CN104570720A - 一种基于健康度的车载控制器冗余管理方法 - Google Patents

一种基于健康度的车载控制器冗余管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于健康度的车载控制器冗余管理方法，包括以下步骤:步骤A:解析远端车载控制器的冗余管理信息；步骤B:计算本端车载控制器的健康度参数；步骤C:计算本端车载控制器的健康度；步骤D:判断本端车载控制器是否延迟切换；步骤E：计算本端车载控制器的主从状态，根据设计的切换场景，若健康度高，则升级为主，否则降级为从；步骤F:发送本端车载控制器的冗余管理信息。与现有技术相比，本发明具有响应快、可靠性高等优点。

Description

一种基于健康度的车载控制器冗余管理方法
技术领域
本发明涉及一种双机热备方法，尤其是涉及一种基于健康度的车载控制器冗余管理方法。
背景技术
车载控制器(CC)是列车安全监控和运营管理的核心控制器。对于正常运营列车，两端会各安装一套车载控制器(CC1和CC2)，两端采用硬件冗余，软件热备。整个车载控制器的架构设计可用图1表示。
对于双机热备的CC来说，一端CC为从(Slaver)，另一端CC为主(Master)，这是一种期望实现的目标。而传统冗余管理方法均存在以下四类难题亟待解决，主要包括以下：
1.两端CC均为主CC的情况，参考图2。
2.两端CC均为从CC的情况，参考图3。
3.主CC宕机的情况，参考图4。
4.两端CC通信断开的情况，参考图5。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种响应性快、可靠性高的基于健康度的车载控制器冗余管理方法，根据该方法的判断结果能够及时进行冗余管理，确保列车在行驶过程中车载控制器能够正常工作，提高系统可靠性。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于健康度的车载控制器冗余管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：解析远端车载控制器的冗余管理信息；
步骤B：计算本端车载控制器的健康度参数；
步骤C：计算本端车载控制器的健康度；
步骤D：判断本端车载控制器是否延迟切换；
步骤E：计算本端车载控制器的主从状态，根据设计的切换场景，若健康度高，则升级为主，否则降级为从；
步骤F：发送本端车载控制器的冗余管理信息。
所述的步骤A：解析远端车载控制器的冗余管理信息，该信息包括：
远端车载控制器的主从状态信息；远端车载控制器的健康度信息；远端车载控制器的切换钥匙信息；以及远端车载控制器的切换次数。
其中主从状态、健康度和切换钥匙用于切换策略的逻辑判断；切换次数用于统计，反映冗余管理方法的有效性。
所述的步骤B：计算本端车载控制器的健康度参数，该参数包括：定位信息、驾驶模式、以及通信状态。
所述的定位信息包括运动学有效性、是否经过信标、安全定位和功能定位，所述的驾驶模式包括驾驶模式可用、驾驶模式是否建立，所述的通信状态包括设备连接状态。
所述的步骤C：计算本端车载控制器的健康度具体为：
将已经获取的健康度参数按照优先级高低进行排序，得到健康度值。
具体优先级排序参考如下：
1)驾驶模式建立；
2)驾驶模式可用；
3)运动学有效性；
4)安全定位；
5)功能定位；
6)是否经过信标；
7)设备连接状态。
所述的步骤D中延迟切换，包括：
1)及时切换，以达到快速响应的效果；
2)有效切换，以达到避免不必要的切换。
所述的步骤E中的切换场景包括：
1)两端通信良好，保证健康度高的为主控制器；
2)两端通信失败，降级模式，自身升级为主控制器。
所述的通信失败是指在设定的容忍时间内没有收到远端控制器的任何消息。
所述的步骤F：发送本端车载控制器的冗余管理信息，该信息包括：
本端车载控制器的主从状态信息；本端车载控制器的健康度信息；本端车载控制器的切换钥匙信息；以及本端车载控制器的切换次数。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、响应性快，通过两端的良好通信，及时获取远端车载控制器的冗余管理信息，根据冗余切换场景能够快速计算CC的主从状态，保证在一端CC故障的情况下快速切换到另一端CC工作。
2、可靠性高，通过有效管理两端CC的主从状态，保证在同一个物理时刻，对于轨旁设备来说，只有一个主CC与其通信；另外，在一端CC故障的情况下，另一端正常工作的CC能够自动升级为主CC，提高了整个车载控制器的可靠性。
附图说明
图1为车载控制器架构图；
图2为两端控制器均为主的场景图；
图3为两端控制器均为从的场景图；
图4为主控制器宕机的场景图；
图5为两端控制器连接断开的场景图；
图6为切换策略1执行前的主从状态；
图7为切换策略1执行后的主从状态；
图8为切换策略2执行后的主从状态；
图9为切换策略2执行后的主从状态；
图10为切换钥匙的管理流程图；
图11为本发明的具体流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图11所示，一种基于健康度的车载控制器冗余管理方法，包括以下步骤：
步骤A：解析远端车载控制器的冗余管理信息；
步骤B：计算本端车载控制器的健康度参数；
步骤C：计算本端车载控制器的健康度；
步骤D：判断本端车载控制器是否延迟切换；
步骤E：计算本端车载控制器的主从状态，根据设计的切换场景，若健康度高，则升级为主，否则降级为从；
步骤F：发送本端车载控制器的冗余管理信息。
1.切换策略一
两端CC通信正常的情况下，可以交互各自的冗余管理信息，根据健康度进行切换，健康度低的CC为从，健康度高的CC为主。如果健康度相等，只有一端为主CC，则不进行主从切换。否则，如果健康度相等，则指定一端为主CC。图6和图7是冗余切换前后两端控制器的主从状态。
2.切换策略二
两端通信异常的情况下，不能获取远端CC的健康度信息，此时如果与VIOM连接良好，则升级为主CC。在此种情况下，存在两种情况：
1)有一端CC宕机了，剩下一端为主CC，此时CC不再热备，参考图8；
2)两端CC之间的连接断开，CC均工作正常，此时两端CC均为主CC，此为降级模式，参考图9。
3.切换策略三
两端通信正常的情况下，可以交互各自的健康度信息，如果由于冗余管理异常，导致两端均为从CC，此时将选择健康度高的为主CC。如果健康度相等，则指定一端为主CC。
4.延迟切换
对于两端CC，相对于保持不变的主从状态，进行主从切换会引入变动，理论上则存在不确定的因素，因此对于冗余管理的一个指导方针就是正常情况下，尽量不进行主从切换。
同时，为了解决以下问题：
1)两端CC之间通信存在延迟；
2)状态与设备连接发生波动。
需要引入延迟切换管理，避免不必要的切换。考虑延迟切换后，如果出现上述情况，则在延迟切换失效时，健康度可能已经恢复，不再需要主从切换。
此外，在诸如主CC宕机的情况下，需要屏蔽延迟切换，即立马进行主从切换管理。
5.切换钥匙
为了解决切换并发的问题，引入切换钥匙的概念。即主CC在降从时，将自己管理的切换钥匙置为真，发送给另一个CC；从CC在收到钥匙后，如果健康度满足，则会升级为主CC，这样就可以很大程度上避免降级模式的出现。
此外，降从的CC在收到对端CC升主后，应将自己维护的切换钥匙复位，以防止后续的重复切换。整个切换的控制流程参考图10。

Claims (9)

1.一种基于健康度的车载控制器冗余管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：解析远端车载控制器的冗余管理信息；
步骤B：计算本端车载控制器的健康度参数；
步骤C：计算本端车载控制器的健康度；
步骤D：判断本端车载控制器是否延迟切换；
步骤E：计算本端车载控制器的主从状态，根据设计的切换场景，若健康度高，则升级为主，否则降级为从；
步骤F：发送本端车载控制器的冗余管理信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于健康度的车载控制器冗余管理方法，其特征在于，所述的步骤A：解析远端车载控制器的冗余管理信息，该信息包括：
远端车载控制器的主从状态信息；远端车载控制器的健康度信息；远端车载控制器的切换钥匙信息；以及远端车载控制器的切换次数。
3.根据权利要求1所述的一种基于健康度的车载控制器冗余管理方法，其特征在于，所述的步骤B：计算本端车载控制器的健康度参数，该参数包括：定位信息、驾驶模式、以及通信状态。
4.根据权利要求3所述的一种基于健康度的车载控制器冗余管理方法，其特征在于，所述的定位信息包括运动学有效性、是否经过信标、安全定位和功能定位，所述的驾驶模式包括驾驶模式可用、驾驶模式是否建立，所述的通信状态包括设备连接状态。
5.根据权利要求1所述的一种基于健康度的车载控制器冗余管理方法，其特征在于，所述的步骤C：计算本端车载控制器的健康度具体为：
将已经获取的健康度参数按照优先级高低进行排序，得到健康度值。
6.根据权利要求1所述的一种基于健康度的车载控制器冗余管理方法，其特征在于，所述的步骤D中延迟切换，包括：
1)及时切换，以达到快速响应的效果；
2)有效切换，以达到避免不必要的切换。
7.根据权利要求1所述的一种基于健康度的车载控制器冗余管理方法，其特征在于，所述的步骤E中的切换场景包括：
1)两端通信良好，保证健康度高的为主控制器；
2)两端通信失败，降级模式，自身升级为主控制器。
8.根据权利要求7所述的一种基于健康度的车载控制器冗余管理方法，其特征在于，所述的通信失败是指在设定的容忍时间内没有收到远端控制器的任何消息。
9.根据权利要求1所述的一种基于健康度的车载控制器冗余管理方法，其特征在于，所述的步骤F：发送本端车载控制器的冗余管理信息，该信息包括：
本端车载控制器的主从状态信息；本端车载控制器的健康度信息；本端车载控制器的切换钥匙信息；以及本端车载控制器的切换次数。
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