BR102017019594A2 - Método para sincronizar um sistema, controlador, sistema de gerenciamento e instalação ferroviária - Google Patents
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Abstract
a presente invenção refere-se a um método para sincronizar um sistema. a presente invenção também se refere a um controlador, sistema e instalação ferroviária associados. a invenção aplica-se ao campo ferroviário, sendo o método e o sistema destinados a uma instalação ferroviária. o método para sincronizar um sistema (18), que inclui uma pluralidade de cadeias de processamento redundantes, o sistema (18) incluindo um relógio global que controla o sistema (18), cada cadeia de processamento incluindo um primeiro relógio local específico (30a, 32a, 34a) que controla a respectiva cadeia de processamento e um segundo relógio local (30b, 32b, 34b) capaz de medir o tempo, o método inclui: fornecer um primeiro instante, através do relógio global, para cada cadeia de processamento, converter o primeiro instante em um primeiro instante local para cada cadeia de processamento, implementar a mesma série de operações, nos mesmos dados de entrada, em cada cadeia de processamento a partir do primeiro instante local, incrementar o segundo relógio local (30b, 32b, 34b) específico para cada cadeia de processamento é subsequentemente incrementado, desde que a série de operações seja realizada, de modo a obter um segundo instante local, calcular um intervalo de tempo local definido como a diferença entre o segundo instante local e o primeiro instante local, comparar os intervalos de tempo locais calculados de modo a determinar um intervalo de tempo local compartilhado por uma maioria das cadeias de processamento.
Description
(54) Título: MÉTODO PARA SINCRONIZAR UM SISTEMA, CONTROLADOR, SISTEMA DE GERENCIAMENTO E INSTALAÇÃO FERROVIÁRIA (51) Int. Cl.: G06F 1/12; G06F 1/14; H04J 3/06 (52) CPC: G06F 1/12,G06F 1/14,H04J 3/0635 (30) Prioridade Unionista: 15/09/2016 FR 16 58634 (73) Titular(es): ALSTOM TRANSPORT TECHNOLOGIES (72) Inventor(es): RAPHAEL ANTONIO (74) Procurador(es): ANA PAULA SANTOS CELIDONIO (57) Resumo: A presente invenção refere-se a um método para sincronizar um sistema. A presente invenção também se refere a um controlador, sistema e instalação ferroviária associados. A invenção aplica-se ao campo ferroviário, sendo o método e o sistema destinados a uma instalação ferroviária. O método para sincronizar um sistema (18), que inclui uma pluralidade de cadeias de processamento redundantes, o sistema (18) incluindo um relógio global que controla o sistema (18), cada cadeia de processamento incluindo um primeiro relógio local específico (30A, 32A, 34A) que controla a respectiva cadeia de processamento e um segundo relógio local (30B, 32B, 34B) capaz de medir o tempo, o método inclui: fornecer um primeiro instante, através do relógio global, para cada cadeia de processamento, converter o primeiro instante em um primeiro instante local para cada cadeia de processamento, implementar a mesma série de operações, nos mesmos dados de entrada, em cada cadeia de processamento a partir do primeiro instante local, incrementar o segundo relógio local (30B, 32B, 34B) específico para cada cadeia de processamento é subsequentemente incrementado, des(...)
1/22 “MÉTODO PARA SINCRONIZAR UM SISTEMA, CONTROLADOR, SISTEMA DE GERENCIAMENTO E INSTALAÇÃO FERROVIÁRIA”
Campo da Invenção [001 ] A presente invenção refere-se a um método para sincronizar um sistema. A presente invenção também se refere a um controlador, sistema e instalação ferroviária associados.
[002] A invenção aplica-se ao campo ferroviário, sendo o método e o sistema destinados a uma instalação ferroviária.
Antecedentes da Invenção [003] Tradicionalmente, as instalações ferroviárias compreendem estações com plataformas, por exemplo, destinadas para que passageiros entrem e saiam dos trens.
[004] É conhecido o costume de equipar as plataformas com barreiras de plataforma, também chamadas de portas automáticas de plataforma (PSD). As barreiras da plataforma estão situadas à beira das plataformas e destinam-se essencialmente a evitar suicídios ou acidentes de passageiros.
[005] As barreiras da plataforma definem uma posição aberta e uma posição fechada. Tais barreiras da plataforma são controladas automaticamente de modo a, por exemplo, estar em posição aberta somente quando um veículo estiver estacionado em uma plataforma.
[006] Além disso, algumas instalações ferroviárias são fornecidas com um sistema de controle de trânsito ferroviário automático, também chamado de controle de trem baseado em comunicação (CBTC). Este é um sistema baseado em uma comunicação entre veículos e dispositivos de gerenciamento de tráfego.
[007] Quando as plataformas possuem barreiras de plataforma, o sistema CBTC fornece a articulação entre a posição aberta ou a posição fechada das barreiras da plataforma e o movimento dos veículos. Como uma ilustração,
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2/22 um veículo que se aproxima de uma plataforma que possui barreiras da plataforma somente será autorizado a entrar em cada estação se as barreiras da plataforma estiverem bloqueadas na posição fechada.
[008] Esse dito sistema CTBC é, portanto, um sistema distribuído que deve, deste modo, garantir uma boa segurança, enquanto permite o tempo de resposta mais rápido possível.
[009] Por conseguinte, existe uma necessidade de tal método, garantindo uma boa segurança em um sistema distribuído, enquanto permite o tempo de resposta mais rápido possível.
Descrição da Invenção [010] A presente descrição descreve um método para sincronizar um sistema que inclui uma pluralidade de cadeias de processamento redundantes, o sistema incluindo um relógio global que controla o sistema, cada cadeia de processamento incluindo um primeiro relógio local específico que controla a respectiva cadeia de processamento e um segundo relógio local, capaz de medir o tempo, o método incluindo o fornecimento de um primeiro instante, através do relógio global, para cada cadeia de processamento, convertendo o primeiro instante em um primeiro instante local para cada cadeia de processamento, realizando a mesma série de operações, nos mesmos dados de entrada, em cada cadeia de processamento a partir do primeiro instante local, incrementando o segundo relógio local específico de cada cadeia de processamento, desde que a série de operações seja implementada, de modo a obter um segundo instante local, calculando o intervalo de tempo local, definido como a diferença entre o segundo instante local e o primeiro instante local, comparando os intervalos de tempo locais calculados, de forma a determinar um intervalo de tempo local compartilhado por uma maioria da cadeia de processamento.
[011] De acordo com formas de realização específicas, o método
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3/22 de sincronização inclui uma ou mais das seguintes características, consideradas isoladamente ou de acordo com quaisquer combinações tecnicamente possíveis:
- cada cadeia de processamento inclui um relógio local, capaz de datar os eventos, o método incluindo ainda a sincronização dos terceiros relógios locais de cada cadeia de processamento no intervalo de tempo local comum;
- cada cadeia de processamento inclui um terceiro relógio local, capaz de datar os eventos, o método incluindo ainda proporcionar uma primeira margem de tempo e proporcionar um instante local correspondente ao desempenho da mesma operação em cada uma das cadeias de processamento, datação do referido instante local no terceiro relógio local de cada cadeia de processamento e estabelecendo um limite inferior para o conjunto de terceiros relógios locais no instante de realização da operação, considerado como sendo o mínimo das datações locais, a partir dos quais a primeira margem de tempo é subtraída;
- o método inclui ainda proporcionar uma segunda margem de tempo e proporcionar um instante local correspondente ao desempenho da mesma operação em cada uma das cadeias de processamento, datação do referido instante local no terceiro relógio local de cada cadeia de processamento e estabelecer um limite superior para o conjunto de terceiros relógios locais, no instante de realização da operação, considerado como sendo o máximo das datações locais, às quais a segunda margem de tempo é adicionada; e
- a resolução de cada relógio sendo maior do que ou igual a 100 milissegundos.
[012] A presente descrição descreve um controlador que inclui uma pluralidade de cadeias de processamento redundantes, cada cadeia de processamento incluindo um primeiro relógio local específico que controla a respectiva cadeia de processamento e um segundo relógio local específico,
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4/22 capaz de medir o tempo, sendo o controlador destinado a fazer parte de um sistema que inclui um relógio global que controla o sistema, o controlador sendo capaz de receber um primeiro instante através do relógio global, enviar o primeiro instante para cada cadeia de processamento, ordenar cada cadeia de processamento a converter o primeiro instante em um primeiro instante local, realizar a mesma série de operações, nos mesmos dados de entrada, em cada cadeia de processamento a partir do primeiro instante local, incrementar o segundo relógio local específico da cadeia de processamento em questão, desde que a série de operações seja implementada, de modo a obter um segundo instante local, calcular o intervalo de tempo local, definido como a diferença entre o segundo instante local e o primeiro instante local, comparar os intervalos de tempo locais calculados, de forma a determinar um intervalo de tempo local compartilhado por uma maioria da cadeia de processamento.
[013] De acordo com uma forma de realização específica, cada cadeia de processamento inclui um relógio local, capaz de datar os eventos, o controlador sendo capaz de sincronizar os terceiros relógios locais de cada cadeia de processamento no intervalo de tempo local comum.
[014] A presente descrição descreve um sistema que inclui um controlador, conforme anteriormente descrito.
[015] De acordo com uma forma de realização particular, o sistema é um sistema para administrar o movimento de pelo menos um veículo em uma instalação ferroviária, a instalação ferroviária compreendendo trilhos, pelo menos um veículo adequado para se deslocar sobre os trilhos e pelo menos uma estação, o controlador sendo capaz de garantir a chegada do veículo em cada estação e a partida do veículo de cada estação.
[016] A presente descrição descreve uma instalação ferroviária que compreende trilhos, pelo menos um veículo adequado para se deslocar sobre os trilhos e pelo menos um sistema, conforme anteriormente descrito.
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Breve Descrição dos Desenhos [017] Outras características e vantagens da invenção irão ser revelados durante a leitura da descrição, a seguir, das formas de realização da invenção, sendo a descrição apenas apresentada como um exemplo e em referência aos desenhos que são:
- Figura 1, ilustração esquemática de uma instalação ferroviária,
- Figura 2, um fluxograma de um exemplo de forma de realização da instalação ferroviária,
- Figura 3, um fluxograma de um exemplo de implementação de outro exemplo de método de sincronização,
- Figuras 4 e 5, fluxogramas de um exemplo de forma de realização de outro exemplo de método de sincronização, e
- Figuras 6 e 7, um fluxograma de um exemplo de implementação de outro exemplo de método de sincronização.
Descrição de Realizações da Invenção [018] Uma instalação ferroviária (10) é mostrada esquematicamente na figura 1.
[019] A instalação ferroviária (10) é, por exemplo, uma instalação de transporte ferroviário urbano do tipo metrô ou de trem (tram).
[020] A instalação ferroviária (10) compreende trilhos (12), pelo menos uma estação, pelo menos um veículo (16) e um sistema de gerenciamento (18).
[021] Os trilhos (12) são capazes de controlar o movimento dos veículos (16).
[022] As estações definem locais onde os veículos (16) podem estacionar.
[023] Cada estação compreende pelo menos uma plataforma.
[024] Geralmente, um veículo (16) para em uma plataforma de
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6/22 uma estação para permitir que os passageiros se movam entre o veículo (16) e a plataforma.
[025] Pelo menos algumas plataformas possuem barreiras de plataforma.
[026] As barreiras da plataforma são geralmente instaladas na borda dos trilhos (12) e, por exemplo, são formadas por portas e barreiras que separam a plataforma dos trilhos (12). As barreiras e as portas são, por exemplo, vidro e possuem uma altura suficiente para dissuadir um indivíduo a escalar a barreira.
[027] As barreiras da plataforma destinam-se a melhorar a segurança, em particular, impedindo os usuários de pisar os trilhos (12).
[028] Uma posição fechada e uma posição aberta são definidas para as barreiras da plataforma.
[029] Na posição fechada, as portas estão fechadas e trancadas.
[030] Na posição aberta, as portas estão abertas e/ou desbloqueadas.
[031] Além disso, as barreiras de plataforma, instaladas em uma plataforma, compreendem um módulo de gerenciamento de barreira de plataforma, não ilustrado nas figuras.
[032] O módulo de gerenciamento da barreira de plataforma é adequado para receber sinais de controle e enviar pelo menos um sinal de estado.
[033] No exemplo da figura 1, os sinais de controle são um sinal de abertura e um sinal de fechamento.
[034] Ao receber o sinal de abertura, o sinal de fechamento, respectivamente, o módulo de gerenciamento da barreira da plataforma é adequado para mover as barreiras da plataforma para a posição aberta, a posição fechada, respectivamente.
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7/22 [035] O sinal de estado é um sinal que indica que as portas das barreiras da plataforma estão bloqueadas na sessão fechada.
[036] O veículo (16) é adequado para se deslocar sobre os trilhos (12) e é, por exemplo, um veículo ferroviário tal como um metrô ou trem.
[037] O sistema de gerenciamento (18) destina-se a controlar o movimento de um veículo (16) na instalação ferroviária (10), independentemente da presença ou ausência de barreiras da plataforma.
[038] O sistema de gerenciamento (18) compreende pelo menos um controlador (20) instalado em cada veículo (16).
[039] O controlador (20) inclui módulos de entrada (22), um computador (24) e módulos de saída (26).
[040] Alternativamente, o controlador (20) inclui uma pluralidade de computadores (24).
[041] O sistema de gerenciamento (18) também inclui uma interface de comunicação (28).
[042] A interface de comunicação (28) é, em particular, capaz de controlar uma comunicação bidirecional com o controlador (20), por um lado, e com as peças de equipamento instaladas nas plataformas, por outro lado.
[043] A interface de comunicação (28) também é capaz de assegurar a comunicação entre cada módulo de entrada (22) e cada módulo de saída (26).
[044] Por exemplo, as comunicações entre o módulo de gerenciamento de barreira e o controlador (20), ou um elemento do controlador (20), são realizadas por rádio através da interface de comunicação (28) e as comunicações entre os módulos de entrada (22) e saída (26) são realizadas por conexão com fio.
[045] O controlador (20) é, por exemplo, a parte a bordo de um sistema CBTC.
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8/22 [046] Neste caso, o controlador é, por exemplo, o ATC a bordo (Controle de trem automático).
[047] O controlador (20) compreende uma antena e é adequado para trocar mensagens com o módulo de gerenciamento de barreira usando a interface de comunicação (28).
[048] Além disso, o controlador (20) compreende uma memória compreendendo instruções de software e um processador capaz de executar pelo menos parte das instruções.
[049] Alternativamente, o controlador (20) inclui uma pluralidade de memórias e/ou uma pluralidade de processadores, cada memória compreendendo instruções de software e cada processador sendo capaz de executar pelo menos parte das instruções.
[050] Cada módulo de entrada (22) é capaz de receber dados provenientes de pelo menos um sensor e produzir um sinal de entrada correspondente a pelo menos parte dos dados recebidos.
[051] Cada módulo de entrada (22) inclui uma pluralidade de cadeias de processamento redundantes, a redundância garantindo a segurança do resultado obtido.
[052] Cada cadeia de processamento do módulo de entrada (22) inclui um primeiro relógio local (30A) específico.
[053] O primeiro relógio local (30A) é capaz de controlar a cadeia de processamento. Isto significa que cada cadeia de processamento do módulo de entrada (22) executa as suas operações com o ritmo dado pelo seu primeiro relógio local (30A).
[054] Cada cadeia de processamento do módulo de entrada (22) é assim capaz de realizar operações com um ritmo baseado nas datas locais fornecidas pelo seu relógio local (30A).
[055] Cada cadeia de processamento do módulo de entrada (22)
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9/22 também inclui um segundo relógio local (30B) específico.
[056] O segundo relógio local (30B) é capaz de datar eventos.
[057] Desta forma, o segundo relógio local (30B) pode ser descrito como um relógio de segurança.
[058] De acordo com uma forma de realização, o segundo relógio local (30B) é um componente físico dedicado.
[059] De acordo com outra forma de realização, o segundo relógio local (30B) é um simples contador incrementado pelo primeiro relógio local (30A).
[060] O computador (24) inclui uma pluralidade de cadeias de processamento redundantes, a redundância garantindo a segurança do resultado obtido.
[061] Cada cadeia de processamento do computador (24) inclui um primeiro relógio local (32A) específico que controla a respectiva cadeia de processamento.
[062] De tal modo, cada cadeia de processamento é assim capaz de realizar operações com um ritmo baseado nas datas locais fornecidas pelo seu relógio local (32A).
[063] Cada cadeia de processamento do computador (24) também inclui um segundo relógio local (32B) específico.
[064] O segundo relógio local (32B) é capaz de datar eventos.
[065] Desta forma, o segundo relógio local (32B) pode ser descrito como um relógio de segurança.
[066] De acordo com uma forma de realização, o segundo relógio local (32B) é um componente físico dedicado.
[067] De acordo com outra forma de realização, o segundo relógio local (32B) é um simples contador incrementado pelo primeiro relógio local (32A).
[068] Cada módulo de saída (26) pode enviar ordens para um atuador, sendo estas ordens um sinal de saída.
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10/22 [069] Cada módulo de saída (26) inclui uma pluralidade de cadeias de processamento redundantes, a redundância assegurando a segurança do resultado obtido.
[070] Cada cadeia de processamento do módulo de saída (26) inclui um primeiro relógio local (34A) específico.
[071] O primeiro relógio local (34A) é capaz de passar pelas cadeias de processamento do módulo de saída (26). Isto significa que cada cadeia de processamento do módulo de saída (26) executa suas operações com o ritmo dado pelo seu primeiro relógio local (34A).
[072] Cada cadeia de processamento do módulo de saída (26) é assim capaz de realizar operações com um ritmo baseado em datas locais fornecidas pelo seu relógio local (34A).
[073] Cada cadeia de processamento do módulo de saída (26) também inclui um segundo relógio local (34B) específico.
[074] O segundo relógio local (34B) é capaz de datar eventos.
[075] Desta forma, o segundo relógio local (34B) pode ser descrito como um relógio de segurança.
[076] De acordo com uma forma de realização, o segundo relógio local (34B) é um componente físico dedicado.
[077] De acordo com outra forma de realização, o segundo relógio local (34B) é um simples contador incrementado pelo primeiro relógio local (34A).
[078] Exceto quando indicado:
- os relógios locais (30, 32 e 34) não estão sincronizados entre si;
- os primeiros relógios locais A (usados para controle) do conjunto de cadeias de processamento, que compõem um determinado módulo, são sincronizados por um método que não é descrito. Assim, em qualquer momento, as cadeias executam as mesmas operações de processamento; e
- os primeiros e segundos relógios A e B de uma determinada
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11/22 cadeia de processamento estão sincronizados. Assim, o relógio local B (usado para datar) é atualizado usando o período dos ciclos.
[079] Neste contexto, um relógio local refere-se indiferentemente ao primeiro relógio local (30A, 32A, 34A) ou ao segundo relógio local (30B, 32B, 34B). Assim, o relógio local (30, 32 e 34) pode acelerar uma cadeia de processamento e datar eventos.
[080] Além disso, a resolução de cada relógio (30, 32 e 34) é, por exemplo, maior ou igual a 100 milissegundos.
[081] Em algumas formas de realização, o sistema (18) inclui um relógio global que controla o sistema (18).
[082] O controlador (20) é capaz de proporcionar sincronização entre os seus vários elementos, através da implementação de um método de sincronização do sistema (18).
[083] Antes de fornecer uma descrição detalhada das formas de realização do método de sincronização do sistema (18), descreveremos rapidamente um modo de operação da instalação ferroviária (10) correspondente ao estado da técnica, para melhor destacar as vantagens das formas de realização do método de sincronização do sistema (18).
[084] O caso da figura 2 é, portanto, descrito abaixo.
[085] As caixas identificadas utilizando os sinais de referência (100), (102), (104), (106), (108), (110), (112), (114), (116), (118) e (120)) ilustram os elementos principais deste exemplo de realização.
[086] Mais especificamente, a caixa (100) mostra a aquisição de um sinal comum; a caixa (102) mostra o tempo de resposta, no pior cenário possível, de um módulo de entrada (22); a caixa (104) mostra o atraso, no pior cenário possível, no envio de dados entre um módulo de entrada (22) e o computador (24); a caixa (106) mostra o tempo de resposta, no pior cenário possível, do computador (24); a caixa (108) mostra o atraso, no pior cenário
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12/22 possível, no envio de dados entre o computador (24) e um módulo de saída (26); as caixas (110) e (112) mostram esquematicamente a assincronia; a caixa (114) mostra o tempo de resposta, no pior cenário possível, de um módulo de saída (26); a caixa (116) mostra o tempo de resposta real do controlador (20); a caixa (120) mostra a margem de segurança, a caixa (118) corresponde ao tempo de resposta de segurança do controlador (20), isto é, a soma do tempo de resposta real e da margem de segurança.
[087] Assim, no modo de operação ilustrado pela figura 2, parece que cada elemento do controlador (20) implementa seu ciclo usando seu relógio local. Os ciclos de cada elemento do controlador (20) são, portanto, realizados de forma assíncrona. O tempo de resposta de segurança do controlador (20) (isto é, para o qual a operação da instalação ferroviária (10) é assegurada) é a soma de quatro elementos, que são:
- o tempo de resposta real do controlador (20), o tempo de resposta, em particular, dependendo do tempo de resposta dos módulos de entrada (22), o tempo de resposta do computador (24), o tempo de resposta dos módulos de saída (26), o atraso da interface de comunicação (28) e a sincronia entre estes diferentes elementos do controlador (20),
- a margem a ser levada em consideração correspondente à soma das diferenças entre o tempo de resposta real e o tempo de resposta, no pior cenário possível, de um dos módulos de entrada (22), o computador (24) e um dos módulos de saída (26),
- a margem devida à diferença entre o tempo de transmissão real e o tempo de transmissão, no pior cenário possível, entre um módulo de entrada (22) e o computador (24) e entre o computador (24) e o módulo de saída (26) e
- a margem devida à resolução dos relógios (30, 32, 34) utilizados para garantir os tempos de resposta, no pior cenário possível, e os tempos de transmissão, no pior cenário possível.
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13/22 [088] Todas as formas de realização do método de sincronização procuram reduzir pelo menos um dos quatro elementos acima.
[089] Um exemplo de realização de um método de sincronização é agora descrito em referência à figura 3.
[090] A Figura 3 é um fluxograma em que as caixas identificadas usando os sinais de referência (200), (202), (204), (206) e (208) ilustram os elementos principais de um primeiro exemplo de realização de um método de sincronização.
[091] Esse método permite reduzir o tempo de resposta real do controlador (20), eliminando a assincronia entre os relógios locais (30, 32 e 34), enquanto sincroniza os mesmos com o relógio global.
[092] O método de sincronização inclui o envio de um sinal de sincronização através de um módulo dedicado, por exemplo pertencente ao controlador. Este envio é simbolizado pela caixa (208).
[093] O envio é feito várias vezes para garantir alta redundância na recepção do sinal de sincronização.
[094] O sinal de sincronização se propaga com um baixo tempo de atraso.
[095] De acordo com o exemplo descrito, o sinal de sincronização inclui um identificador.
[096] Ao receber o sinal de sincronização possuindo o identificador esperado, cada elemento do controlador (20) executa as operações a serem realizadas.
[097] Para garantir o funcionamento síncrono do controlador (20), cada elemento do controlador (20) termina suas operações e envia as mensagens antes do próximo sinal de sincronização chegar.
[098] Se o sinal de sincronização não estiver disponível, o elemento do controlador (20) executa as operações a serem feitas a um ritmo
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14/22 mais lento do que o ritmo do relógio global ilustrado pela caixa (202). Como resultado, a sincronização do sistema (18) é fácil de executar uma vez que o elemento do controlador (20) é novamente capaz de receber o sinal de sincronização.
[099] Em um primeiro exemplo, o método permite uma sincronização e implementação mais rápidas das operações a serem realizadas pelo sistema (18). Isso é ilustrado pelas caixas (204) e (206), que mostram que a assincronização é eliminada e o tempo de resposta real é mais restrito do que três ciclos.
[0100] Além disso, a caixa (200) ilustra um atraso constante que permite otimizar o tempo de resposta do sistema (18).
[0101] Um segundo exemplo de realização de um método de sincronização será abaixo descrito em referência à figura 4.
[0102] A Figura 4 é um fluxograma em que as caixas identificadas usando os sinais de referência (300), (302), (304), (306), (308), (310), (312), (314), (316) e (318) ilustram os elementos principais de um segundo exemplo de realização de um método de sincronização.
[0103] Deve-se notar que os sinais de referência MVD e colchetes também aparecem, o sinal de referência MVD referente ao termo “Duração máxima de validade” e os colchetes indicando o valor mínimo na base local do segundo relógio em um determinado instante, ou o valor máximo na base local do segundo relógio em um determinado instante.
[0104] O método inclui, para cada sinal de entrada produzido por cada cadeia de processamento de um módulo de entrada (22), associando uma data de entrada expressa no relógio local da cadeia de processamento do módulo de entrada (22) que produziu o sinal (ver caixa (306)).
[0105] O método também inclui o envio de cada sinal de entrada de um módulo de entrada (22) para um computador (24).
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15/22 [0106] Conforme ilustrado na caixa (308), o método também inclui a geração de sinais de saída destinados a um ou vários módulos de saída (26).
[0107] Um sinal de saída é o resultado da aplicação de uma primeira função f1 específica para o sinal de saída, para pelo menos um sinal de entrada recebido.
[0108] Assim, a primeira função f1 determina o valor do sinal de saída.
[0109] Por exemplo, a primeira função f1 é uma operação lógica aplicada a uma pluralidade de sinais de entrada recebidos. A operação “E (AND)” ou a operação “OU (OR)’’ são casos específicos de operações lógicas.
[0110] Se um único sinal de entrada recebido estiver envolvido na primeira função f1, outro sinal, separado de um sinal de entrada recebido, pode estar envolvido no cálculo do sinal de saída. Tipicamente, pode ser usado um sinal correspondente a outro sinal de entrada recebido, mas deslocado em fase por um valor conhecido. As operações lógicas precedentes são então aplicadas ao sinal de entrada recebido e ao sinal correspondente a outro sinal de entrada recebido, mas deslocado em fase por um valor conhecido.
[0111] O método também compreende, para cada sinal de saída, o cálculo de uma duração de expiração do sinal de saída usando uma segunda função f2 (ver caixa (316)).
[0112] A segunda função f2 é deduzida da primeira função f1 específica para o sinal de saída e aplicada nas datas de entrada local associadas a cada sinal de entrada recebido, no qual a primeira função específica f1 foi aplicada.
[0113] Neste caso, a segunda função f2 permite determinar a validade temporal do sinal de saída calculado pela primeira função f1. A validade temporal é expressa na forma de um prazo de validade.
[0114] De acordo com um caso específico, a segunda função f2 é
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16/22 uma operação definida aplicada às datas.
[0115] Para um caso com dois sinais com uma data de aquisição de d1 e d2, respectivamente, as seguintes operações podem ser consideradas para a segunda função f2:
• união (d1, d2);
• interseção (d1, d2);
• min (d1, d2);
• max (d1, d2) e • d2 + duração pré-definida.
[0116] Como uma ilustração específica, um primeiro sinal de entrada binário E1 e um segundo sinal de entrada binário E2 são adquiridos.
[0117] O sinal de saída binário denominado S é calculado aplicando a primeira função f1 tal que S = E1 E E2, a primeira função f1 sendo então a operação lógica que associa o valor de A E B com duas propriedades binárias A e B.
[0118] Além disso, para este sinal de saída, uma duração de expiração do sinal de saída é calculada usando uma segunda função f2.
[0119] Neste caso particular, a segunda função f2 é expressa da seguinte forma:
f2 = min (data de aquisição de E1, data de aquisição de E2) + 100 ms.
[0120] O método também compreende o envio de cada sinal de saída do computador (24) para o módulo de saída (26).
[0121] O método também compreende estimar, através de cada cadeia de processamento de cada módulo de saída (26), a mudança entre o relógio local (34) da cadeia de processamento do módulo de saída (26) e o relógio local (30) de pelo menos um módulo de entrada (22).
[0122] Além disso, a estimativa das mudanças é atualizada
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17/22 periodicamente e extrapolada entre duas atualizações.
[0123] A estimativa é, por exemplo, realizada por sincronização entre o módulo de saída (26) e pelo menos um módulo de entrada (22) (ver caixa (300)). Por exemplo, o módulo de saída (26) envia um sinal contendo a data de envio de acordo com o seu relógio local (34) de forma a determinar a hora local do relógio local (30) do módulo de entrada (22). O módulo de entrada (22), por sua vez, envia um sinal que contém, inter alia, a data de recepção de acordo com o seu relógio local para o sinal previamente enviado pelo módulo de saída (26). O deslocamento corresponde à diferença entre a data de recepção pelo módulo de entrada (22) do sinal enviado pelo módulo de saída (26) e a data de envio pelo módulo de saída (26) do sinal enviado para o módulo de entrada (22), compensado pela duração da transmissão, no pior cenário possível, do sinal enviado pelo módulo de saída (26).
[0124] Em outras palavras, os módulos de saída (26) estimam o deslocamento entre a base de tempo local e a base de tempo de cada módulo de entrada (22). Esta operação requer assegurar um tempo de transmissão, no pior cenário possível, entre o módulo de entrada (22) e o módulo de saída (26).
[0125] Como ilustrado esquematicamente pelas caixas (300), (310), (312), (316) e (318), o método inclui então, para cada duração de expiração do sinal de saída, uma operação para mudar a base de tempo do relógio do módulo de entrada (22) (mais especificamente, ver caixa (316)) ao relógio do módulo de saída (26) (ver caixa (318)), cujo resultado é de forma vantajosa compensado por uma margem de segurança pelo módulo de saída (26) (ver caixa (312)).
[0126] No exemplo ilustrado, a margem de segurança é o deslocamento, no pior cenário possível, obtido na etapa de estimativa. A margem de segurança é então específica para cada módulo de saída (26).
[0127] De acordo com outra forma de realização, a margem de
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18/22 segurança é menor do que ou igual à duração de transmissão mais longa de um ponto de referência entre um módulo de entrada (22) e um módulo de saída (26).
[0128] Como ilustrado esquematicamente, a figura 5 corresponde ao pior cenário possível, as margens de segurança relacionadas ao tempo de transmissão entre um módulo de entrada (22) e o computador (24) e a transmissão entre o computador (24) e o módulo de saída (26) são reduzidas.
[0129] Na figura 5, a referência de suporte de caixa (400) corresponde a um tempo de transferência rebaixado; a caixa (402) a uma aquisição rebaixada; a caixa (408) a interromper a atualização dos dados quando o tempo de expiração do sinal de saída expirou; a caixa (410) mostra o tempo de atraso, no pior cenário possível, do módulo de saída (26); a caixa (404) ao tempo de resposta real do controlador (20); a caixa (412) mostra a margem de segurança, a caixa (406) corresponde ao tempo de resposta de segurança do controlador (20), isto é, a soma do tempo de resposta real e da margem de segurança.
[0130] Um terceiro exemplo de realização de um método de sincronização é agora descrito em referência às figuras 6 e 7.
[0131] O método elimina a sincronização do primeiro e do segundo relógio A e B de uma determinada cadeia de processamento. O relógio usado para controlar A é atualizado usando o período do ciclo da cadeia de processamento. O relógio usado para datar é atualizado com uma periodicidade muito menor, o último não sendo mais limitado pela duração das operações de processamento a serem feitas em cada ciclo.
[0132] O método define um relógio adicional em cada cadeia de processamento de cada módulo, chamado relógio do módulo.
[0133] De acordo com uma forma de realização, o relógio do módulo é um componente físico dedicado.
[0134] De acordo com outra forma de realização, o relógio do
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19/22 módulo é um simples contador incrementado pelo relógio local B.
[0135] O método de sincronização inclui fornecer um primeiro instante, através do relógio global, para cada cadeia de processamento.
[0136] Alternativamente, a provisão do primeiro instante é feita por uma das cadeias de processamento.
[0137] No exemplo ilustrado, apenas duas cadeias de processamento são consideradas. Os relógios locais de cada cadeia do módulo considerado são ilustrados pela caixa (504) e caixa (506), respectivamente.
[0138] O método também inclui a conversão do primeiro instante em um primeiro instante local para cada cadeia de processamento.
[0139] O método também compreende a implementação da mesma série de operações, nos mesmos dados de entrada, em cada cadeia de processamento do primeiro instante local.
[0140] O relógio local B específico para cada cadeia de processamento é posteriormente incrementado, desde que a série de operações seja realizada, de modo a obter um segundo instante local.
[0141] O método então inclui o cálculo de um intervalo de tempo local definido como a diferença entre o segundo instante local e o primeiro instante local.
[0142] Os segundos intervalos de tempo locais assim obtidos são ilustrados pela caixa (500) e caixa (502), respectivamente.
[0143] Os intervalos de tempo locais calculados são comparados de forma a determinar um intervalo de tempo local compartilhado por uma maioria das cadeias de processamento.
[0144] De acordo com uma forma de realização, a comparação é realizada por um mecanismo de votação.
[0145] Alternativamente, o intervalo de tempo local comum é o máximo dos intervalos de tempo locais.
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20/22 [0146] De acordo com outra forma de realização, o intervalo de tempo local comum é o mínimo dos intervalos de tempo locais.
[0147] De acordo com uma alternativa, o intervalo de tempo local comum é a mediana dos intervalos de tempo locais.
[0148] De acordo com outro caso específico, o intervalo de tempo local comum é a média, em particular, a média aritmética, dos intervalos de tempo locais.
[0149] Cada cadeia de processamento incrementa o seu relógio do módulo por uma quantidade igual ao intervalo de tempo local comum previamente determinado. O relógio do módulo é assim sincronizado em ambas as cadeias de processamento. O relógio resultante do módulo é representado pela caixa (508).
[0150] O relógio do módulo é usado por cada cadeia de processamento para datar os eventos.
[0151] Nesse caso, realmente parece que o erro temporal na atribuição de uma data a qualquer instante T1 depende do período entre dois instantes de incrementação do relógio do módulo (510).
[0152] Esse método permite reduzir a margem devido à resolução do relógio global, uma vez que o método proposto não usa o relógio global para datar um instante para todos os segundos relógios locais (30B, 32B e 34B), o período entre 2 instantes de incrementação do relógio do módulo, que podem ser mais curtos que o período do relógio global.
[0153] De acordo com outra forma de realização, ilustrada pela figura 7 (ver em caixas específicas (600), (602), (604), (606), (608), (610)), o método inclui, além do método anteriormente descrito, o cálculo de uma estimativa do relógio do módulo entre os dois instantes de atualização do relógio do módulo.
[0154] Entre esses dois instantes, em todos os instantes, cada
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21/22 cadeia incrementa seu relógio de módulo.
[0155] Em todos os instantes, cada cadeia de processamento pode estimar o valor mínimo do relógio do módulo, por exemplo, por subtração de uma margem de segurança do valor atual do relógio do módulo. Da mesma forma, cada cadeia de processamento pode estimar o valor máximo do relógio do módulo, por exemplo, por adição de uma segunda margem de segurança ao valor atual do relógio do módulo. O relógio resultante do módulo é representado pela caixa (608).
[0156] Em outras palavras, o método inclui o fornecimento de uma primeira margem de tempo. Deve-se notar que esta margem é uma constante ou calculada em função da duração decorrida entre o momento da operação em questão e o tempo decorrido desde a última ressincronização dos relógios do módulo. O método também compreende fornecer um instante local correspondente ao desempenho da mesma operação em cada uma das cadeias de processamento do módulo em questão, datando o referido instante local no relógio do módulo de cada cadeia de processamento do módulo em questão e configurando um limite inferior para o conjunto de relógios do módulo no instante de realização da operação considerado como sendo o mínimo das datações locais a partir dos quais a primeira margem de tempo é subtraída.
[0157] De acordo com outra forma de realização ou adicionalmente, o método inclui proporcionar uma segunda margem de tempo, proporcionando um instante local correspondente ao desempenho da mesma operação em cada uma das cadeias de processamento do módulo em questão, datando o referido instante local no relógio local do módulo de cada cadeia de processamento do módulo em questão e configurando um limite superior para o conjunto de relógios do módulo no instante de realização da operação considerada como o máximo das datações locais às quais a segunda margem de tempo é adicionada.
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22/22 [0158] As margens de segurança são calculadas com base na precisão dos instantes locais em cada uma das cadeias e na resolução do relógio local.
[0159] Nesse caso, realmente parece que o erro temporal na atribuição de uma data a qualquer instante é uma função da resolução do relógio local de cada cadeia e dos desempenhos de ressincronização entre cada cadeia (ver caixa (610)).
[0160] Todas as formas de realização do método de sincronização proposto, portanto, permitem reduzir pelo menos um entre o tempo de resposta real do controlador (20), a margem relacionada ao tempo de resposta do controlador, a margem devido aos tempos de transmissão e à margem devido a resolução do relógio global.
[0161 ] Ao combinar as formas de realização, quando tecnicamente possível, são obtidas novas formas de realização do método de sincronização, estas novas formas de realização possuindo níveis de desempenho melhorados em termos de velocidade, enquanto que garantem uma resposta do sistema (18) que satisfaça os critérios de segurança.
[0162] Além disso, o sistema (18) proposto se aplica a outros campos de automação para sistemas distribuídos, desde que um controlador esteja presente com características semelhantes ao controlador (20) anteriormente descrito.
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Claims (10)
- Reivindicações1. MÉTODO PARA SINCRONIZAR UM SISTEMA (18), que inclui uma pluralidade de cadeias de processamento redundantes, o sistema (18) incluindo um relógio global que controla o sistema (18), cada cadeia de processamento incluindo um primeiro relógio local específico (30A, 32A, 34A) que controla a respectiva cadeia de processamento e um segundo relógio local (30B, 32B, 34B) capaz de medir o tempo, caracterizado pelo fato de que o método inclui:- fornecer um primeiro instante, através do relógio global, para cada cadeia de processamento,- converter o primeiro instante em um primeiro instante local para cada cadeia de processamento,- implementar a mesma série de operações, nos mesmos dados de entrada, em cada cadeia de processamento a partir do primeiro instante local,- incrementar o segundo relógio local (30B, 32B, 34B) específico para cada cadeia de processamento é subsequentemente incrementado, desde que a série de operações seja realizada, de modo a obter um segundo instante local,- calcular um intervalo de tempo local definido como a diferença entre o segundo instante local e o primeiro instante local,- comparar os intervalos de tempo locais calculados de modo a determinar um intervalo de tempo local compartilhado por uma maioria das cadeias de processamento.
- 2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada cadeia de processamento inclui um relógio local, capaz de datar os eventos, o método incluindo adicionalmente:- sincronizar os terceiros relógios locais de cada cadeia de processamento no intervalo de tempo local comum.Petição 870170068320, de 14/09/2017, pág. 31/422/4
- 3. MÉTODO, de acordo a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que cada cadeia de processamento inclui um relógio local, capaz de datar os eventos, o método incluindo adicionalmente:- fornecer uma primeira margem de tempo, e- fornecer um instante local correspondente ao desempenho da mesma operação em cada uma das cadeias de processamento,- datar o dito instante local no terceiro relógio local de cada cadeia de processamento, e- estabelecer um limite inferior para o conjunto de terceiros relógios locais, no instante de realização da operação, considerado como sendo o mínimo das datações locais, a partir dos quais a primeira margem de tempo é subtraída.
- 4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o método inclui adicionalmente:- fornecer uma segunda margem de tempo, e- fornecer um instante local, correspondente ao desempenho da mesma operação, em cada uma das cadeias de processamento,- datar dito instante local, no terceiro relógio local, de cada cadeia de processamento,- estabelecer um limite superior para o conjunto de terceiros relógios locais, no instante de realização da operação, considerado como sendo o máximo das datações locais, às quais a segunda margem de tempo é adicionada.
- 5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a resolução de cada relógio (30A, 32A, 34A; 30B, 32B, 34B) é maior do que ou igual a 100 milissegundos.
- 6. CONTROLADOR (20), caracterizado pelo fato de que inclui uma pluralidade de cadeias de processamento redundantes, cada cadeia de processamento incluindo um primeiro relógio local específico (30A, 32A, 34A)Petição 870170068320, de 14/09/2017, pág. 32/423/4 que controla a respectiva cadeia de processamento, e um segundo relógio local específico (30B, 32B, 32C) medindo o tempo, o controlador (20) sendo destinado a ser parte de um sistema (18) que inclui um relógio global que controla o sistema (18), sendo o controlador (20) capaz de:- receber um primeiro instante através do relógio global,- enviar o primeiro instante para cada cadeia de processamento,- comandar cada cadeia de processamento para:• converter o primeiro instante em um primeiro instante local, • implementar a mesma série de operações, nos mesmos dados de entrada, em cada cadeia de processamento a partir do primeiro instante local, • incrementar o segundo relógio local (30B, 32B, 34B) específico para a cadeia de processamento em questão, desde que a série de operações seja realizada, de modo a obter um segundo instante local, • calcular um intervalo de tempo local definido como a diferença entre o segundo instante local e o primeiro instante local, • comparar os intervalos de tempo locais calculados de modo a determinar um intervalo de tempo local compartilhado por uma maioria das cadeias de processamento.
- 7. CONTROLADOR (20), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que cada cadeia de processamento inclui um relógio local, capaz de datar os eventos, sendo o controlador (20) capaz de sincronizar os terceiros relógios locais de cada cadeia de processamento no intervalo de tempo local comum.
- 8. SISTEMA DE GERENCIAMENTO (18), caracterizado pelo fato de que inclui um controlador (20), conforme definido na reivindicação 6 ou 7.
- 9. SISTEMA (18), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o sistema (18) é um sistema para administrar oPetição 870170068320, de 14/09/2017, pág. 33/424/4 movimento de pelo menos um veículo (16), em uma instalação ferroviária (10), a instalação ferroviária (10) compreendendo trilhos (12), pelo menos um veículo (16) adequado para se deslocar sobre os trilhos (12) e pelo menos uma estação, o controlador (20) sendo capaz de assegurar a chegada do veículo (16) em cada estação e a partida do veículo (16) de cada estação.
- 10. INSTALAÇÃO FERROVIÁRIA (10), caracterizada pelo fato de que compreende:- trilhos (12),- pelo menos um veículo (16) adequado para se deslocar sobre os trilhos (12), e- pelo menos um sistema (18), conforme definido na reivindicação8 ou 9.Petição 870170068320, de 14/09/2017, pág. 34/421/7
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