磁浮列车运行控制系统由中央控制系统、分区控制系统和车载控制系统三个部分组成。其中,车载运行控制系统是安全苛求系统,主要实现磁浮列车的速度曲线监控与列车防护,安全计算机作为其核心部件重要性不言而喻。目前投入使用的安全计算机基本上均为同构架构,对于某些共模失效而言其安全性和可靠性有待提高,本文研究了差异化三取二安全计算机技术并将其成功应用于磁浮车载运控系统中,对解决此类问题而言具有重要的理论意义和参考价值。首先,本文分析了磁浮车载运控系统的功能需求与总体架构,在此基础上研究了系统的安全性,给出了安全计算机的可靠度对整个系统具有重要影响的安全约束规则。其次,设计了面对共模失效具有更高容错性的差异化三取二安全计算机,并分析了系统的可靠度,得出了与同构三取二安全计算机相比效果较优的结论。最后,搭建了以差异化安全计算机为核心的磁浮车载运控系统并进行了相关测试,取得了满意的效果。本文的主要工作如下:(1)对磁浮列车车载运行控制系统进行了功能需求与总体架构的分析,利用STAMP模型以及STPA方法对系统进行了安全性分析,从而得到了安全计算机的可靠度对整个系统具有重要影响的安全约束规则。(2)基于已得出的磁浮列车车载运行控制系统的安全约束规则对差异化三取二安全计算机进行了设计,主要针对于主控板硬件架构以及运行于其上的操作系统。在硬件层面,三系主控板采用了Coldfire、ARM、Power PC三种不同架构;在操作系统层面,三系主控板上分别运行了Vx Works 6.6、Vx Works 7.0、QNX 6.3三种不同架构的操作系统。(3)采用故障树的方法对本文所设计的差异化三取二安全计算机进行了建模,并对其可用度进行了分析,得出了维修率在一定范围内可提高系统可用度的结论。同时,将差异化与同构三取二安全计算机的可靠度进行对比,得出了在无维修的情况下前者可靠度较高的结论。(4)完成了差异化三取二安全计算机样机的研制,并搭建了以差异化三取二安全计算机为核心的磁浮车载运控系统。然后,对系统进行了车门防护、车辆的悬浮与降落、与OBC的通信测试、制动测试、正常行车、牵引切断和紧急制动是否准确、列车运行防护等现场测试内容,证明了系统可以正常工作。图68幅,表6个,参考文献55篇。