CN102795246A - 一种高安全的地面电子单元及提高其安全性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高安全的地面电子单元及提高其安全性的方法，属于铁路信号领域，该地面电子单元包括：继电输入模块，用于接收列控中心发送的继电节点信号，将其转发给独立的四个通道；独立的四个通道，用于独立地根据继电节点信号选择应答器报文，对应答器报文进行编码处理，并将得到的编码后的数据输出给相应的地面应答器。本发明提供的提高安全性的地面电子单元及方法，能够同时向四个地面应答器输出四路不同的应答器报文，互不影响，避免了将A路应答器报文错误输出给B地面应答器的重大安全隐患，并且能够在保证连续输出应答器报文情况下实现安全性的实时校验，从而提高输出给地面应答器的应答器报文的安全性，进一步提高了地面电子单元的安全性。

Description

一种高安全的地面电子单元及提高其安全性的方法

技术领域

本发明涉及铁路信号领域，特别涉及一种高安全的地面电子单元及提高其安全性的方法。

 

背景技术

地面电子单元，是当代铁路列车运行控制系统的重要地面信号设备，用来接收上一级信号系统发送的应答器报文，向有源应答器连续传输可变的应答器报文，满足列车运行控制系统对于可变地-车信息传输的需求。

由于应答器报文是列车运行控制系统控车数据的主要来源，应答器报文的正确性直接影响列车的行车安全，应答器报文传输的中断或者丢失将导致列车异常制动，由此可知应答器地面电子单元的重要性。

 

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种高安全的地面电子单元及提高其安全性的方法。

一种高安全的地面电子单元，包括：继电输入模块与独立的四个通道；

所述继电输入模块，用于接收列控中心发送的继电器节点信号，并将所述继电器节点信号转发给所述独立的四个通道；

所述四个通道，用于分别根据所述继电器节点信号选择应答器报文，对所述应答器报文进行编码，将得到的编码后的数据输出给相应的地面应答器。

一种提高地面电子单元安全性的方法，包括：

继电输入模块从列控中心中接收继电节点信号，将所述继电节点信号转发给独立的四个通道；

所述四个通道分别独立地根据所述继电节点信号选择应答器报文，对所述应答器报文进行编码处理，并将得到的编码后的数据输出给地面应答器。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种高安全的地面电子单元及提高其安全性的方法，地面电子单元中的四个通道独立的工作，能够同时向四个地面应答器输出四路不同的应答器报文，而互不影响，这样就避免了将A路应答器报文错误输出给B地面应答器的重大安全隐患，提高了地面电子单元的安全性，并且在将应答器报文输出给地面应答器之前进行多次比较判断及验证，在保证连续输出应答器报文情况下实现安全性的实时校验，可以提高输出给地面应答器的应答器报文的安全性，更提高地面电子单元的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的高安全的地面电子单元的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的高安全的地面电子单元的安全结构示意图；

图3是本发明实施例提供的提高地面电子单元安全性的方法流程示意图；

图4是本发明实施例提供的提高地面电子单元安全性的方法的详细流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明确，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明主要用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例一

本发明实施例提供了一种高安全的地面电子单元，提高了地面电子单元的安全性，如图1所示，该地面电子单元包括：继电输入模块101与独立的四个通道，其中所述继电输入模块，用于接收列控中心发送的继电节点信号，并将所述继电节点信号转发给所述独立的四个通道；所述四个通道，用于分别根据所述继电节点信号选择应答器报文，对所述应答器报文进行编码，将得到的编码后的数据输出给相应的地面应答器，上述四个通道具体为第一通道、第二通道、第三通道与第四通道。

本发明实施例中，地面电子单元中的四个通道独立的工作，能够同时向四个地面应答器输出四路不同的应答器报文，而互不影响，这样就避免了将A路应答器报文错误输出给B地面应答器的重大安全隐患，提高了地面电子单元的安全性。

其中，继电输入模块101中还包含有隔离电路，用于在将继电节点信号转发给四个通道之前，对上述继电节点信号进行光耦隔离，该隔离电路中还进行了防雷处理，同时还可以防止继电输入电缆错误连接时损坏该地面电子单元；并且该继电输入模块中还包括去抖子模块，用于在将继电节点信号发给四个通道之前对上述继电节点信号进行去抖处理，本实施例中具体使用带通滤波器来实现。

本发明实施例的四个通道中的任何一个通道均包含有第一主控模块102、第二主控模块103与输出模块104，相应的，将继电节点信号转发给四个通道实际上就是将继电节点信号分别发送给四个通道中的第一主控模块102与第二主控模块103，如图2所示，本实施例中仅以其中一个通道为例进行说明，另外三个通道的结构与实现流程与该通道完全相似，且这四个通道相互独立，在此不再重复；

在本发明实施例中，第一主控模块与第二主控模块分别根据收到的继电节点信号从各自对应的存储模块中选择应答器报文，即第一主控模块从第一存储模块中选择应答器报文，第二主控模块从第二存储模块中选择应答器报文；然后第一主控模块用于对应答器报文进行编码处理，得到编码后的数据输出给输出模块与第二主控模块；第二主控模块103用于同步地对上述编码后的数据进行验证；输出模块104用于根据第二主控模块发送的指令控制编码后的数据的输出；其中编码后的数据具体为DBPL码与8.82KHz方波，但只有DBPL码输出给了第二主控模块与输出模块，而8.82KHz方波直接输出给功放。

具体的，第一主控模块与第二主控模块中均包括：

校验子模块，用于两个主控模块互相交换继电输入模块发送的继电节点信号，并比较两个继电节点信号是否一致；即第一主控模块与第二主控模块互相转发收到的继电节点信号，再比较这两个继电节点信号是否一致；

选择子模块，用于在校验子模块得到两个继电节点信号一致时，根据上述继电节点信号选择应答器报文；

比较子模块，用于两个主控模块互相交换选择的应答器报文，并比较两个应答器报文是否相同；即比较第一主控模块中的选择子模块选择的应答器报文与第二主控模块中的选择子模块选择的应答器报文是否一致；

在本发明实施例中，两个主控模块通过上述校验、比较操作来保证应答器报文的正确性，从而提高了地面电子单元的安全性。

相应的，第二主控模块还进一步包括第二同步子模块、解码子模块、判断子模块与指令发送子模块；其中，

第二同步子模块，用于当所述比较子模块得到两个应答器报文相同时，向所

述第一主控模块发送报文切换信号，启动第一主控模块进行编码处理；

解码子模块，用于对收到的编码后的数据进行解码，得到报文数据；

判断子模块，用于通过比较上述解码子模块得到的报文数据与选择子模块选择的应答器报文是否相同来判断编码后的数据的正确性；

指令发送子模块，用于当判断子模块得到编码后的数据正确时向输出模块发送指令输出编码后的数据。

进一步的，在本发明实施例中，第一主控模块还可以包括第一同步子模块、

验证子模块与切断子模块；其中第一同步子模块，用于当所述比较子模块得到两个应答器报文相同时，判断是否在预设的时间内接收到所述报文切换信号，若是，则对应答器报文进行编码，否则执行安全功能；验证子模块，用于通过判断选择子模块选择的应答器报文与第二主控模块发送的解码得到的报文数据是否一致来验证编码后的数据的正确性；切断子模块，用于在验证子模块得到编码后的数据不正确时切断编码后的数据的输出。

具体的，在本实施例中，第一主控模块编码得到DBPL码与8.82KHz方波，其中DBPL码输出给第二主控模块与输出模块，8.82KHz方波直接输出给功放，第二主控模块对DBPL码进行实时校验，即进行如上所描述的比较、判断操作等，只有在所有判断操作均通过后，第二主控模块给输出模块发送指令输出DBPL码，同时给功放供电，这时地面电子单元才能输出数据，提高了地面电子单元的安全性，并且第一主控模块也同步地对DBPL码进行如上所描述的验证操作，在验证没通过时第一主控模块也会立即切断DBPL码与8.82KHz方波的输出，进一步保证了地面电子单元输出的数据的安全。

本发明提供了一种高安全的地面电子单元，地面电子单元中的四个通道独立的工作，能够同时向四个地面应答器输出四路不同的应答器报文，而互不影响，这样就避免了将A路应答器报文错误输出给B地面应答器的重大安全隐患，提高了地面电子单元的安全性，并且在将应答器报文输出给地面应答器之前进行多次比较判断及验证，在保证连续输出应答器报文情况下实现安全性的实时校验，可以提高输出给地面应答器的应答器报文的安全性，更提高地面电子单元的安全性。

 

实施例二

本发明实施例还提供了一种提高地面电子单元安全性的方法，如图3所示，该方法包括：

S1：继电输入模块接收列控中心发送的继电节点信号，将所述继电节点信号转发给独立的四个通道；

S2：所述四个通道分别独立地根据所述继电节点信号选择应答器报文，对所述应答器报文进行编码处理，并将得到的编码后的数据输出给地面应答器。

其中，在本实施例S1中，继电输入模块在将继电节点信号转发给四个通道之前，对上述继电节点信号进行光耦隔离处理；继电输入模块还用于在将继电节点信号发给四个通道之前对上述继电节点信号进行去抖处理，本实施例中具体使用带通滤波器来实现；

而在S2中，四个通道分别独立地对所述应答器报文进行编码处理，将得到的编码后的数据输出给地面应答器的操作完全相似，任一通道中都包含有第一主控模块、第二主控模块与输出模块，下面仅以其中一个通道为例进行说明，具体为：

两个主控模块分别根据收到的继电节点信号选择应答器报文；

第一主控模块对应答器报文进行编码，得到编码后的数据，并同步地将上述编码后的数据发送给第二主控模块和输出模块；

第二主控模块对收到的编码后的数据进行验证，若验证通过，则向输出模块发送控制指令输出上述编码后的数据；

具体的，第一主控模块对应答器报文进行编码处理后得到的编码后的数据为DBPL码与8.82KHz方波，其中DBPL码输出给了第二主控模块和输出模块，与此同时第二主控模块对得到的DBPL码进行解码；由于第一主控模块是按位对应答器报文进行编码处理，从每一帧第一位开始，每对一位编码得到DBPL码，则同时将该DBPL码输出给第二主控模块与输出模块，与此同时第二主控模块也对该DBPL码进行验证，验证通过则立即通过输出模块输出上述DBPL码，这样就能保证DBPL码输出的实时性与码流的连续性，同时对DBPL码流实现安全性的实时校验。

本发明实施例提供的方法对应答器报文中的每一位编码后就输出编码得到的DBPL码与8.82KHz方波，这样就能保证DBPL码输出的实时性与码流的连续性，并且对DBPL码实现实时校验，即在每一位DBPL码输出之前都进行多次比较、验证，这样同时也能保证输出的每一位DBPL码的正确性，避免了当1023比特码流全部输出后才发现其中存在错误的问题产生，进一步提高了地面电子单元的安全性。

进一步的，下面对本发明实施例中的提高地面电子单元安全性的方法进行详细说明，以两个主控模块分别为FPGA1、FPGA2为例，本实施例中仅以FPGA为例进行说明，但在实际应用中不限于这一种实现方式，如图4所示，具体流程如下：

步骤201：继电输入模块从列控中心接收继电节点信号，并将上述信号转发给FPGA1与FPGA2；

在本发明实施例中，列控中心中共有4组继电器，每组继电器最多4个节点，继电输入模块具体接收上述4组继电器输出的信号，并将上述信号经光耦隔离后再发送给FPGA1与FPGA2，其中隔离电路做防雷处理，同时防止继电输入电缆错误连接时损坏该地面电子单元；

并且在继电输入模块收到继电节点信号之后，还需要接收FPGA1发送的动态方波，此时继电输入模块才能将继电节点信号连同上述方波一起发送给FPGA1与FPGA2。

步骤202：FPGA1，FPGA2互相交换接收的继电节点信号，判断该两个继电节点信号是否一致，若是，则执行步骤203，否则执行安全功能；

并且在本实施例中，FPGA1，FPGA2均互相监测对方发送的继电节点信号，若任一方在预设的有效时间内监测不到对方发送的继电节点信号，则执行安全功能，其中有效时间设为3ms，具体可自定义。

步骤203：FPGA1，FPGA2分别根据继电节点信号从各自的存储器中选择应答器报文；

在本发明实施例中，地面电子单元采用两片独立Flash存储器分别存储数据，Flash1与FPGA1相对应，Flash2与FPGA2相对应，其中存储的数据包括存储地址信息的校验值、继电器节点信息与应答器报文，并且该报文内容中还包含有CRC校验值。

步骤204：FPGA1，FPGA2分别比较上述继电节点信号与对应的FLASH中存储的继电器节点信息是否一致，若是，则执行步骤205，否则执行安全功能；

步骤205：FPGA1与FPGA2互相交换选择的应答器报文，分别判断两个应答器报文是否相同，若是，则执行步骤206，否则执行安全功能；

步骤206：FPGA2 向FPGA1发送报文切换信号，启动FPGA1进行编码处理；

在本发明实施例步骤206中，若FPGA1在一定的时间范围内没有收到FPGA2的报文转换信号，则FPGA1执行安全功能。

步骤207：FPGA1对应答器报文进行编码处理，得到编码后的数据，即DBPL码和8.82K方波，将得到的8.82K方波直接输出，同时将DBPL码同步发送给FPGA2与输出模块；

在本发明实施例中，FPGA1中的编码缓冲区是移位寄存器，可以保证DBPL码的不间断输出，保证DBPL码连续不断地、实时地输出；

并且，FPGA1在编码过程中输出每一帧第一位的同时会将得到的DBPL码发送给FPGA2，同时还输出脉冲信号告诉FPGA2开始解码。

步骤208：FPGA2对收到的DBPL码进行解码，同步地将解码得到的报文数据发送给FPGA1；

步骤209：FPGA2判断解码得到的报文数据与原始应答器报文是否一致，若是，则执行步骤211，若否，则切断向输出模块发送控制指令，执行安全功能；

步骤210：FPGA1判断收到的报文数据与原始应答器报文是否一致，若是，则保持DBPL码和8.82K方波的输出，若否，则执行安全功能，切断DBPL码和8.82K方波的输出；

在本发明实施例步骤209与210中，原始应答器报文即为各自从存储器中读取到的应答器报文，FPGA1 、FPGA2比较报文数据与应答器报文是否一致，是逐位比较的。

步骤211：FPGA2向输出模块发送控制指令，输出DBPL码。

其中，FPGA2发送的控制指令为1.1K方波，当输出模块接收到FPGA2发送的1.1K方波时，输出模块则输出DBPL码。

在本发明实施例中，在对应答器报文进行编码之前需要进行多次比较、判断，以确保应答器报文的正确性，在对应答器报文进行编码得到编码后的数据之后，对编码后的数据进行实时校验，即仍需要进行多次比较、判断才将上述编码后的数据输出给地面应答器，这样就保证的输出的数据的正确、安全，并且本发明中是按位对应答器进行编码处理的，验证正确后就及时输出，这样就能保证DBPL码输出的实时性，并且在每一位DBPL码输出之前都进行实时验证，这样同时也能保证输出的每一位DBPL码的正确性，避免了当1023比特码流全部输出后才发现其中存在错误的问题产生，进一步保证了应答器地面电子单元的安全性。

在本发明中所说的安全功能均是指停止DBPL码和8.82KHz方波的输出，执行安全操作。

本发明提供了一种高安全的地面电子单元及提高其安全性的方法，应答器地面电子单元中的四个通道独立的工作，能够同时向四个地面应答器输出四路不同的应答器报文，而互不影响，这样就避免了将A路应答器报文错误输出给B地面应答器的重大安全隐患，提高了地面电子单元的安全性，并且在将应答器报文输出给地面应答器之前进行多次比较判断及验证，在保证连续输出应答器报文情况下实现安全性的实时校验，可以提高输出给地面应答器的应答器报文的安全性，更提高地面电子单元的安全性。

总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种高安全的地面电子单元，其特征在于，所述地面电子单元包括：

继电输入模块，用于接收列控中心发送的继电节点信号，将所述继电节点信

号转发给独立的四个通道；

独立的四个通道，用于独立地根据所述继电节点信号选择应答器报文，对所述应答器报文进行编码处理，并将得到的编码后的数据输出给相应的地面应答器。

2.如权1所述的地面电子单元，其特征在于，所述继电输入模块中还包括：

去抖子模块，用于在将继电节点信号转发给四个通道之前对所述继电节点信

号进行去抖处理。

3.如权1所述的地面电子单元，其特征在于，所述四个通道分别包括：

第一主控模块，用于对所述应答器报文进行编码处理，得到编码后的数据输

出给输出模块与第二主控模块；

第二主控模块，用于对所述编码后的数据进行验证；

输出模块，用于根据所述第二主控模块的指令控制编码后的数据的输出。

4.如权3所述的地面电子单元，其特征在于，所述第一主控模块与第二主

控模块均包括：

    校验子模块，用于两个主控模块互相交换继电输入模块发送的继电节点信号，并比较两个继电节点信号是否一致；

选择子模块，用于在校验子模块得到两个继电节点信号一致时，根据上述继电节点信号选择应答器报文；

比较子模块，用于两个主控模块互相交换选择的应答器报文，并比较两个应答器报文是否相同。

5.如权4所述的地面电子单元，其特征在于，所述第二主控模块还包括：

第二同步子模块，用于当所述比较子模块得到两个应答器报文相同时，向所

述第一主控模块发送报文切换信号，启动第一主控模块进行编码处理；

解码子模块，用于对收到的编码后的数据进行解码，得到报文数据；

判断子模块，用于通过比较所述解码子模块得到的报文数据与所述选择子模块选择的应答器报文是否一致来判断所述编码后的数据的正确性；

指令发送子模块，用于当判断子模块得到所述编码后的数据正确时向输出模块发送指令输出编码后的数据。

6.如权5所述的地面电子单元，其特征在于，所述第一主控模块还包括：

第一同步子模块，用于当所述比较子模块得到两个应答器报文相同时，判断

是否在预设的时间内接收到所述报文切换信号，若是，则对应答器报文进行编码，否则执行安全功能；

验证子模块，用于通过判断选择子模块选择的应答器报文与第二主控模块发

送的解码得到的报文数据是否一致来验证编码后的数据的正确性；

切断子模块，用于在验证子模块得到所述编码后的数据不正确时切断所述编码后的数据的输出。

7.一种提高地面电子单元安全性的方法，其特征在于，所述方法包括：

继电输入模块接收列控中心发送的继电节点信号，将所述继电节点信号转发给独立的四个通道；

所述四个通道分别独立地根据所述继电节点信号选择应答器报文，对所述应答器报文进行编码处理，并将得到的编码后的数据输出给地面应答器。

8.如权7所述的方法，其特征在于，所述四个通道中根据继电节点信号选择应答器报文之前，所述方法还包括：

所述通道中的第一主控模块与第二主控模块互相交换接收到的继电节点信号，并比较是否一致；

若是，则所述第一主控模块与第二主控模块根据继电节点信号选择应答器报文；

否则执行安全功能。

9.如权7所述的方法，其特征在于，所述通道对应答器报文进行编码处理，

并将得到的编码后的数据输出给地面应答器的操作，具体为：

所述第一主控模块对应答器报文进行编码，得到编码后的数据，输出给所述通道中的输出模块与第二主控模块；

所述第二主控模块同步地对所述编码后的数据进行验证，若验证通过，则控制所述输出模块输出编码后的数据，否则执行安全功能。

10.如权9所述的方法，其特征在于，所述第一主控模块对应答器报文进行编码之前，所述方法还包括：

所述第一主控模块与第二主控模块互相交换选择的应答器报文，并比较是否一致；

若是，则第二主控模块发送报文切换信号给第一主控模块，同时第一主控模块判断是否在预设的时间内接收到所述报文切换信号，若是，则对应答器报文进行编码，否则执行安全功能。

11.如权9所述的方法，其特征在于，所述第二主控模块对编码后的数据进行验证的方法具体为：

所述第二主控模块同步地对所述编码后的数据进行解码，得到报文数据；

比较所述报文数据与所述选择的应答器报文是否一致，若是，则表示验证通过，否则验证没通过。

12.如权11所述的方法，其特征在于，所述第二主控模块对编码后的数据进行解码之后，所述方法还包括：

第二主控模块将解码得到的报文数据发送给第一主控模块；

第一主控模块比较所述报文数据与所述选择的应答器报文是否一致，若是，则保持编码后的数据的输出，否则执行安全功能，切断所述编码后的数据的输出。

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