CN106233260A - 冗余系统控制装置及其系统切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种没有主系统以及从系统的区分，并能够缩短系统切换时间的成本廉价的冗余系统控制装置及其系统切换方法。冗余系统控制装置包括运用系统(11)和待机系统(12)。运用系统以及待机系统相互同步动作。在运用系统检测出错误时，不管是否确定了故障，都停止运用系统的控制输出，并将待机系统的控制输出供给至控制对象设备(7)。

Description

冗余系统控制装置及其系统切换方法
技术领域
本发明涉及包括运用系统和待机系统的冗余系统控制装置及其系统切换方法。
背景技术
由主系统和从系统2个系统构成的双重系统是通过在主系统发生了故障时，切换到从系统，而持续驾驶，来防止系统完全停止的方法。该方法适用于要求不允许系统停机的高度的公共性、高度的安全性的系统，例如列车控制系统等。例如，在专利文献1所记载的并行双重系统电子联动装置中，使作为运用系统(主系统)的第一联动控制系统、以及作为待机系统(从系统)的第二联动控制系统常时动作。运用系统经由镜像存储器(Mirrormemory)，将作为控制运算结果的控制输出的CRC(Cyclic Redundancy Check：循环冗余校验)提供给待机系统。待机系统对该CRC与作为本系统的控制运算结果的控制输出的CRC进行比较，在不一致的情况下输出故障信号。由此，禁止从运用系统向待机系统的切换，并防止由系统切换引起的控制输出的不连续。
但是，专利文献1所记载的双重系统需要在运用系统和待机系统之间对运算结果进行比较的功能、电路结构。因此，在系统切换时间的缩短方面具有局限性，且成本也高。
另外，由于是经由镜像存储器，在运用系统和待机系统之间对运算结果进行比较，所以为了经由镜像存储器的信息收发不产生故障，必须以在物理上接近的状态配置运用系统和待机系统。因此，在产生了在物理上分离地配置运用系统和待机系统的要求的情况下，很难应对该要求。进一步，由于需要用于从运用系统向待机系统的切换的中继，所以成本升高。
作为双重系统的其它的现有例，在专利文献2中公开了CBTC(CommunicationBased Train Control：基于通信的列车控制)。在该CBTC中，使运算本列车的位置，并基于来自地面的控制信息来进行制动控制的双重系统的车载控制装置，针对从车载控制装置朝向地面的发送数据的输出成为待机双重系统结构。另外，针对来自地面的接收数据的输入、和基于该接收数据进行的列车控制，成为并行双重系统的结构。而且，设置在双重系统车载控制装置的主系统故障时，将朝向地面控制装置的位置信息通知切换到待机的从系统的机构，以提高工作效率。
实际上，将双重系统车载控制装置分别搭载于前端车辆以及最末尾车辆，根据来自前端车辆的驾驶台的控制指令以及来自最末尾车辆的驾驶台的控制指令，来进行从主系统向从系统的切换操作。即、在搭载于前端车辆的双重系统车载控制装置中，根据来自前端车辆的驾驶台的控制指令，来进行从该主系统向从系统的切换操作。另外，在搭载于最末尾车辆的双重系统车载控制装置中，根据来自最末尾车辆的驾驶台的控制指令，来进行从该主系统向从系统的切换操作。
在专利文献2所公开的结构的情况下，由于需要将双重系统车载控制装置分别搭载于前端车辆以及最末尾车辆，所以在该情况下，成本还会升高。
专利文献1：日本特开平9-319401号公报
专利文献2：日本特开2009-201335号公报
发明内容
本发明提供一种没有主系统以及从系统的区分，且能够缩短系统切换时间的成本廉价的冗余系统控制装置及其切换方法。
为了解决上述的课题，本发明的冗余系统控制装置包括运用系统和待机系统。上述运用系统以及上述待机系统相互进行同步动作。在上述运用系统检测出错误时，在将故障检测信息提供给上述待机系统后，停止上述运用系统的控制输出，使用上述待机系统的控制输出。
如上所述，在本发明的冗余系统控制装置中，由于运用系统以及待机系统相互进行同步动作，所以能够防止由系统切换引起的控制输出的不连续。
在双重系统中，在任意一方构成运用系统时，另一方构成待机系统。即运用系统以及待机系统处于同等的关系，而没有主系统以及从系统的区分。
另外，在本发明的系统切换方法中，在运用系统检测出故障时，在将故障检测信息提供给待机系统后，停止上述运用系统的控制输出，并使用上述待机系统的控制输出。由于在使用待机系统的控制输出之前，从运用系统将故障检测信息提供给待机系统，所以从运用系统向待机系统顺畅地执行系统切换。与以往不同，不需要在运用系统与待机系统之间对运算结果进行比较的功能、电路结构。因此，能够实现系统切换时间的缩短化，并且降低成本。
另外，由于系统切换取决于运用系统是否检测出故障，且不需要经由镜像存储器，在运用系统和待机系统之间对运算结果进行比较等处理，所以也不需要以在物理上接近的状态来配置。在产生了在物理上分离地配置运用系统和待机系统的要求的情况下，能够简单地应对该要求。进一步，由于不需要用于从运用系统向待机系统的切换的中继，所能够实现系统切换时间的缩短化以及降低成本。
优选，在停止了运用系统的控制输出并使用了待机系统的控制输出(切换)后，在下一个周期，运用系统未检测出故障时，停止待机系统的控制输出，并使用运用系统的控制输出。这是因为运用系统的故障检测意味着是针对瞬时故障的检测动作，所以意味着继续使用运用系统。
另一方面，优选，在停止了运用系统的控制输出，并使待机系统产生了控制输出后，在运用系统进一步检测出故障时，使运用系统的动作停止。这是因为运用系统的进一步故障检测意味着运用系统处于持续故障状态，所以宗旨是使运用系统的动作停止，确保安全性。
作为一个实施方式，运用系统以及待机系统也可以具有相互独立的方式，且相互配置于不同的位置。如上所述，是否将运用系统切换为待机系统取决于运用系统是否检测出故障，且不需要经由镜像存储器，在运用系统和待机系统之间对运算结果进行比较等。因此，在产生了在物理上分离地配置运用系统和待机系统的要求的情况下，能够简单地应对该要求。
作为具体的应用例，能够举出针对列车控制的应用。在该情况下，运用系统以及待机系统被分别分开配置于列车的前端车辆以及最末尾车辆。根据该配置，能够将以往搭载于前端车辆的双重系统车载控制装置、以及搭载于最末尾车辆的双重系统车载控制装置的两个双重系统车载控制装置，减半为由设置于前端车辆的运用系统、以及设置于最末尾车辆的待机系统的构成的一个双重系统车载控制装置。因此，实现大幅度的降低成本。
如以上所述，根据本发明，能够提供一种没有主系统以及从系统的区分，且能够缩短系统切换时间的成本廉价的冗余系统控制装置以及该切换方法。
附图说明
图1是表示本发明的冗余系统控制装置的结构的框图。
图2是表示将本发明的冗余系统控制装置应用于列车控制装置的例子的图。
具体实施方式
参照图1，本发明的冗余系统控制装置包括运用系统11和待机系统12。运用系统11以及待机系统12同步动作。运用系统11以及待机系统12在概念上处于同等的关系，不处于主从关系。上述运用系统11以及待机系统12具备构成控制部的CPU111、121、以及用于使它们同步动作的同步电路32等公知的硬件，且同步动作。运用系统11以及待机系统12的相互间的信息传送为串行传送。
运用系统11的控制输出S31、或者待机系统12的控制输出S32经由外部接口部112或者122、以及控制输出用线路33，与控制对象设备5连接。运用系统11在检测出故障时，将故障检测信息提供给待机系统12，之后，停止运用系统11的控制输出，并使用待机系统12的控制输出。由于在使用待机系统12的控制输出之前，从运用系统11将故障检测信息提供给待机系统12，所以从运用系统11向待机系统12顺畅地执行系统切换。
在通常的动作状态下，运用系统11的控制输出S31通过控制输出用线路33被供给至控制对象设备5。虽然待机系统12的控制输出S32被切断，但与运用系统11相同地，接受来自控制对象设备5的信息且等价地动作以防备异常。在运用系统11正常动作时，将该周期作为正确的周期，并将待机系统12的周期计时器经由同步线路32设置为与运用系统12的计时器一致等，来得到两个系统11、12的同步。
接下来，在运用系统11检测出故障时，运用系统11通过线路31将故障检测信息S12通知给待机系统12，在下一个周期的系统切换时，停止(切断)运用系统11的控制输出S31，并使用待机系统12的控制输出S32。
由于运用系统11以及待机系统12相互同步动作，所以能够防止由系统切换引起的控制输出S31以及S32的不连续。与以往不同，不需要在运用系统11与待机系统12之间对运算结果进行比较的功能、电路结构。由此，能够实现系统切换时间的缩短化，并且降低成本。
另外，由于在使用待机系统12的控制输出之前，从运用系统11将故障检测信息提供给待机系统12，所以从运用系统11向待机系统12顺畅地执行系统切换。
进一步，系统切换取决于运用系统11是否检测出故障。由于与以往不同，不需要经由镜像存储器，在运用系统11和待机系统12之间对运算结果进行比较等处理，所以也不需要以在物理上接近的状态来配置。例如，如图1所示，在产生在物理上隔开距离L1来配置运用系统11和待机系统12的要求的情况下，能够简单地应对该要求。
在物理上隔开距离L1来配置运用系统11和待机系统12的情况下，将运用系统11与待机系统12之间的信息传送方式设为串行传送。由此，能够不使用以太网(注册商标)、RS-485、RS-422而进行信息传送。
进一步，不需要用于从运用系统11朝向待机系统12的切换的中继。因此，能够实现系统切换时间的缩短化以及降低成本。
在停止了运用系统11的控制输出S31，并切换到待机系统12的控制输出S32后，在下一个周期中，运用系统11未检测出故障时，停止待机系统12的控制输出，并切换到运用系统11的控制输出。这是因为运用系统11的故障检测意味着针对瞬时故障的检测动作，所以意味着继续使用运用系统11。
另一方面，在停止了运用系统11的控制输出S31，并切换到待机系统12的控制输出S32后，在运用系统11进一步检测出故障时，停止运用系统11的动作。这是因为运用系统11的进一步的故障检测意味着运用系统11持续地产生故障，所以宗旨是使该动作停止。将以上的动作以及其它的动作集中示于表1。
[表1]
周期 运用系统11 待机系统12 事件
1 ○ ×
2 ○ ×
3 ○故障检测 × 从运用系统11发出故障检测信息通知
4 × ○ 未从运用系统11发出故障检测信息通知
5 ○ ×
6 ○ × 从运用系统11发出故障检测信息通知
7 × ○ 从运用系统11发出故障检测信息通知
8 × ○ 从运用系统11发出故障检测信息通知
9 动作停止 ○
10 动作停止 ○
图例：○表示有控制输出 ×表示无控制输出
在表1中，在第三周期中，运用系统11进行故障检测，从运用系统11对待机系统12进行故障检测信息通知。在第四周期中，停止(切断)运用系统11的控制输出S31，作为代替，使用待机系统12的控制输出S32。
在第四周期中，由于运用系统11未检测出故障，所以未进行从运用系统11朝向待机系统12的故障检测信息通知。这意味着第三周期的运用系统11的故障是在1个周期内恢复的瞬时性的故障。因此，在笫五周期中，停止待机系统12的控制输出S31，作为代替，利用运用系统11的控制输出S31。
接下来，在第六周期中，运用系统11进行故障检测，并从运用系统11对待机系统12进行故障检测信息通知。在第七周期中，停止运用系统11的控制输出S31，作为代替，使用待机系统12的控制输出S32。
在第七周期中，运用系统11继续进行故障检测，并从运用系统11对待机系统12进行故障检测信息通知，并使用待机系统12的控制输出S32。在第八周期中，运用系统11也继续进行故障检测，并从运用系统11对待机系统12进行故障检测信息通知，并从待机系统12产生控制输出S32。由于该状态意味着运用系统11产生了从属故障，所以停止运用系统11的动作，并使用待机系统12的控制输出S32。
虽然省略了说明，但在将待机系统1作为运用系统，将运用系统11作为待机系统的情况下，也可以将上述的说明换一种说法称作：运用系统12以及待机系统11、故障检测信息S21。
接下来，参照将本发明的冗余系统控制装置应用于列车控制装置的图2来进行说明。在该应用例中，运用系统11以及待机系统12被分别分开配置于由车辆T1、T2、…、Tn这n节编组的列车中的前端车辆T1以及最末尾车辆Tn。运用系统11以及待机系统12之间通过线路31、32连接。运用系统11以及待机系统12之间的数据传送为串行传送。
根据该配置，能够将以往搭载于前端车辆T1的双重系统车载控制装置、以及搭载于最末尾车辆Tn的双重系统车载控制装置的两个双重系统车载控制装置，减半为由设置于前端车辆T1的运用系统11、以及设置于最末尾车辆Tn的待机系统12的一个双重系统车载控制装置。因此，能够实现大幅度的降低成本。
另外，如已经说明的那样，由于可缩短从运用系统11向待机系统12的系统切换时间，所以能够缩短由于切换而产生的信号空转时间。因此，能够使列车控制致密，例如，进行缩短列车间隔提高驾驶效率等控制。
以上，参照优选的实施例对本发明进行了详细说明，但显而易见本发明并不限定于此，本领域技术人员能够基于该基本技术思想以及教示，想到各种变形例。
附图标记的说明：11…运用系统；12…待机系统；S12、S21…故障检测信息。

Claims (10)

1.一种冗余系统控制装置，包括运用系统和待机系统，
上述冗余系统控制装置的特征在于，
上述运用系统以及上述待机系统相互同步动作，
在上述运用系统检测出错误时，在将故障检测信息提供给上述待机系统后，停止上述运用系统的控制输出，使用上述待机系统的控制输出。
2.根据权利要求1所述的冗余系统控制装置，其中，
在使用了上述待机系统的控制输出后，在上述运用系统中未检测出错误时，使用上述运用系统的控制输出。
3.根据权利要求1所述的冗余系统控制装置，其中，
在使用了上述待机系统的控制输出后，在上述运用系统进一步检测出错误时，确定上述运用系统的故障，并使上述运用系统的动作停止。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的冗余系统控制装置，其中，
上述运用系统以及上述待机系统具有相互独立的形态，相互配置于不同的位置。
5.根据权利要求4所述的冗余系统控制装置，其中，
上述运用系统以及待机系统分别分开配置于列车的前端车辆以及最末尾车辆。
6.根据权利要求1所述的冗余系统控制装置，其中，
上述运用系统以及待机系统之间的信息传送是通过串行传送进行的。
7.根据权利要求1或6所述的冗余系统控制装置，其中，
上述运用系统以及上述待机系统分别具备CPU和接口部，将从上述接口部输出的控制输出经由控制输出用线路供给至控制对象设备。
8.一种系统切换方法，是包括运用系统和待机系统的冗余系统控制装置的系统切换方法，其特征在于，
使上述运用系统以及上述待机系统相互同步动作，
在上述运用系统检测出错误时，将故障检测信息提供给上述待机系统，
停止上述运用系统的控制输出，使用上述待机系统的控制输出。
9.根据权利要求8所述的系统切换方法，其中，
在停止上述运用系统的控制输出并使用上述待机系统的控制输出的下一个周期，在运用系统未检测出故障时，停止上述待机系统的控制输出并使用上述运用系统的控制输出。
10.根据权利要求8所述的系统切换方法，其中，
在停止上述运用系统的控制输出并使用上述待机系统的控制输出的下一个周期，在运用系统进一步检测出故障时，使上述运用系统的动作停止。
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