CN104401365A - Ato双机热备的实现方法和ato双机热备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ATO双机热备的实现方法和ATO双机热备，该方法包括：在双机热备第一系和第二系自检正常且所述第一系与所述第二系相互通信正常时，所述第一系与所述第二系互相监测对系的运行状态信息；当所述第一系发生故障时，所述第一系切除本系的输出，同时所述第二系接收或监测所述第一系的故障；所述第二系向切除管理模块发送切除所述第一系的命令，同时将自身升为主系，并进行所述第一系的工作。该方法实现了在第一系故障时，迅速切换到第二系，保持应用程序的连续、安全、无缝的运行，最大限度保持车辆的自动驾驶功能，提高了列车自动驾驶系统的可用性，并减少了系统故障对正线运营的影响，提高列车的运行效率。

Description

ATO双机热备的实现方法和ATO双机热备

技术领域

本发明涉及智能交通控制领域，具体涉及一种ATO双机热备的实现方法和ATO双机热备。

背景技术

列车自动驾驶(Automatic Train Operation，简称ATO)是城市轨道交通地铁的车载信号设备，主要与列车自动防护系统(AutomaticTrain Protection，简称ATP)、车载人机交互系统(Multi Media Interface，简称MMI)等子系统对车辆进行安全控制，在ATP的防护下实现了移动授权等数据采集、目标曲线和控制指令计算、控制指令输出等安全自动驾驶，其安全等级为0，然而随着城市人口，车辆的剧增，对城市轨道交通的运行效率要求也越来越高，ATO的安全等级也进行了提升，成为安全等级为2的车载信号设备，单系ATO设备已经不能满足安全系数的提升，因此提出了具备冗余功能的ATO双机热备设计方案。

单点故障，在很大程度上制约着ATO使用效率的提升，无论软件或者硬件，一旦出现故障，都将导致ATO在线运营期间不可用，列车的自动驾驶将转为人工驾驶，直到重新启动ATO设备，否则将不能进入自动驾驶阶段，该情况将对系统可靠性和可用性进行大打折扣，进而在故障恢复、线路运行效率、乘客舒适度、进站停车等方面对运营产生负面影响。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种ATO双机热备的实现方法和ATO双机热备，针对以往单点故障导致列车的自动驾驶系统无法运行的问题，实现了在第一系故障时，迅速切换到第二系，保持应用程序的连续、安全、无缝的运行，最大限度保持车辆的自动驾驶功能，提高列车的运行效率。

第一方面，本发明提供一种ATO双机热备的实现方法，包括：

在双机热备第一系和第二系自检正常且所述第一系与所述第二系相互通信正常时，所述第一系与所述第二系互相监测对系的运行状态信息；

当所述第一系发生故障时，所述第一系切除本系的输出，同时所述第二系接收或监测所述第一系的故障；

所述第二系向切除管理模块发送切除所述第一系的命令，同时将自身升为主系，并进行所述第一系的工作。

可选的，所述在双机热备第一系和第二系自检正常且所述第一系与所述第二系相互通信正常时，所述第二系监测所述第一系的状态之前，所述方法还包括：

对双机热备进行初始化，获取所述双机热备中第一系和第二系的自检状态。

可选的，所述第一系发生故障，包括：

所述第二系监测到所述第一系发生故障，或所述第一系发生故障后告知所述第二系。

可选的，所述第一系与所述第二系的关系为：

所述第一系与所述第二系相互通信，所述第一系和所述第二系均能获取对方的状态；

在所述第一系发生故障时，所述第二系向切除管理模块发送切除所述第一系的命令，且所述第一系无法向所述切除管理模块发送切除所述第二系的命令。

可选的，所述第一系与所述第二系互相监测对系的运行状态信息时，所述第二系获取所述第一系的运行时间，并调整自身的时间，保持与所述第一系的时间同步。

第二方面，本发明还提供了一种ATO双机热备，包括：

第一系，用于自检正常且与所述第二系相互通信正常时，与所述第二系互相监测对系的运行状态信息；

第二系，用于自检正常且与所述第一系相互通信正常时，与所述第一系互相监测对系的运行状态信息；

切除管理模块，用于在所述第一系发生故障时，接收所述第二系发送的切除所述第一系的命令。

可选的，所述ATO双机热备还包括：

冗余状态管理模块，用于在对双机热备的第一系和第二系进行初始化，获取所述双机热备中第一系和第二系的自检状态。

可选的，所述切除管理模块中，在所述第一系发生故障时，包括：

在所述第二系监测到所述第一系发生故障，或所述第一系发生故障后告知所述第二系时，接收所述第二系发送的切除所述第一系的命令。

可选的，所述第一系与所述第二系的关系为：

所述第一系与所述第二系相互通信，所述第一系和所述第二系均能获取对方的状态；

在所述第一系发生故障时，所述第二系向切除管理模块发送切除所述第一系的命令，且所述第一系无法向所述切除管理模块发送切除所述第二系的命令。

可选的，所述ATO双机热备还包括：

时间同步模块，用于在所述第一系与所述第二系互相监测对系的

运行状态信息时，所述第二系获取所述第一系的运行时间，并调

整自身的时间，保持与所述第一系的时间同步。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种ATO双机热备的实现方法和ATO双机热备，针对以往单点故障导致列车的自动驾驶系统无法运行的问题，实现了在第一系故障时，迅速切换到第二系，保持应用程序的连续、安全、无缝的运行，最大限度保持车辆的自动驾驶功能，提高了列车自动驾驶系统的可用性，并减少了系统故障对正线运营的影响，提高列车的运行效率。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的ATO双机热备的实现方法的流程示意图；

图2为本发明一实施例提供的ATO双机热备中第一系和第二系状态转换的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的ATO双机热备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明实施例主要针对以往单点故障导致列车的自动驾驶系统无法运行的问题，实现了在第一系故障时，迅速切换到第二系，保持应用程序的连续、安全、无缝的运行，最大限度保持车辆的自动驾驶功能，提高列车的运行效率。

图1示出了一种ATO双机热备的实现方法，如图1所示，该ATO双机热备的实现方法包括如下步骤：

101、在双机热备第一系和第二系自检正常且所述第一系与所述第二系相互通信正常时，所述第一系与所述第二系互相监测对系的运行状态信息。

举例来说，在双机热备第一系和第二系自检正常且所述第一系与所述第二系相互通信正常时，状态管理模块将所述第一系设置为主系，所述第二系设置为备系，所述两系互相监测对系的的运行状态信息。

在具体实施过程中，在上述步骤101之前，上述方法还包括图1中未示出的步骤101’：

101’、对双机热备进行初始化，获取所述双机热备中第一系和第二系的自检状态。

102、当所述第一系发生故障时，所述第一系切除本系的输出，同时所述第二系接收或监测所述第一系的故障。

举例来说，当所述第一系发生故障时，所述第一系将故障信息通过通信的方式发送给所述第二系，同时冗余状态管理模块将第一系置为故障状态，向切除管理模块发出切除所述第一系的命令。

所述第一系发生故障，包括：

所述第二系监测到所述第一系发生故障，或所述第一系发生故障后告知所述第二系。

103、所述第二系向切除管理模块发送切除所述第一系的命令，同时将自身升为主系，并进行所述第一系的工作。

举例来说，所述第一系切除本系所有对外输出，同时所述第二系接收或监测到第一系故障，切除管理模块向所述第二系发出切除所述第一系的命令，冗余状态管理模块将所述第二系升为主系，并继续进行所述第一系的工作。

上述方法针对以往单点故障导致列车的自动驾驶系统无法运行的问题，实现了在第一系故障时，迅速切换到第二系，保持应用程序的连续、安全、无缝的运行，最大限度保持车辆的自动驾驶功能，提高了列车自动驾驶系统的可用性，并减少了系统故障对正线运营的影响，提高列车的运行效率。

为了更清楚的说明上述方法，下面通过具体的实施例进行详细说明，本实施例中将上述方法中的第一系定义为A系，第二系定义为B系进行说明，下述说明只为举例说明，并不限定第一系和第二系的具体含义。

上述步骤101’中对双机热备进行初始化，双机热备中的A系和B系各自管理自身的工作状态，并通过相互通信、监测通信的方式获取对方的状态信息，做为备系一旦获取或监测到主系故障，备系将主系的状态置为故障状态，在系统时间容忍范围内，备系在硬件上发出切除主系的命令，切除主系的对外输出功能，并将自身设置为主系，接手主系的工作，具体详见如图2所示的状态转换图，从而达到对冗余状态信息的管理，表1示出了冗余状态的信息，如表1：

表1

各状态间的转换条件如下：

(1)初始化→A主系B备系：双系自检均正常；

(2)初始化→A主系：A系自检正常，B系自检失败；

(3)初始化→B主系：B系自检正常，A系自检失败；

(4)初始化→无主系：双系自检均失败；

(5)A主系B备系→A主系：A系收不到B系通信，且发现B系并没有切除A系；

(6)A主系B备系→B主系：B系收不到A系通信，将A系切除；或者A系发现B系已将A系切除；或者A系发现A系故障后告知B系，B系升为主系；

(7)A主系B备系→无主系：A系虽发现B系已将A系切除，但B系的切除操作没有执行成功；

(8)A主系B备系→双主系：双系均无法收到另外一系的通信状态，且无法获悉另外一系是否已将本系切除；

(9)A主系→无主系：A系故障；

(10)B主系→无主系：B系故障。

如上述(1)至(4)中的初始化，上述方法适用于初始化为(1)时的状态，若为(2)或(3)则不符合本发明双机热备设计的条件，则不进行主系和备系的切换，若为(4)，则系统处于死循环状态，系统需重新启动，重新进行初始化。

上述(5)中，若A为主系，A系收不到B系通信，且发现B系并没有切除A系，则将A作为主系进行运行列车的自动驾驶。

上述(6)中，若B为主系，且B系收不到A系通信，将A系切除；或者A系发现B系已将A系切除；或者A系发现A系故障后告知B系，B系升为主系；

上述(7)中，若A系虽发现B系已将A系切除，但B系的切除操作没有执行成功，则系统处于死循环状态，系统需重新启动，重新进行初始化。

上述(8)中，若双系均无法收到另外一系的通信状态，且无法获悉另外一系是否已将本系切除，则为双主系状态，列车系统也是无法正常运行的，系统需重新启动，重新进行初始化。

上述(9)或(10)中，只有一个系在工作，且该系有故障时，列车系统也是无法正常运行的，系统需重新启动，重新进行初始化。

综上所述，上述列车系统在上述方法下，要想具备冗余功能，则需主系与备系的关系为，主系与备系相互通信，且主系和备系均能获取对方的状态下，在主系发生故障时，备系向切除管理模块发送切除所述主系的命令，且所述主系无法向所述切除管理模块发送切除所述备系的命令。

为了防止列车在运行各自机器中的时间不同步的问题，备系在监测所述主系的状态时，实时获取所述主系的运行时间，并微调所述自身的时间，保持与所述主系的时间同步。

图3示出了一种ATO双机热备，如图3所示，该ATO双机热备包括：第一系31、第二系32和切除管理模块33。

第一系31，用于自检正常且与所述第二系相互通信正常时，与所述第二系互相监测对系的运行状态信息。

第二系32，用于自检正常且与所述第一系相互通信正常时，与所述第一系互相监测对系的运行状态信息。

举例来说，所述第二系监测到所述第一系发生故障，或所述第一系发生故障后告知所述第二系。

切除管理模块33，用于在所述第一系发生故障时，接收所述第二系发送的切除所述第一系的命令。

具体的，检测双机热备中的主系或备系的运行状态信息，例如：主系或备系的状态信息错误、时间运行超时等，同时通过通信获取或者监测对系的运行信息，当发现自身故障时，将该信息汇报给对系，并对自身的状态信息进行处理，当监测到对系故障时，也要将对系的故障信息发送到切除管理模块。

在具体应用中，上述ATO双机热备还包括图3中未示出的冗余状态管理模块34、时间同步模块35：

冗余状态管理模块34，用于在对双机热备的第一系和第二系进行初始化，获取所述双机热备中第一系和第二系的自检状态。

时间同步模块35，用于在所述第一系与所述第二系互相监测对系的运行状态信息时，所述第二系获取所述第一系的运行时间，并调整自身的时间，保持与所述第一系的时间同步。

举例来说，可以通过双系通信、时间段分割、收发数据的时机，备系对运行时间进行微调，从而实现双系间的时间同步功能，保持主系与备系的时间同步。

上述ATO双机热备中主系与备系的关系为：

主系与备系相互通信，主系和备系均能获取对方的状态；

在主系发生故障时，所述备系向切除管理模块发送切除所述主系的命令，且所述主系无法向所述切除管理模块发送切除所述备系的命令。

在具体的ATO双机热备中主系和备系切换的过程中，ATO双机热备还包括：管理模块36，

管理模块36，用于负责记录双系的日常运行信息、故障信息等，用于后续的数据分析。

本发明的设计方案在长沙地铁1号线、成都地铁3号线等工程项目中得到了应用，经理论验证和实际测试，在满足合同要求的系统输出性能的前提下，系统运行稳定，系统可靠性和可用性均得到了较大提升，产生了良好的经济和社会效益。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种ATO双机热备的实现方法，其特征在于，包括：

在双机热备第一系和第二系自检正常且所述第一系与所述第二系相互通信正常时，所述第一系与所述第二系互相监测对系的运行状态信息；

当所述第一系发生故障时，所述第一系切除本系的输出，同时所述第二系接收或监测所述第一系的故障；

所述第二系向切除管理模块发送切除所述第一系的命令，同时将自身升为主系，并进行所述第一系的工作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在双机热备第一系和第二系自检正常且所述第一系与所述第二系相互通信正常时，所述第二系监测所述第一系的状态之前，所述方法还包括：

对双机热备进行初始化，获取所述双机热备中第一系和第二系的自检状态。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一系发生故障，包括：

所述第二系监测到所述第一系发生故障，或所述第一系发生故障后告知所述第二系。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一系与所述第二系的关系为：

所述第一系与所述第二系相互通信，所述第一系和所述第二系均能获取对方的状态；

在所述第一系发生故障时，所述第二系向切除管理模块发送切除所述第一系的命令，且所述第一系无法向所述切除管理模块发送切除所述第二系的命令。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一系与所述第二系互相监测对系的运行状态信息时，所述第二系获取所述第一系的运行时间，并调整自身的时间，保持与所述第一系的时间同步。

6.一种ATO双机热备，其特征在于，包括：

第一系，用于自检正常且与所述第二系相互通信正常时，与所述第二系互相监测对系的运行状态信息；

第二系，用于自检正常且与所述第一系相互通信正常时，与所述第一系互相监测对系的运行状态信息；

切除管理模块，用于在所述第一系发生故障时，接收所述第二系发送的切除所述第一系的命令。

7.根据权利要求6所述的ATO双机热备，其特征在于，所述ATO双机热备还包括：

冗余状态管理模块，用于在对双机热备的第一系和第二系进行初始化，获取所述双机热备中第一系和第二系的自检状态。

8.根据权利要求6所述的ATO双机热备，其特征在于，所述切除管理模块中，在所述第一系发生故障时，包括：

在所述第二系监测到所述第一系发生故障，或所述第一系发生故障后告知所述第二系时，接收所述第二系发送的切除所述第一系的命令。

9.根据权利要求6所述的ATO双机热备，其特征在于，所述第一系与所述第二系的关系为：

所述第一系与所述第二系相互通信，所述第一系和所述第二系均能获取对方的状态；

在所述第一系发生故障时，所述第二系向切除管理模块发送切除所述第一系的命令，且所述第一系无法向所述切除管理模块发送切除所述第二系的命令。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的ATO双机热备，其特征在于，所述ATO双机热备还包括：

时间同步模块，用于在所述第一系与所述第二系互相监测对系的运行状态信息时，所述第二系获取所述第一系的运行时间，并调整自身的时间，保持与所述第一系的时间同步。