CN107272399A - 计算机联锁核心控制设备 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种计算机联锁核心控制设备。所述设备包括：第一控制模块，用于根据上位机发送的指示信号输出第一组控制指令；第二控制模块，用于根据所述指示信号输出第二组控制指令，所述第一组控制指令和所述第二组控制指令同时用于指示执行设备进行动作或静止；以及异或裁决模块，分别与所述第一控制模块和所述第二控制模块连接，用于仅当所述第一组控制指令和所述第二组控制指令中对应信号的逻辑电平全部相反时，控制所述执行设备进行动作。由此，本公开提供的计算机联锁核心控制设备提高了信号输出的正确性，同时提高控制设备的可用性，使得计算机联锁系统的可靠性大大加强。

Description

计算机联锁核心控制设备
技术领域
本公开涉及铁路电子控制领域，具体地，涉及一种计算机联锁核心控制设备。
背景技术
铁路列车得以高效、安全地运行，是通过多种技术(包括车上、轨旁、站内及控制中心的设备，计算机和网络等技术、人工控制和机械手段)综合应用来实现的。由于各个控制系统间协同工作，所以信号安全准确的传输对铁路电子控制系统的正常运行至关重要。一旦某一个信号出现错误，造成执行设备的误动作，例如信号灯出现显示错误，道岔出现定位错误等，这将会引起各个控制系统的连锁反应，甚至导致铁路电子控制系统的瘫痪，造成无法挽回的后果。
发明内容
本公开的目的是提供一种计算机联锁核心控制设备，使得铁路电子控制系统中的执行设备能够准确可靠地动作。
为了实现上述目的，本公开提供一种计算机联锁核心控制设备，所述设备包括：
第一控制模块，用于根据上位机发送的指示信号输出第一组控制指令；
第二控制模块，用于根据所述指示信号输出第二组控制指令，所述第一组控制指令和所述第二组控制指令同时用于指示执行设备进行动作或静止；以及
异或裁决模块，分别与所述第一控制模块和所述第二控制模块连接，用于仅当所述第一组控制指令和所述第二组控制指令中对应信号的逻辑电平全部相反时，控制所述执行设备进行动作。
可选地，所述第一控制模块包括第一控制子模块和第一输入输出IO子模块，所述第一控制子模块经由所述第一IO子模块与所述异或裁决模块连接，所述第二控制模块包括第二控制子模块和第二IO子模块，所述第二控制子模块经由所述第二IO子模块与所述异或裁决模块连接。
可选地，所述第一组控制指令包括第一控制指令和第二控制指令，所述第二组控制指令包括第三控制指令和第四控制指令，所述第一IO子模块包括第一IO芯片和第二IO芯片，所述第二IO子模块包括第三IO芯片和第四IO芯片，所述第一IO芯片用于输出所述第一控制指令，所述第二IO芯片用于输出所述第二控制指令，所述第三IO芯片用于输出所述第三控制指令，所述第四IO芯片用于输出所述第四控制指令，其中，所述第一控制指令和所述第三控制指令为对应信号，所述第二控制指令和所述第四控制指令为对应信号；
所述异或裁决模块包括第一异或电路和第二异或电路，所述第一异或电路的输入端分别连接所述第一IO芯片和所述第三IO芯片的输出端，所述第二异或电路的输入端分别连接所述第二IO芯片和所述第四IO芯片的输出端，所述异或裁决模块用于仅当所述第一异或电路和所述第二异或电路的输出都为高电平时，控制所述执行设备进行动作。
可选地，所述第一异或电路和所述第二异或电路分别与所述执行设备连接，并与所述执行设备形成闭合回路，用于仅当所述第一异或电路和所述第二异或电路的输出都为高电平时，将所述执行设备与供电电源导通。
可选地，所述第一异或电路和所述第二异或电路分别连接在所述执行设备的零线和火线中。
可选地，所述第一控制模块还包括第一电源接口，所述第一控制子模块通过所述第一电源接口连接至供电电源，所述第二控制模块还包括第二电源接口，所述第二控制子模块通过所述第二电源接口连接至所述供电电源。
可选地，所述第一控制模块还包括第一存储子模块，所述第一存储子模块与所述第一控制子模块连接，用于为所述第一控制子模块提供数据存储，所述第二控制模块还包括第二存储子模块，所述第二存储子模块与所述第二控制子模块连接，用于为所述第二控制子模块提供数据存储。
可选地，所述第一存储子模块包括第一只读存储器和第一随机存储器，所述第二存储子模块包括第二只读存储器和第二随机存储器。
可选地，所述第一控制模块还包括第一组通信接口，所述第一控制子模块通过所述第一组通信接口连接至所述上位机，以接收所述指示信号，所述第二控制模块还包括第二组通信接口，所述第二控制子模块通过所述第二组通信接口连接至所述上位机，以接收所述指示信号。
可选地，所述第一组通信接口包括第一串行通信接口和第一控制器局域网络CAN通信接口，所述第二组通信接口包括第二串行通信接口和第二CAN通信接口。
通过上述技术方案，第一控制模块和第二控制模块根据上位机发出的指示信号分别输出一组控制指令。异或裁决模块在判定两组控制指令中的对应信号满足异或条件时，控制执行设备进行动作。这样，在第一控制模块和第二控制模块输出的控制指令的信号中，只要有一个信号输出错误，执行设备都不会被控制进行动作，因此不仅符合铁路系统中的“故障-安全”原则，而且相比于现有的比较一致后控制动作的方案，提高了信号输出的正确性，从而提高了控制设备的可用性，使得计算机联锁系统的可靠性大大加强。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是根据本公开的一实施方式提供的计算机联锁核心控制设备的结构框图；
图2是根据本公开的另一实施方式提供的计算机联锁核心控制设备的结构框图；
图3是根据本公开的又一实施方式提供的计算机联锁核心控制设备的结构框图；
图4是根据本公开的又一实施方式提供的计算机联锁核心控制设备的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在铁路系统的计算机联锁核心控制设备中，常用两个CPU同时处理上位机发送的控制指令，当判定两个CPU输出的信号电平一致时，控制执行设备(道岔、指示灯等)进行动作。发明人想到，可以设置为两个CPU输出相反的逻辑电平时控制执行设备进行动作，来增强铁路系统控制的安全性。
图1是根据本公开的一实施方式提供的计算机联锁核心控制设备的结构框图。如图1所示，该计算机联锁核心控制设备10可以包括第一控制模块11、第二控制模块12和异或裁决模块13。其中，第一控制模块11用于根据上位机20发送的指示信号输出第一组控制指令。第二控制模块12用于根据该指示信号输出第二组控制指令。第一组控制指令和第二组控制指令同时用于指示执行设备30进行动作或静止。异或裁决模块13分别与第一控制模块11和第二控制模块12连接，用于仅当第一组控制指令和第二组控制指令中对应信号的逻辑电平全部相反时，控制执行设备30进行动作。
其中，第一控制模块11中存储有预设的第一算法，第二控制模块12中存储有预设的第二算法。第一算法与第二算法二者可以具有相同的原理和不同的代码，使得第一控制模块11和第二控制模块12在接收到同一指示信号后，输出逻辑电平完全相反的两组信号。例如，上位机20向第一控制模块11和第二控制模块12发送同一指示信号后，第一控制模块11对该指示信号进行处理，并输出第一组控制指令的逻辑电平为“10”，第二控制模块12对该指示信号处理后输出的第二组控制指令的逻辑电平则为“01”。本公开中的执行设备30例如可以是铁路系统中的信号灯、道岔等。
通过上述技术方案，第一控制模块和第二控制模块根据上位机发出的指示信号分别输出一组控制指令。异或裁决模块在判定两组控制指令中的对应信号满足异或条件时，控制执行设备进行动作。这样，在第一控制模块和第二控制模块输出的控制指令的信号中，只要有一个信号输出错误，执行设备都不会被控制进行动作，因此不仅符合铁路系统中的“故障-安全”原则，而且相比于现有的比较一致后控制动作的方案，提高了信号输出的正确性，从而提高了控制设备的可用性，使得计算机联锁系统的可靠性大大加强。
图2是根据本公开的另一实施方式提供的计算机联锁核心控制设备的结构框图。如图2所示，在一种实施方式中，第一控制模块11可以包括第一控制子模块111和第一输入输出(Input Output，IO)子模块112。第一控制子模块111经由第一IO子模块112与异或裁决模块13连接。第二控制模块12包括第二控制子模块121和第二IO子模块122。第二控制子模块121经由第二IO子模块122与异或裁决模块13连接。
其中，第一IO子模块112和第二IO子模块122可以为扩展的通用输入输出(GeneralPurpose Input Output，GPIO)端口(例如实施为IO芯片)。该实施方式中，两个控制子模块112和122各自采用单独的IO子模块(例如，单独的IO芯片)，使得其中一个IO子模块的损坏不影响另一个控制模块输出正确的信号。根据上述异或裁决模块的裁决方法，即使某颗IO芯片损坏或者部分端口损坏，也不会导致异或裁决电路的错误输出。即使所有IO芯片或端口损坏，也不会导致异或电路的错误输出，符合铁路系统中的“故障-安全”原则。
图3是根据本公开的又一实施方式提供的计算机联锁核心控制设备的结构框图。该实施方式中，第一组控制指令可以包括第一控制指令和第二控制指令，第二组控制指令可以包括第三控制指令和第四控制指令。如图3所示，在图2的基础上，第一IO子模块112可以包括第一IO芯片1121和第二IO芯片1122。第二IO子模块122可以包括第三IO芯片1221和第四IO芯片1222。第一IO芯片1121用于输出第一控制指令，第二IO芯片1122用于输出第二控制指令，第三IO芯片1221用于输出第三控制指令，第四IO芯片1222用于输出第四控制指令。其中，第一控制指令和第三控制指令为对应信号，第二控制指令和第四控制指令为对应信号。
该实施方式中，异或裁决模块13可以包括第一异或电路131和第二异或电路132。第一异或电路131的输入端分别连接第一IO芯片1121和第三IO芯片1221的输出端。第二异或电路132的输入端分别连接第二IO芯片1122和第四IO芯片1222的输出端。异或裁决模块13用于仅当第一异或电路131和第二异或电路132的输出都为高电平时，控制执行设备30进行动作。
应当理解的是，以上仅以第一组控制指令和第二组控制指令均包括两个控制指令作为示例。在其他实施方式中，第一组控制指令和第二组控制指令还可以分别包括多个控制指令。异或裁决模块可以包括多个相应的异或电路来进行裁决，以控制执行设备。
通常情况下，一个IO芯片包括多个IO端口，每一个IO端口都可以用于输出信号。在图3所示的实施方式中，每个IO芯片可以对应输出一个控制指令。例如，第一IO芯片1121用于输出第一控制指令。这样即使在第一IO芯片1121的某一个IO端口或部分IO端口受损时，第一控制指令经由第一IO芯片的正常IO端口输出，就不会影响第一控制指令的正常输出。同样地，第二IO芯片1122用于输出第二控制指令，第三IO芯片1221用于输出第三控制指令，第四IO芯片1222用于输出第四控制指令，由此可以大大减少由于IO芯片故障导致的错误输出。
可选地，参照图3，第一异或电路131和第二异或电路132可以分别与执行设备30连接，并与执行设备30、供电电源(未示出)形成闭合回路。可以设置为仅当第一异或电路131和第二异或电路132的输出都为高电平时，由第一异或电路131和第二异或电路132将执行设备30与供电电源导通。
示例性地，第一组控制指令的电平信号为“01”，其中，第一控制指令的电平信号为“0”，第一IO芯片1121输出低电平。第二控制指令的电平信号为“1”，第二IO芯片1122输出高电平。第二组控制指令的电平信号为“10”，其中，第三控制指令的电平信号为“1”，第三IO芯片1221输出高电平。第四控制指令的电平信号为“0”，第四IO芯片1222输出低电平。此时，第一控制指令及其对应信号——第三控制指令的输出满足异或电路导通的条件，则第一异或电路131输出高电平。同样地，第二异或电路也输出高电平，执行设备30与供电电源之间导通，执行设备被控进行动作。
在一种实施方式中，第一异或电路131与第二异或电路132可以都连接在执行设备30的火线中。这样只有在第一异或电路131和第二异或电路132都导通(输出高电平)时，供电电源才能为执行设备30供电，使其进行动作。因此，本公开提供的控制设备能够满足铁路控制系统中的“故障-安全”原则，即任一异或电路输出低电平，执行设备30都不能得电，从而保证执行设备30的动作是可靠的。
在另一种实施方式中，第一异或电路131和第二异或电路132可以分别连接在执行设备30的零线和火线中。通过这种连接方式，第一异或电路131与第二异或电路132可以构成“双断开关”的形式，以加强执行设备30动作的可靠性与该控制设备使用的安全性。
另外，在图2和图3的实施方式中，本领域技术人员可以理解的是第一控制模块11和第二控制模块12还可以包括二者共用的电源接口、存储器和通信接口，此处为了突出本公开的发明构思以及图面的简洁，省去了对上述部分的描述以及图示。
图4是根据本公开的又一实施方式提供的计算机联锁核心控制设备的结构框图。如图4所示，在图2的基础上，第一控制模块11还可以包括第一电源接口113，第一控制子模块111通过第一电源接口113连接至供电电源40。第二控制模块12还可以包括第二电源接口123，第二控制子模块121通过第二电源接口123连接至供电电源40。
其中，第一电源接口113与第二电源接口123中均可以包括防护电路、隔离电路以及抗干扰电路等保护电路，从供电侧对控制子模块进行保护，以免其受外部电路的电流或电压变化的影响。另外，第一控制模块11与第二控制模块12使用独立的电源接口连接至供电电源，能够减少两个控制模块之间的共模干扰，保证两个控制模块进行独立运算，提高了对执行设备控制的可靠性。
可选地，参照图4，第一控制模块11还可以包括第一存储子模块114。第一存储子模块114与第一控制子模块111连接，用于为第一控制子模块111提供数据存储。第二控制模块12还可以包括第二存储子模块124，第二存储子模块124与第二控制子模块121连接，用于为第二控制子模块121提供数据存储。
该实施方式中，第一控制模块11和第二控制模块12分别包括独立的存储子模块，能够保证二者进行独立的逻辑运算，从而克服共模干扰以及同步错误导致的错误输出，大大提高控制模块输出控制指令的准确性。进一步地，第一存储子模块114可以包括第一只读存储器(Read Only Memory,ROM)和第一随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，第二存储子模块124可以包括第二ROM和第二RAM。
可选地，参照图4，在图2的基础上，第一控制模块11还可以包括第一组通信接口115，第一控制子模块111通过第一组通信接口115连接至上位机20，以接收指示信号。第二控制模块12还可以包括第二组通信接口125，第二控制子模块121通过第二组通信接口125连接至上位机20，以接收指示信号。
通信接口中可以设置有隔离电路、防护电路以及抗干扰电路。在本实施方式中，两个控制模块(11和12)分别使用独立的通信接口获得上位机的指示信号，以减少共模干扰。并且，两个通信接口交替收发数据，能够在降低总线的负荷的同时，提高系统的响应速度。
其中，第一组通信接口115可以包括第一串行通信接口和第一控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)通信接口，第二组通信接口125可以包括第二串行通信接口和第二CAN通信接口。
由于铁路系统中存在多种形式的总线来传输信号，本公开提供的控制设备可以具有不同类型的通信接口，使其能够与使用不同总线传输信号的系统连接，能够提高该控制设备的通用性。
通过上述技术方案，第一控制模块和第二控制模块根据上位机发出的指示信号分别输出一组控制指令。异或裁决模块在判定两组控制指令中的对应信号满足异或条件时，控制执行设备进行动作。这样，在第一控制模块和第二控制模块输出的控制指令的信号中，只要有一个信号输出错误，执行设备都不会被控制进行动作，因此不仅符合铁路系统中的“故障-安全”原则，而且相比于现有的比较一致后控制动作的方案，提高了信号输出的正确性，从而提高了控制设备的可用性，使得计算机联锁系统的可靠性大大加强。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。例如，可以将图3和图4的实施方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种计算机联锁核心控制设备，其特征在于，所述设备包括：
第一控制模块，用于根据上位机发送的指示信号输出第一组控制指令；
第二控制模块，用于根据所述指示信号输出第二组控制指令，所述第一组控制指令和所述第二组控制指令同时用于指示执行设备进行动作或静止；以及
异或裁决模块，分别与所述第一控制模块和所述第二控制模块连接，用于仅当所述第一组控制指令和所述第二组控制指令中对应信号的逻辑电平全部相反时，控制所述执行设备进行动作。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一控制模块包括第一控制子模块和第一输入输出IO子模块，所述第一控制子模块经由所述第一IO子模块与所述异或裁决模块连接，所述第二控制模块包括第二控制子模块和第二IO子模块，所述第二控制子模块经由所述第二IO子模块与所述异或裁决模块连接。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一组控制指令包括第一控制指令和第二控制指令，所述第二组控制指令包括第三控制指令和第四控制指令，所述第一IO子模块包括第一IO芯片和第二IO芯片，所述第二IO子模块包括第三IO芯片和第四IO芯片，所述第一IO芯片用于输出所述第一控制指令，所述第二IO芯片用于输出所述第二控制指令，所述第三IO芯片用于输出所述第三控制指令，所述第四IO芯片用于输出所述第四控制指令，其中，所述第一控制指令和所述第三控制指令为对应信号，所述第二控制指令和所述第四控制指令为对应信号；
所述异或裁决模块包括第一异或电路和第二异或电路，所述第一异或电路的输入端分别连接所述第一IO芯片和所述第三IO芯片的输出端，所述第二异或电路的输入端分别连接所述第二IO芯片和所述第四IO芯片的输出端，所述异或裁决模块用于仅当所述第一异或电路和所述第二异或电路的输出都为高电平时，控制所述执行设备进行动作。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述第一异或电路和所述第二异或电路分别与所述执行设备连接，并与所述执行设备形成闭合回路，用于仅当所述第一异或电路和所述第二异或电路的输出都为高电平时，将所述执行设备与供电电源导通。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一异或电路和所述第二异或电路分别连接在所述执行设备的零线和火线中。
6.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一控制模块还包括第一电源接口，所述第一控制子模块通过所述第一电源接口连接至供电电源，所述第二控制模块还包括第二电源接口，所述第二控制子模块通过所述第二电源接口连接至所述供电电源。
7.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一控制模块还包括第一存储子模块，所述第一存储子模块与所述第一控制子模块连接，用于为所述第一控制子模块提供数据存储，所述第二控制模块还包括第二存储子模块，所述第二存储子模块与所述第二控制子模块连接，用于为所述第二控制子模块提供数据存储。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述第一存储子模块包括第一只读存储器和第一随机存储器，所述第二存储子模块包括第二只读存储器和第二随机存储器。
9.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述第一控制模块还包括第一组通信接口，所述第一控制子模块通过所述第一组通信接口连接至所述上位机，以接收所述指示信号，所述第二控制模块还包括第二组通信接口，所述第二控制子模块通过所述第二组通信接口连接至所述上位机，以接收所述指示信号。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述第一组通信接口包括第一串行通信接口和第一控制器局域网络CAN通信接口，所述第二组通信接口包括第二串行通信接口和第二CAN通信接口。
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