换时,各系状态的转化过程;其次,依据故障侦测与切换评估的结果得出二乘三取二的切换机制;最后使用马尔可夫模型分析三取二和二乘三取二的可靠性和安全性,使用MATLAB得出系统的可靠性和安全性曲线,结果表明基于该切换机制的二乘三取二冗余系统不仅具有较高的可靠性还具有可观的安全性。第四,使用Stateflow模型对该切换机制进行建模仿真,通过测试用例验证该切换机制的正确性;设计二乘三取二切换仿真软件,依据本文对切换过程中三个关键性问题的研究结果,实现系内、系间同步机制,通过模拟故障侦测情况,实现系统的切换评估和切换过程。研究表明,论文所述的二乘三取二双机热备切换机制能够实现准确切换并保证了系统的可靠性和安全性。