CN107031684A - 一种双机安全冗余型lkj主机系统及方法 - Google Patents

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赵俊峰
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杨文阁
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61L—GUIDING RAILWAY TRAFFIC; ENSURING THE SAFETY OF RAILWAY TRAFFIC
    • B61L15/00—Indicators provided on the vehicle or vehicle train for signalling purposes ; On-board control or communication systems
    • B61L15/0072—On-board train data handling

Abstract

本发明提供一种双机安全冗余型LKJ主机系统和使用系统的方法，主机系统包括两个相同的控制系：控制系Ⅰ、控制系Ⅱ和仲裁平台，每个控制系均包括信息采集处理模块和安全计算机模块；安全计算机模块包括冗余的CPU，CPU接收列车运行信息；仲裁平台分别连接控制系Ⅰ、控制系Ⅱ的第一CPU，用于获取CPU的信息。在控制系Ⅰ和控制系Ⅱ中的每个控制系中，安全计算机模块中的CPU接收列车运行信息，对信息进行计算，同时，仲裁平台分别获取每个控制系的安全计算机模块中第一CPUA和第二CPUB的信息，对信息进行判断，将制动信息发送给制动输出模块，进行列车制动阀的制动。本发明使用额外的仲裁平台进行仲裁，使制动时的指令获取速度更加快速，大大提高系统的安全性。

Description

一种双机安全冗余型LKJ主机系统及方法
技术领域
本发明涉及LKJ列车运行监控领域，尤其涉及一种双机安全冗余型LKJ主机系统及方法。
背景技术
列车运行监控功能为列车运行监控系统的核心功能，其主要作用在于：一是防止列车运行越过关闭的地面信号机，二是防止列车在任何区段运行中超过机车车辆的构造速度、线路允许的最高运行速度和对应于不同规格的道岔的限制速度。为实现这样的作用目标需要获取3个方面的信息，即行车指令要求、运行线路状况和列车自身状况。现有的列车运行监控系统无法满足铁路新的运用需求，其存在安全性、可靠性、可用性等方面的隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种安全性更好、效率更高的LKJ安全冗余型主机系统，以解决现有技术存在的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种双机安全冗余型LKJ主机系统，
所述主机系统包括两个相同的控制系：控制系Ⅰ、控制系Ⅱ和仲裁平台，每个控制系均包括信息采集处理模块和安全计算机模块；
所述安全计算机模块包括第一CPUA和第二CPUB，所述第一CPUA和第二CPUB用于接收列车运行信息并对信息进行计算处理，第一CPUA和第二CPUB之间通过计算机通信模块连接，用于获取对方CPU中的信息；
所述仲裁平台，分别连接控制系Ⅰ、控制系Ⅱ的第一CPUA、第二CPUB，用于获取第一CPUA和第二CPUB中的信息，进行综合信息的仲裁。
所述主机系统还包括信号采集模块、记录维护模块、制动输出模块、隔离开关，控制系Ⅰ和控制系Ⅱ的安全计算机模块均与信号采集模块、记录维护模块相连接；制动输出模块分别与控制系Ⅰ、控制系Ⅱ的安全计算机模块、仲裁平台连接，隔离开关与制动控制模块连接。
所述信息采集处理模块包括信息采集处理模块A和信息采集处理模块B，用于采集列车运行信息，并输出采集的列车运行信息给安全计算机模块，同时用于获取安全计算机模块发送的信息；
所述每个的第一CPUA和第二CPUB分别设置对本CPU进行自检的CPUA自检模块和CPUB自检模块。
一种双机安全冗余型LKJ主机系统的方法，
在控制系Ⅰ和控制系Ⅱ中的每个控制系中，安全计算机模块中的第一 CPUA和第二CPUB分别接收信息采集处理模块采集的列车运行信息，对列车运行信息进行计算获取制动数据，同时，仲裁平台分别获取每个控制系的安全计算机模块中第一 CPUA和第二CPUB的信息，对信息进行判断，将正确的制动信息发送给制动输出模块，制动输出模块将接受的信息输出给列车输出制动控制信号通过隔离开关隔离后进行列车制动阀的制动。
仲裁平台接收到取每个控制系的安全计算机模块中第一 CPUA和第二CPUB的信息后，对信息进行判断的方法为：
通过自检判断每个CPU是否正常运行，如果某个CPU发生故障，则舍弃此CPU的信息，仅对其它CPU的信息进行判断；
如果仲裁平台接收的剩余CPU的信息均为一致的正常信息，则将获取的制动信息发送给制动输出模块；如果剩余CPU的信息不一致，则对所有信息进行判断，舍弃掉信息中的故障报警信息，对其它正常信息进行判断，选择向对机车运行控制来说导向安全的信息所在的CPU，将该CPU的制动信息发送给制动输出模块。
如果仲裁平台与制动输出模块的连接出现故障，则：如果仲裁平台接收的剩余CPU的信息均为一致的正常信息，则仲裁平台向其它任一CPU发送指令，该CPU将制动信息发送给制动输出模块；如果剩余CPU的信息不一致，则对所有信息进行判断，舍弃掉信息中的故障报警信息，对其它正常信息进行判断，选择向对机车运行控制来说导向安全的信息所在的CPU发送指令，该CPU将制动信息发送给制动输出模块。
如果仲裁平台发生故障，则在控制系Ⅰ和控制系Ⅱ中的每个控制系中，安全计算机模块中的第一 CPUA和第二CPUB分别接收信息采集处理模块采集的列车运行信息，对列车运行信息进行计算，输出本系的运行结果给制动输出模块；制动输出模块对接收的两系的运行结果进行比较，假如两系运行结果比较数据正常，制动输出模块输出列车输出制动控制信号通过隔离开关隔离后进行列车制动阀的制动；假如两系运行结果比较数据异常，则制动输出模块输出切换命令，故障系退出控制，由正常系进行制动控制信号的输出。
在两系工作过程中，记录维护模块分别记录安全计算机模块、仲裁平台的所有运行信息。
本发明的有益效果：本发明使用额外的仲裁平台进行仲裁，使得输送的制动信息更加可靠，制动时的指令获取速度更加快速，大大提高系统的安全性。
附图说明
图1为本发明的系统图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
首先需要说明的是，本发明是对申请号为：2015106525703、名称为“一种双机安全冗余性LKJ主机系统及方法”的现有本公司申请的专利一种新的改进，核心区别为在冗余的两系控制系的CPU之间增加一路仲裁CPU-即仲裁平台，对四个CPU的信息进行判决，决定使用哪路CPU进行制动。因此，本发明中某些地方可采用上述专利进行解释。
本发明提供一种双机安全冗余型LKJ主机系统，它包括两个相同的控制系：控制系Ⅰ、控制系Ⅱ和作为仲裁的仲裁平台，由于CPU的运算速度快，因此在对多个CPU的信息进行计算式，使用CPU可以加快信息的处理过程，同时还可以对过去的多个CPU的信息的合理性进行判断，选出最优的数据作为制动数据。
每个控制系均包括信息采集处理模块和安全计算机模块。而无论信息采集处理模块还是安全计算机模块均为冗余型的模块。在LKJ运行监控系统中，还包括两个冗余的电源模块和两个冗余的DMI模块，此时，为了安全，仲裁平台与两个冗余的电源模块和两个冗余的DMI模块均相连。
而安全计算机模块包括第一CPUA和第二CPUB，第一CPUA和第一CPUB用于接收列车运行信息并对信息进行计算处理，第一CPUA和第二CPUB之间通过计算机通信模块连接，用于获取对方CPU中的信息；而仲裁平台分别连接控制系Ⅰ、控制系Ⅱ的第一CPUA、第二CPUB，用于获取第一CPUA和第二CPUB中的信息。
本发明的主机系统还包括冗余设置的信号采集模块、记录维护模块、制动输出模块、隔离开关，信号采集模块用于采集数字信号或者模拟信号，控制系Ⅰ和控制系Ⅱ的安全计算机模块、仲裁平台均与冗余设置的记录维护模块相连接，制动输出模块分别与控制系Ⅰ、控制系Ⅱ的安全计算机模块、仲裁平台连接，隔离开关与制动控制模块连接。
而每一系均冗余的信息采集处理模块包括信息采集处理模块A和信息采集处理模块B，分别连接一个CPU，用于采集列车运行信息，并输出采集的列车运行信息给安全计算机模块，同时用于获取安全计算机模块发送的信息。信息采集模块同时设置用于对本模块进行自检的自检模块。
同时，每个的第一CPUA和第二CPUB分别设置对本CPU进行自检的CPUA自检模块和CPUB自检模块。
本发明还提供一种使用上述双机安全冗余型LKJ主机系统的方法：
在控制系Ⅰ和控制系Ⅱ中的每个控制系中，安全计算机模块中的第一CPUA和第二CPUB分别接收信息采集处理模块采集的列车运行信息，对列车运行信息进行计算获取制动数据，同时，仲裁平台分别获取每个控制系的安全计算机模块中第一 CPUA和第二CPUB的信息，对信息进行判断，将正确的制动信息发送给制动输出模块，制动输出模块将接受的信息输出给列车输出制动控制信号通过隔离开关隔离后进行列车制动阀的制动。
而上述仲裁平台接收到取每个控制系的安全计算机模块中第一 CPUA和第二CPUB的信息后，对信息进行仲裁判断的方法为：
通过自检判断每个CPU是否正常运行，如果某个CPU发生故障，则舍弃此CPU的信息，仅对其它CPU的信息进行判断；因为在运行过程中，四个CPU的信息均会被采集，因此，如果某个CPU发生故障，会造成输送的信息不正确，影响判断，因此，为了安全，将自检出现问题的CPU或者不再工作的CPU剔除。
如果仲裁平台接收的剩余正常CPU的信息均为数据一致的正常信息，那么表明列车所有信息运行正常，此时，任意一个CPU的信息均可以作为制动信息发送给制动模块进行处理。而如果剩余CPU的信息不一致，则可能是某些列车设备发生极短时间内的故障，或者通信线路发生故障等，此时，需要对所有CPU中同类型的信息进行判断，舍弃掉信息中明显的故障报警信息，对其它正常信息进行判断，选择向对机车运行来说导向安全的信息所在的CPU，将该CPU的制动信息发送给制动输出模块。而上述的导向安全的信息指的是对列车运行来说，更安全的信息。例如，如果需要对列车进行限速制动，CPU1接收的限速信息是40km/h，CPU2发送的限速信息是50km/h，CPU3接收的限速信息是70km/h，此时，在无法判断那个是正确信息的情况下，对列车来说，限速为更小的速度：40km/h，显然是通常认为更加安全的速度。
如果仲裁平台与制动输出模块的连接出现故障，则：如果仲裁平台接收的剩余CPU的信息均为一致的正常信息，则仲裁平台向其它任一CPU发送指令，该CPU将制动信息发送给制动输出模块；如果剩余CPU的信息不一致，则对所有信息进行判断，舍弃掉信息中的故障报警信息，对其它正常信息进行判断，选择向对机车运行来说导向安全的信息所在的CPU发送指令，该CPU将制动信息发送给制动输出模块。
如果仲裁平台发生故障，则本发明中的方法转向与上述现有技术完全相同的方法。即：在控制系Ⅰ和控制系Ⅱ中的每个控制系中，安全计算机模块中的第一 CPUA和第二CPUB分别接收信息采集处理模块采集的列车运行信息，对列车运行信息进行计算，输出本系的运行结果给制动输出模块，制动输出模块对接收的两系的运行结果进行比较，假如两系运行结果比较数据正常，制动输出模块输出列车输出制动控制信号通过隔离开关隔离后进行列车制动阀的制动；假如两系运行结果比较数据异常，则制动输出模块输出切换命令，故障系退出控制，由正常系进行制动控制信号的输出。
上述在两系工作过程中，记录维护模块记录安全计算机模块、仲裁平台的所有运行信息。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种双机安全冗余型LKJ主机系统，其特征在于：
所述主机系统包括两个相同的控制系：控制系Ⅰ、控制系Ⅱ和仲裁平台，每个控制系均包括信息采集处理模块和安全计算机模块；
所述安全计算机模块包括第一CPUA和第二CPUB，所述第一CPUA和第二CPUB用于接收列车运行信息并对信息进行计算处理，第一CPUA和第二CPUB之间通过计算机通信模块连接，用于获取对方CPU中的信息；
所述仲裁平台，分别连接控制系Ⅰ、控制系Ⅱ的第一CPUA、第二CPUB，用于获取第一CPUA和第二CPUB中的信息，进行综合信息的仲裁。
2.根据权利要求1所述的一种双机安全冗余型LKJ主机系统，其特征在于：所述主机系统还包括信号采集模块、记录维护模块、制动输出模块、隔离开关，控制系Ⅰ和控制系Ⅱ的安全计算机模块均与信号采集模块、记录维护模块相连接；制动输出模块分别与控制系Ⅰ、控制系Ⅱ的安全计算机模块、仲裁平台连接，隔离开关与制动控制模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种双机安全冗余型LKJ主机系统，其特征在于：
所述信息采集处理模块包括信息采集处理模块A和信息采集处理模块B，用于采集列车运行信息，并输出采集的列车运行信息给安全计算机模块，同时用于获取安全计算机模块发送的信息；
所述每个的第一CPUA和第二CPUB分别设置对本CPU进行自检的CPUA自检模块和CPUB自检模块。
4.一种双机安全冗余型LKJ主机系统的方法，其特征在于：
在控制系Ⅰ和控制系Ⅱ中的每个控制系中，安全计算机模块中的第一 CPUA和第二CPUB分别接收信息采集处理模块采集的列车运行信息，对列车运行信息进行计算获取制动数据，同时，仲裁平台分别获取每个控制系的安全计算机模块中第一 CPUA和第二CPUB的信息，对信息进行判断，将正确的制动信息发送给制动输出模块，制动输出模块将接受的信息输出给列车输出制动控制信号通过隔离开关隔离后进行列车制动阀的制动。
5.根据权利要求4所述的一种双机安全冗余型LKJ主机系统的方法，其特征在于：
仲裁平台接收到取每个控制系的安全计算机模块中第一 CPUA和第二CPUB的信息后，对信息进行判断的方法为：
通过自检判断每个CPU是否正常运行，如果某个CPU发生故障，则舍弃此CPU的信息，仅对其它CPU的信息进行判断；
如果仲裁平台接收的剩余CPU的信息均为一致的正常信息，则将获取的制动信息发送给制动输出模块；如果剩余CPU的信息不一致，则对所有信息进行判断，舍弃掉信息中的故障报警信息，对其它正常信息进行判断，选择向对机车运行控制来说导向安全的信息所在的CPU，将该CPU的制动信息发送给制动输出模块。
6.根据权利要求4所述的一种双机安全冗余型LKJ主机系统的方法，其特征在于：
如果仲裁平台与制动输出模块的连接出现故障，则：如果仲裁平台接收的剩余CPU的信息均为一致的正常信息，则仲裁平台向其它任一CPU发送指令，该CPU将制动信息发送给制动输出模块；如果剩余CPU的信息不一致，则对所有信息进行判断，舍弃掉信息中的故障报警信息，对其它正常信息进行判断，选择向对机车运行控制来说导向安全的信息所在的CPU发送指令，该CPU将制动信息发送给制动输出模块。
7.根据权利要求4所述的一种双机安全冗余型LKJ主机系统的方法，其特征在于：
如果仲裁平台发生故障，则在控制系Ⅰ和控制系Ⅱ中的每个控制系中，安全计算机模块中的第一 CPUA和第二CPUB分别接收信息采集处理模块采集的列车运行信息，对列车运行信息进行计算，输出本系的运行结果给制动输出模块；制动输出模块对接收的两系的运行结果进行比较，假如两系运行结果比较数据正常，制动输出模块输出列车输出制动控制信号通过隔离开关隔离后进行列车制动阀的制动；假如两系运行结果比较数据异常，则制动输出模块输出切换命令，故障系退出控制，由正常系进行制动控制信号的输出。
8.根据权利要求5所述的一种双机安全冗余型LKJ主机系统的方法，其特征在于：在两系工作过程中，记录维护模块分别记录安全计算机模块、仲裁平台的所有运行信息。
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