CN104901839A - 动车组主处理器mpu冗余方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种提高动车组控制系统可靠性的方法，具体的说，涉及一种CRH5动车组主处理器MPU的冗余方法，当检测到从控设备的MPU板卡出现故障时，主控设备MPU板卡与从控设备MPU板卡的源端口与宿端口不发生切换，主控设备的MPU板卡继续执行网络监控功能，保证列车继续正常运行；且在主控设备的MPU板卡或从控设备的MPU板卡故障恢复后，由于主控设备的MPU板卡或从控设备的MPU板卡的源端口与宿端口并未发生切换，恢复故障后的主控设备MPU板卡和从控设备MPU板卡自动建立冗余工作机制，确保列车网络监控的可靠性和安全性。

Description

动车组主处理器MPU冗余方法
技术领域
本发明涉及一种提高动车组控制系统可靠性的方法，具体的说，涉及一种CRH5动车组主处理器MPU的冗余方法。
背景技术
现有的CRH5型动车组的主处理器单元(以下简称MPU)的冗余策略是：
MPU A板卡作为主控单元，执行列车逻辑运算及网络数据输入输出任务；MPU B板卡作为从控单元，处于备用模式，仅执行数据监控任务。当MPU A板卡发生故障时，MPU B板卡切换成主控单元，进入故障模式；当MPU B板卡发生故障时，MPU A板卡发生切换，进入故障模式。发生故障的MPU板卡在故障恢复或重新启动后，将断开与MVB总线的连接。
现有的动车组MPU冗余技术存在以下缺点：
缺点1、MPU B板卡作为从控单元，主要监视网络变量，但不参与控制功能，但如果从控单元MPU B板卡出现故障，同样会导致主控单元MPU A发生切换，切换过程需要列车停车、源端口和宿端口重新配置并对板卡进行初始化设置，进而引发运行中的列车断主断、降弓，造成列车晚点。
缺点2、现有的控制策略为：当MPU板卡处于初始化模式和正常模式时，MPU A板卡与MPU B板卡的源端口和宿端口配置不变；当MPU A板卡或MPU B板卡任一板卡发生故障后，需将发生故障的MPU A板卡或MPU B板卡的冗余端口全部配置为源端口，导致发生故障的MPU恢复或重新启动后，无法再次与对方的正常工作的MPU板卡建立冗余关系，如果一旦正常工作中的MPU板卡也发生故障，由于故障板卡的冗余端口已全部配置为源端口，则列车必须作网络复位才能确保正常运行，造成列车晚点。
发明内容
本发明的目的是提供一种动车组主处理器MPU冗余方法，可确保列车从控设备的MPU板卡发生故障时，其源端口与宿端口配置不变，不影响主控设备MPU板卡工作，保证列车正常运行。
本发明的技术方案是：动车组主处理器MPU冗余方法，适用于CRH5型动车组主处理器，该冗余方法包括以下方法步骤：
(a)设备初始化；
(b)检测主控设备和从控设备；
(c)若MPU A板卡作为主控设备，则MPU B板卡作为从控设备；
检测MPU A板卡是否处于故障状态；
若MPU A板卡处于故障状态，则MPU B板卡切换为主控设备，执行网络监控功能；
检测MPU A板卡是否故障恢复；
若MPU A板卡故障恢复，则MPU A板卡进入冗余模式，返回步骤(b)；
若MPU A板卡未故障恢复，退出；
若MPU A板卡未处于故障状态，检测MPU B板卡是否处于故障状态；
若MPU B板卡处于故障状态，则若MPU A板卡不发生切换，继续执行网络监控功能；
检测MPU B板卡是否故障恢复；
若MPU B板卡故障恢复，则MPU B板卡进入冗余模式，返回步骤(b)；
若MPU B板卡未故障恢复，退出；
若MPU B板卡未处于故障状态，则MPU B板卡进入冗余模式，返回步骤(b)；
(d)若MPU B板卡作为主控设备，则MPU A板卡作为从控设备；
检测MPU A板卡是否处于故障状态；
若MPU A板卡处于故障状态，则MPU B板卡不发生切换，继续执行网络监控功能；
检测MPU A板卡是否故障恢复；
若MPU A板卡故障恢复，则MPU A板卡进入冗余模式，返回步骤(b)；
若MPU A板卡未故障恢复，退出；
若MPU A板卡未处于故障状态，检测MPU B板卡是否处于故障状态；
若MPU B板卡处于故障状态，则若MPU A板卡切换为主控设备，执行网络监控功能；
检测MPU B板卡是否故障恢复；
若MPU B板卡故障恢复，则MPU B板卡进入冗余模式，返回步骤(b)；
若MPU B板卡未故障恢复，退出；
若MPU B板卡未处于故障状态，则MPU B板卡进入冗余模式，返回步骤(b)；
(e)若MPU A板卡不作为主控设备，且MPU B板卡不作为主控设备，则退出。
作为优选，在所述步骤(c)中，若MPU B板卡发生故障时，保持MPU A板卡与MPU B板卡的源端口和宿端口不变，且MPU A板卡不发生切换，MPU A板卡继续执行网络监控功能。
同样的，在所述步骤(d)中，若MPU A板卡发生故障时，保持MPU A板卡与MPU B板卡的源端口和宿端口不变，且MPU B板卡不发生切换，MPU B板卡继续执行网络监控功能。
作为优选，所述步骤(a)中，设备初始化包括以下步骤：
步骤一：设备上电；
步骤二：检测对方板卡是否处于在线模式；
步骤三：若检测到对方板卡未处于在线模式，则当前MPU A/B板卡作为主控设备进入故障模式，返回步骤二；
步骤四：若检测到对方板卡处于在线模式，检测对方板卡是否处于初始化模式；
步骤五：若检测到对方板卡处于初始化模式，则当前板卡进入正常模式，并根据当前板卡配置信息，判定当前板卡作为主控设备或从控设备，返回步骤二；
步骤六：若检测到对方板卡未处于初始化模式，检测对方是否处于故障模式；
步骤七：若检测到对方板卡处于故障模式，则当前板卡进入正常模式，并根据当前板卡配置信息，判定当前板卡作为主控设备或从控设备，返回步骤二；
步骤八：若检测到对方板卡未处于故障模式，则检测对方板卡是否处于正常模式；
步骤九：若检测到对方板卡进入正常模式，则当前板卡进入正常模式，并根据当前板卡配置信息，判定当前板卡作为主控设备或从控设备，返回步骤二；
步骤十：若检测到对方板卡未进入正常模式，退出。
作为优选，所述主处理器MPU包括MPU A板卡和MPU B板卡，MPU A板卡上设有MPU A信息板卡和MPU A牵引/舒适板卡；MPU A信息板卡上创建有源A端口,MPU A牵引/舒适板卡上创建有源B端口；MPU B板卡上设有MPU B信息板卡和MPU B牵引/舒适板卡；MPU B信息板卡上创建有宿A端口,MPU A牵引/舒适板卡上创建有宿B端口；MPU A信息板卡的源A端口与MPU B信息板卡的宿A端口配对，用于检测对方信息；MPU A牵引/舒适板卡的源B端口与MPU A牵引/舒适板卡的宿B端口配对，用于检测对方信息。
本发明与现有技术相比的有益效果为：
本发明的冗余方法，相对于现有技术，当检测到从控设备的MPU板卡出现故障时，主控设备MPU板卡与从控设备MPU板卡的源端口与宿端口不发生切换，主控设备的MPU板卡继续执行网络监控功能，保证列车继续正常运行；且在主控设备的MPU板卡或从控设备的MPU板卡故障恢复后，由于主控设备的MPU板卡或从控设备的MPU板卡的源端口与宿端口并未发生切换，恢复故障后的主控设备MPU板卡和从控设备MPU板卡自动建立冗余工作机制，确保列车网络监控的可靠性和安全性。
附图说明
图1为本发明的主处理器MPU结构示意图；
图2为本发明初始化模式的流程图；
图3为本发明冗余方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明公开一种动车组主处理器MPU冗余方法。
参见图1，主处理器MPU包括MPU A板卡和MPU B板卡，
MPU A板卡上设有MPU A信息板卡和MPU A牵引/舒适板卡；
MPU A信息板卡上创建有源A端口,MPU A牵引/舒适板卡上创建有源B端口。
MPU B板卡上设有MPU B信息板卡和MPU B牵引/舒适板卡；
MPU B信息板卡上创建有宿A端口,MPU A牵引/舒适板卡上创建有宿B端口。
MPU A信息板卡的源A端口与MPU B信息板卡的宿A端口配对，用于检测对方信息。
MPU A牵引/舒适板卡的源B端口与MPU A牵引/舒适板卡的宿B端口配对，用于检测对方信息。
该动车组主处理器MPU的工作模式包括在线模式、初始模式、故障模式和正常模式，通过初始化模式，对主处理器MPU进行初始化设置，并设置主控设备和从控设备。
参见图2，初始化模式的步骤包括：
步骤一：设备上电；
步骤二：检测对方板卡是否处于在线模式；
步骤三：若检测到对方板卡未处于在线模式，则当前MPU A/B板卡作为主控设备进入故障模式，返回步骤二；
步骤四：若检测到对方板卡处于在线模式，检测对方板卡是否处于初始化模式；
步骤五：若检测到对方板卡处于初始化模式，则当前板卡进入正常模式，并根据当前板卡配置信息，判定当前板卡作为主控设备或从控设备，返回步骤二；
即，若配置为MPU A板卡，则在正常模式中MPU A板卡作为主控设备，MPU B板卡作为从控设备；若配置为MPU B板卡，则在正常模式中MPU B板卡作为主控设备，MPU A板卡作为从控设备。
步骤六：若检测到对方板卡未处于初始化模式，检测对方是否处于故障模式；
步骤七：若检测到对方板卡处于故障模式，则当前板卡进入正常模式，并根据当前板卡配置信息，判定当前板卡作为主控设备或从控设备，返回步骤二；
步骤八：若检测到对方板卡未处于故障模式，则检测对方板卡是否处于正常模式；
步骤九：若检测到对方板卡进入正常模式，则当前板卡进入正常模式，并根据当前板卡配置信息，判定当前板卡作为主控设备或从控设备，返回步骤二；
在进入正常模式过程中，若MPU A板卡和MPU B板卡同时进入正常模式，则根据当前板卡配置，MPU A板卡作为主控设备，MPU B板卡作为从控设备；若MPU A板卡先进入正常模式，则MPU A板卡作为主控设备，后启动的MPU B板卡作为从控设备；若MPU B板卡先进入正常模式，则MPU B板卡作为主控设备，后启动的MPU A板卡作为从控设备。
步骤十：若检测到对方板卡未进入正常模式，退出。
参见图3，初始化程序完成后，根据设定的主控设备和从控设备，设置动车组主处理器MPU的冗余模式，冗余步骤如下：
(a)检测主控设备和从控设备；
(b)若MPU A板卡作为主控设备，则MPU B板卡作为从控设备；
检测MPU A板卡是否处于故障状态；
若MPU A板卡处于故障状态，则MPU B板卡切换为主控设备，执行网络监控功能；
检测MPU A板卡是否故障恢复；
若MPU A板卡故障恢复，则MPU A板卡进入冗余模式，返回步骤(a)；
若MPU A板卡未故障恢复，退出；
若MPU A板卡未处于故障状态，检测MPU B板卡是否处于故障状态；
若MPU B板卡处于故障状态，则若MPU A板卡不发生切换，继续执行网络监控功能；
检测MPU B板卡是否故障恢复；
若MPU B板卡故障恢复，则MPU B板卡进入冗余模式，返回步骤(a)；
若MPU B板卡未故障恢复，退出；
若MPU B板卡未处于故障状态，则MPU B板卡进入冗余模式，返回步骤(a)；
(c)若MPU B板卡作为主控设备，则MPU A板卡作为从控设备；
检测MPU A板卡是否处于故障状态；
若MPU A板卡处于故障状态，则MPU B板卡不发生切换，继续执行网络监控功能；
检测MPU A板卡是否故障恢复；
若MPU A板卡故障恢复，则MPU A板卡进入冗余模式，返回步骤(a)；
若MPU A板卡未故障恢复，退出；
若MPU A板卡未处于故障状态，检测MPU B板卡是否处于故障状态；
若MPU B板卡处于故障状态，则若MPU A板卡切换为主控设备，执行网络监控功能；
检测MPU B板卡是否故障恢复；
若MPU B板卡故障恢复，则MPU B板卡进入冗余模式，返回步骤(a)；
若MPU B板卡未故障恢复，退出；
若MPU B板卡未处于故障状态，则MPU B板卡进入冗余模式，返回步骤(a)；
(d)若MPU A板卡不作为主控设备，且MPU B板卡不作为主控设备，则退出。
其中，在步骤(b)中，当检测到主控设备MPU A板卡发生故障时，保持MPU A板卡与MPU B板卡的源端口和宿端口不变，并切换MPU B板卡为主控设备，MPU A板卡自动成为从控设备，并在MPU A板卡故障恢复后，MPU A板卡与主控设备的MPU B板卡建立冗余工作机制，进入冗余模式。即主控设备的MPU A板卡可在发生故障时，切换为故障模式，并在故障回复后，自动转换为正常模式，确保与对方板卡之间实时通讯。
在步骤(b)中，当检测到从控设备MPU B板卡发生故障时，保持MPU A板卡与MPU B板卡的源端口和宿端口不变，主控设备的MPU A板卡不发生切换，MPU A板卡继续作为主控设备执行网络监控功能，即从控设备发生故障时，并不影响主控设备MPU A板卡的工作，确保列车能够继续正常运行。
如上述相同原理，在步骤(c)中，当检测到主控设备MPU B板卡发生故障时，保持MPUA板卡与MPU B板卡的源端口和宿端口不变，并切换MPU A板卡为主控设备，MPU B板卡自动成为从控设备，并在MPU B板卡故障恢复后，MPU B板卡与主控设备的MPU A板卡建立冗余工作机制，进入冗余模式。即主控设备的MPU B板卡可在发生故障时，切换为故障模式，并在故障回复后，自动转换为正常模式，确保与对方板卡之间实时通讯。
在步骤(c)中，当检测到从控设备MPU A板卡发生故障时，保持MPU A板卡与MPU B板卡的源端口和宿端口不变，主控设备的MPU B板卡不发生切换，MPU B板卡继续作为主控设备执行网络监控功能，即从控设备发生故障时，并不影响主控设备MPU B板卡的工作，即不会引发运行中列车断主断、降弓和列车晚点，确保列车能够继续正常运行。
由上述可知，该动车组主处理器MPU冗余方法，当主控设备的MPU A/B板卡发生故障时，从控设备MPU B/A板卡发生切换，从控设备MPU B/A板卡切换为主控设备，执行网络监控功能，且当切换后从控设备的MPU A/B板卡故障恢复后，与工作于正常模式中的主控设备MPU B/A板卡建立冗余机制，进入冗余模式，且一旦主控设备MPU B/A板卡发生故障，通过冗余机制即可确保不间断执行网络监控功能，无需网络复位即可保证列车正常运行。当从控设备备MPUB/A板卡发生故障时，主控设备的MPU A/B板卡不发生切换，继续执行网络监控功能。

Claims (5)

1.动车组主处理器MPU冗余方法，其特征在于，包括：
(a)设备初始化；
(b)检测主控设备和从控设备；
(c)若MPU A板卡作为主控设备，则MPU B板卡作为从控设备；
检测MPU A板卡是否处于故障状态；
若MPU A板卡处于故障状态，则MPU B板卡切换为主控设备，执行网络监控功能；
检测MPU A板卡是否故障恢复；
若MPU A板卡故障恢复，则MPU A板卡进入冗余模式，返回步骤(b)；
若MPU A板卡未故障恢复，退出；
若MPU A板卡未处于故障状态，检测MPU B板卡是否处于故障状态；
若MPU B板卡处于故障状态，则若MPU A板卡不发生切换，继续执行网络监控功能；
检测MPU B板卡是否故障恢复；
若MPU B板卡故障恢复，则MPU B板卡进入冗余模式，返回步骤(b)；
若MPU B板卡未故障恢复，退出；
若MPU B板卡未处于故障状态，则MPU B板卡进入冗余模式，返回步骤(b)；
(d)若MPU B板卡作为主控设备，则MPU A板卡作为从控设备；
检测MPU A板卡是否处于故障状态；
若MPU A板卡处于故障状态，则MPU B板卡不发生切换，继续执行网络监控功能；
检测MPU A板卡是否故障恢复；
若MPU A板卡故障恢复，则MPU A板卡进入冗余模式，返回步骤(b)；
若MPU A板卡未故障恢复，退出；
若MPU A板卡未处于故障状态，检测MPU B板卡是否处于故障状态；
若MPU B板卡处于故障状态，则若MPU A板卡切换为主控设备，执行网络监控功能；
检测MPU B板卡是否故障恢复；
若MPU B板卡故障恢复，则MPU B板卡进入冗余模式，返回步骤(b)；
若MPU B板卡未故障恢复，退出；
若MPU B板卡未处于故障状态，则MPU B板卡进入冗余模式，返回步骤(b)；
(e)若MPU A板卡不作为主控设备，且MPU B板卡不作为主控设备，则退出。
2.根据权利要求1所述的动车组主处理器MPU冗余方法，其特征在于：所述步骤(c)中，若MPU B板卡发生故障时，保持MPU A板卡与MPU B板卡的源端口和宿端口不变，且MPU A板卡不发生切换，继续执行网络监控功能。
3.根据权利要求1或2所述的动车组主处理器MPU冗余方法，其特征在于：所述步骤(d)中，若MPU A板卡发生故障时，保持MPU A板卡与MPU B板卡的源端口和宿端口不变，且MPUB板卡不发生切换，继续执行网络监控功能。
4.根据权利要求1所述的动车组主处理器MPU冗余方法，其特征在于：所述步骤(a)中，设备初始化包括以下步骤：
步骤一：设备上电；
步骤二：检测对方板卡是否处于在线模式；
步骤三：若检测到对方板卡未处于在线模式，则当前MPU A/B板卡作为主控设备进入故障模式，返回步骤二；
步骤四：若检测到对方板卡处于在线模式，检测对方板卡是否处于初始化模式；
步骤五：若检测到对方板卡处于初始化模式，则当前板卡进入正常模式，并根据当前板卡配置信息，判定当前板卡作为主控设备或从控设备，返回步骤二；
步骤六：若检测到对方板卡未处于初始化模式，检测对方是否处于故障模式；
步骤七：若检测到对方板卡处于故障模式，则当前板卡进入正常模式，并根据当前板卡配置信息，判定当前板卡作为主控设备或从控设备，返回步骤二；
步骤八：若检测到对方板卡未处于故障模式，则检测对方板卡是否处于正常模式；
步骤九：若检测到对方板卡进入正常模式，则当前板卡进入正常模式，并根据当前板卡配置信息，判定当前板卡作为主控设备或从控设备，返回步骤二；
步骤十：若检测到对方板卡未进入正常模式，退出。
5.根据权利要求1所述的动车组主处理器MPU冗余方法，其特征在于：所述主处理器MPU包括MPU A板卡和MPU B板卡，MPU A板卡上设有MPU A信息板卡和MPU A牵引/舒适板卡；MPUA信息板卡上创建有源A端口,MPU A牵引/舒适板卡上创建有源B端口；MPU B板卡上设有MPU B信息板卡和MPU B牵引/舒适板卡；MPU B信息板卡上创建有宿A端口,MPU A牵引/舒适板卡上创建有宿B端口；MPU A信息板卡的源A端口与MPU B信息板卡的宿A端口配对，用于检测对方信息；MPU A牵引/舒适板卡的源B端口与MPU A牵引/舒适板卡的宿B端口配对，用于检测对方信息。
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