CN108238065B - 基于轨道交通的计算机平台 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种基于轨道交通的计算机平台，包括：通信线缆互联的多个模块化的控制器，控制器包括安全电源、通信接口、第一处理单元和第二处理单元。其中，安全电源用于在第一处理单元和第二处理单元的控制下向通信接口供电，第一处理单元和第二处理单元用于获取外部输入数据之后，同步进行数据处理，当第一处理单元所生成的输出数据与第二处理单元所生成的输出数据表决结果不一致时，控制安全电源对通信接口断电，以避免通信接口输出该输出数据。由于控制器采用了模块化结构，从而可以将各个控制器分散安装于列车的适宜位置，无需将各个控制器均安装于机箱内，解决了现有技术中安装空间占用较大的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及车辆控制技术领域，尤其涉及一种基于轨道交通的计算机平台。
背景技术
在轨道交通中，信号系统是控制列车运行的中枢控制系统。为了保障信号系统在车载运行环境下的运行安全，信号系统一般基于满足SIL4安全等级的安全计算机。
在现有技术中，安全计算机采用机箱插板式结构。也就是说，其产品形态为标准化的3U，4U或6U机箱和插板架构，这里的机箱需要安装在列车的电气柜中，但随着列车控制技术的不断发展，安全性的不断提升，以及用户对于乘坐舒适性要求的提高，列车的车上能够用于安装电器柜的空间越来越狭小。
因此，现有技术中的车载设备机柜无法在车内找到合适的位置安装，满足车载运行环境的要求。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种基于轨道交通的计算机平台，以解决了现有技术中所需安装空间较大的技术问题。
为达上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于轨道交通的计算机平台，所述计算机平台包括：通信线缆互联的多个模块化的控制器；
所述控制器，包括安全电源、通信接口、第一处理单元和第二处理单元；
所述第一处理单元，与所述通信接口连接，用于获取外部输入数据，与所述第二处理单元同步进行数据处理得到输出数据，以及对所述输出数据进行交换表决，当所述第一处理单元所生成的输出数据与所述第二处理单元所生成的输出数据进行表决的结果为一致时，控制所述安全电源断开所述通信接口的供电；
所述第二处理单元，与所述第一处理单元连接，用于与所述第一处理单元同步进行数据处理、交换表决和对所述安全电源的控制；
所述安全电源，与所述第一处理单元、所述第二处理单元和所述通信接口连接，用于在所述第一处理单元和所述第二处理单元的控制下对所述通信接口供电；
所述通信接口，用于输出所述输出数据。
本发明实施例的基于轨道交通的计算机平台，包括：通信线缆互联的多个模块化的控制器，控制器包括安全电源、通信接口、第一处理单元和第二处理单元。其中，安全电源用于在第一处理单元和第二处理单元的控制下向通信接口供电，第一处理单元和第二处理单元用于获取外部输入数据之后，同步进行数据处理，当第一处理单元所生成的输出数据与第二处理单元所生成的输出数据表决结果不一致时，控制安全电源对通信接口断电，以避免通信接口输出该输出数据。由于控制器采用了模块化结构，从而可以将各个控制器分散安装于列车的适宜位置，无需将各个控制器均安装于机箱内，解决了现有技术中安装空间占用较大的技术问题。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例所提供的计算机平台的架构示意图之一；
图2为本发明实施例所提供的计算机平台的架构示意图之二；
图3为本发明实施例所提供的一种控制器10的结构示意图；
图4为主控制器的结构示意图；
图5为通信控制模块的结构示意图；
图6为IO控制模块的结构示意图；以及
图7为模块化控制器的产品架构。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的基于轨道交通的计算机平台。
基于轨道交通的计算机平台包括通信线缆互联的多个模块化的控制器10。计算机平台所包括的多个控制器10中，具有一个主控制器，其他为从控制器。在计算机平台内部，主控制器通过通信线缆依次轮询各个从控制器，从而完成与各从控制器之间的数据收发。其中，这里的通信线缆包括CAN总线和/或以太网。
作为一种可能的实现方式，图1为本发明实施例所提供的计算机平台的架构示意图之一，如图1所示，各个控制器10均通过以太网交换机连接，从而使得各个控制器10之间，可以通过以太网实现互联。
作为另一种可能的实现方式，图2为本发明实施例所提供的计算机平台的架构示意图之二，如图2所示，各个控制器10均与CAN总线连接，从而使得各个控制器10之间，可以通过CAN总线实现互联。
控制器10的以上两种互联方式，即以太网方式和控制器局域网络(ControllerArea Network,CAN)总线方式，其中，以太网方式，适用于通信数据量大的应用场景，如列车信号系统与地面信号系统之间的通信连接；而CAN总线方式则适用于低成本，小数据量的输入输出(IO)类控制信号，如列车信号系统与列车牵引控制器，制动控制器之间的通信。
由于控制器采用了模块化结构，从而可以将各个控制器分散安装于列车的适宜位置，无需将各个控制器均安装于机箱内，解决了现有技术中安装空间占用较大的技术问题。
为了清楚说明控制器10的结构，本实施例还提供了一种控制器10，控制器10采用二取二的安全架构，具体来说，图3为本发明实施例所提供的一种控制器10的结构示意图，如图3所示，控制器10，包括：安全电源11、通信接口12、第一处理单元13和第二处理单元14。
其中，安全电源11，与第一处理单元13和通信接口12连接，用于在所述第一处理单元13和所述第二处理单元14的控制下向所述通信接口12供电。
第一处理单元13，与通信接口12连接，用于通过通信接口12获取外部输入数据，与所述第二处理单元14同步进行数据处理，当所述第一处理单元13所生成的输出数据与所述第二处理单元14所生成的输出数据进行表决的结果为不一致时，控制所述安全电源11对所述通信接口12断电。
第二处理单元14，与所述第一处理单元13连接，用于与所述第一处理单元13同步进行数据处理、交换表决和对所述安全电源11的控制。
所述通信接口12，用于输出所述输出数据。
需要说明的是，图3中实线代表控制信号的流向，虚线代表输出数据的流向。
进一步，第一处理单元13与所述第二处理单元14，还用于当所述第一处理单元13所生成的输出数据与所述第二处理单元14所生成的输出数据进行表决的结果为一致时，控制所述安全电源11对所述通信接口12供电，以通过所述通信接口12输出所述输出数据。
具体来说，安全电源11，具体用于在所述第一处理单元13和所述第二处理单元14中任一个处理单元控制断开所述通信接口12供电时，对所述通信接口12断电；在所述第一处理单元13和所述第二处理单元14均控制接续对所述通信接口12供电时，对所述通信接口12供电。
本实施例中，基于轨道交通的计算机平台包括通信线缆互联的多个模块化的控制器，控制器包括安全电源、通信接口、第一处理单元和第二处理单元。其中，安全电源用于在第一处理单元和第二处理单元的控制下向通信接口供电，第一处理单元和第二处理单元用于获取外部输入数据之后，同步进行数据处理，当第一处理单元所生成的输出数据与第二处理单元所生成的输出数据表决结果不一致时，控制安全电源对通信接口断电，以避免通信接口输出该输出数据。由于控制器采用了模块化结构，从而可以将各个控制器分散安装于列车的适宜位置，无需将各个控制器均安装于机箱内，解决了现有技术中安装空间占用较大的技术问题。
为了清楚说明上一实施例，本实施例提供了一种可能的应用场景，具体来说，控制器10具体为主控制器，由于控制器10均采用了模块化的设计，因而，主控制器在具体实现形式上为主控模块，图4为主控制器的结构示意图。
如图4所示，该主控制器中，第一处理单元13，包括用于进行数据处理的第一CPU131、用于对所述第一CPU131的数据进行缓存的第一内存132和用于对所述第一CPU131供电的第一电源133。
该主控制器中，第二处理单元14，包括用于与所述第一CPU131同步进行数据处理的第二CPU141、用于对所述第二CPU141的数据进行缓存的第二内存142和用于对所述第二CPU141供电的第二电源143。
其中，第一CPU131和所述第二CPU141均包括：运算器151、同步器152、数据交换器153和表决器154。
运算器151，所述运算器分别与同步器152、数据交换器153、表决器154相连；同步器152，所述同步器152与所述运算器151相连；所述数据交换器153，所述数据交换器与所述运算器151和所述表决器154相连；所述表决器154，所述表决器154与所述运算器151和所述数据交换器153相连。
在控制器10为主控制器时，通信接口12具体用于进行多个控制器10与外部设备之间的外部通信。通信接口12，如图3所示，包括：以太网接口121和CAN接口122。
安全电源11具体与以太网接口121和CAN接口122连接，用于在第一处理单元13中第一CPU131以及第二处理单元14的第二CPU141的控制下，向用于进行外部通信的以太网接口121和CAN接口122供电。
具体来说，第一CPU131从通信接口12获取外部输入数据，经过两个CPU之间的通信通道传到第二CPU141，在第一CPU131与第二CPU141同步进行通信数据的协议解析，逻辑运算，对生成的输出数据进行交换表决，表决正确通过第一CPU131的通信接口12进行输出。如果任何一个CPU的表决结果不一致，则控制安全电源11对输出通信接口12供电断电，防止错误的数据输出。
本实施例中，基于轨道交通的计算机平台包括：通信线缆互联的多个模块化的控制器。控制器包括安全电源、通信接口、第一处理单元和第二处理单元。其中，安全电源用于在第一处理单元和第二处理单元的控制下向通信接口供电，第一处理单元和第二处理单元用于获取外部输入数据之后，同步进行数据处理，当第一处理单元所生成的输出数据与第二处理单元所生成的输出数据表决结果不一致时，控制安全电源对通信接口断电，以避免通信接口输出该输出数据。由于控制器采用了模块化结构，从而可以将各个控制器分散安装于列车的适宜位置，无需将各个控制器均安装于机箱内，解决了现有技术中安装空间占用较大的技术问题。
为了清楚说明上一实施例，本实施例提供了一种可能的应用场景，具体来说，控制器10具体为从控制器，从控制器也称为外设控制器，具体来说，按照功能进行划分，从控制器可以包括通信控制模块和/或IO控制模块。
作为一种可能的实现形式，本实施例提供了一种通信控制模块，图5为通信控制模块的结构示意图，如图5所示，通信控制模块中第一处理单元13和第二处理单元14的具体结构，与图4所示的主控制器的结构相同，本实施例中对此不再赘述，具体参见前述实施例中的相关描述。
在通信控制模块中，通信接口12具体为用于进行控制器与外部设备之间外部通信的外部通信接口123。
第一处理单元13，用于与所述第二处理单元14同步进行数据处理，当所述第一处理单元13所生成的输出数据与所述第二处理单元14所生成的输出数据进行表决的结果为不一致时，控制所述安全电源11对所述外部通信接口123断电；当所述第一处理单元13所生成的输出数据与所述第二处理单元14所生成的输出数据进行表决的结果为一致时，控制所述安全电源11对所述外部通信接口123供电，以通过所述外部通信接口123输出所述输出数据。
第二处理单元14，与所述第一处理单元13连接，用于与所述第一处理单元13同步进行数据处理、交换表决和对所述安全电源11的控制。
安全电源11可以用于在所述第一处理单元13的第一CPU131以及第二处理单元14的第二CPU141的控制下向用于进行外部通信的外部通信接口123供电。
具体来说，安全电源11在所述第一处理单元13和所述第二处理单元14中任一个处理单元控制断开所述外部通信接口123供电时，对所述外部通信接口123断电；在所述第一处理单元13和所述第二处理单元14均控制接续对所述外部通信接口123供电时，对所述外部通信接口123供电。
作为另一种可能的实现形式，本实施例提供了一种IO控制模块，图6为IO控制模块的结构示意图，如图6所示，IO控制模块中第一处理单元13和第二处理单元14的具体结构，与图4所示的主控制器的结构相同，本实施例中对此不再赘述，具体参见前述实施例中的相关描述。
在IO控制模块中，通信接口12具体为用于进行控制器与外部设备之间外部通信的IO接口124。
第一处理单元13，用于与所述第二处理单元14同步进行数据处理，当所述第一处理单元13所生成的输出数据与所述第二处理单元14所生成的输出数据进行表决的结果为不一致时，控制所述安全电源11对所述IO接口124断电；当所述第一处理单元13所生成的输出数据与所述第二处理单元14所生成的输出数据进行表决的结果为一致时，控制所述安全电源11对所述IO接口124供电，以通过所述IO接口124输出所述输出数据。
第二处理单元14，与所述第一处理单元13连接，用于与所述第一处理单元13同步进行数据处理、交换表决和对所述安全电源11的控制。
安全电源11可以用于在所述第一处理单元13的第一CPU131以及第二处理单元14的第二CPU141的控制下向用于进行外部通信的IO接口124供电。
具体来说，安全电源11在所述第一处理单元13和所述第二处理单元14中任一个处理单元控制断开所述IO接口124供电时，对所述IO接口124断电；在所述第一处理单元13和所述第二处理单元14均控制接续对所述IO接口124供电时，对所述IO接口124供电。
为了清楚说明前述的控制器，本实施例提供了控制器的外部结构示意图，图7为模块化控制器的产品架构，如图7所示，在计算机平台中，各个模块形式的控制器均采用独立模块的结构，可以根据具体需求对前述的各个控制器配置不同的硬件通信接口、硬件IO接口，从而保持了控制器良好的扩展性。
各个模块化的控制器的安装方式，具体可以采用导轨式固定或墙体固定方式，便于在不适合安装机柜的条件下，根据实际需求将模块固定在车体适当位置。
由于模块化的控制器可能安装在列车外部，因此，模块化的控制器的结构需满足室外的防水，防尘，抗振，散热要求。作为一种可能的实现方式，前面板包括电源接口，以太网，CAN和IO类接口，电源和IO接口采用航插连接器，以太网采用M12连接器，CAN总线采用D-SUB类连接器，背部可以固定在车体的适当位置。
例如：各个模块形式的控制器中，可以将主控模块安装于列车的座位下方，将各个从控制器包括通信控制模块和/或IO控制模块，安装于列车的车底，如转向架附近等。
本实施例中，基于轨道交通的计算机平台包括：通信线缆互联的多个模块化的控制器。控制器包括安全电源、通信接口、第一处理单元和第二处理单元。其中，安全电源用于在第一处理单元和第二处理单元的控制下向通信接口供电，第一处理单元和第二处理单元用于获取外部输入数据之后，同步进行数据处理，当第一处理单元所生成的输出数据与第二处理单元所生成的输出数据表决结果不一致时，控制安全电源对通信接口断电，以避免通信接口输出该输出数据。由于控制器采用了模块化结构，从而可以将各个控制器分散安装于列车的适宜位置，无需将各个控制器均安装于机箱内，解决了现有技术中安装空间占用较大的技术问题。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种基于轨道交通的计算机平台，其特征在于，所述计算机平台包括：通信线缆互联的多个模块化的控制器，各个模块化的控制器均采用独立模块的结构；
所述控制器，包括安全电源、通信接口、第一处理单元和第二处理单元；
所述第一处理单元，与所述通信接口连接，用于获取外部输入数据，与所述第二处理单元同步进行数据处理得到输出数据，以及对所述输出数据进行交换表决，当所述第一处理单元所生成的输出数据与所述第二处理单元所生成的输出数据进行表决的结果为不一致时，控制所述安全电源断开所述通信接口的供电；
所述第二处理单元，与所述第一处理单元连接，用于与所述第一处理单元同步进行数据处理、交换表决和对所述安全电源的控制；
所述安全电源，与所述第一处理单元、所述第二处理单元和所述通信接口连接，用于在所述第一处理单元和所述第二处理单元的控制下对所述通信接口供电；
所述通信接口，用于输出所述输出数据；
所述第一处理单元和所述第二处理单元，还用于当所述第一处理单元所生成的输出数据与所述第二处理单元所生成的输出数据进行表决的结果为一致时，控制所述安全电源对所述通信接口供电；
所述第一处理单元，包括用于进行数据处理的第一CPU、用于对所述第一CPU的数据进行缓存的第一内存和用于对所述第一CPU供电的第一电源；
所述第二处理单元，包括用于与所述第一CPU同步进行数据处理的第二CPU、用于对所述第二CPU的数据进行缓存的第二内存和用于对所述第二CPU供电的第二电源；
所述第一CPU和所述第二CPU均包括：
运算器，所述运算器分别与同步器、数据交换器、表决器相连；
所述同步器，所述同步器与所述运算器相连；
所述数据交换器，所述数据交换器与所述运算器和所述表决器相连；
所述表决器，所述表决器与所述运算器和所述数据交换器相连；
其中，多个所述控制器中包括一个主控制器和除所述主控制器之外的从控制器，所述主控制器依次轮询所述从控制器，以实现所述主控制器与所述从控制器之间的数据收发，所述主控制器和所述从控制器采用导轨式固定或墙体固定方式安装在列车的不同位置上。
2.根据权利要求1所述的基于轨道交通的计算机平台，其特征在于，所述主控制器的通信接口，具体用于进行所述主控制器和所述从控制器之间的内部通信，所述通信接口包括以太网接口和/或CAN接口；
所述主控制器的安全电源，具体用于在所述第一处理单元的控制下向用于进行内部通信的通信接口供电。
3.根据权利要求2所述的基于轨道交通的计算机平台，其特征在于，所述主控制器为主控模块。
4.根据权利要求1所述的基于轨道交通的计算机平台，其特征在于，所述从控制器的通信接口，具体用于进行所述从控制器与外部设备之间的外部通信；
所述从控制器的安全电源，具体用于在所述第一处理单元的控制下向用于进行外部通信的通信接口供电。
5.根据权利要求4所述的基于轨道交通的计算机平台，其特征在于，所述从控制器为通信控制模块和/或IO控制模块。
6.根据权利要求1所述的基于轨道交通的计算机平台，其特征在于，所述安全电源，具体用于在所述第一处理单元和所述第二处理单元中任一个处理单元控制断开所述通信接口供电时，对所述通信接口断电。
7.根据权利要求1所述的基于轨道交通的计算机平台，其特征在于，所述通信线缆包括CAN总线和/或以太网。
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