CN109720384A - 一种cbtc-atp主机单元和通信方法 - Google Patents

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Abstract

一种CBTC‑ATP主机单元和通信方法，包括两系冗余的主机模块，每系主机模块均包括两模CPU，两模CPU分别通过数字隔离模块连接作为通信单元的通信CPU。所述两模CPU均连接网络隔离器，网络隔离器连接交换机，交换机连接通信CPU。本发明使用单独的通信CPU对外通信，简化了传统硬件隔离设计，提高传输可靠性；两模之间通过通信方式判断同步，摒弃现有的双RAM或者FPGA方式，提高两模的独立性。

Description

一种CBTC-ATP主机单元和通信方法
技术领域
本发明涉及CBTC-ATP车载设备，尤其涉及一种CBTC-ATP主机单元。
背景技术
CBTC-ATP车载设备是保证机车运行的必备设备，传统CBTC系统中，CBTC-ATP主机单元采用两系4模，2乘2取2的冗余工作方式，保证了行车中的安全性，但是现有的CBTC-ATP主机中，四模CPU均分别连接外部设备，外部设备接收到两模信号以后分别对两模信号进行处理后再进行判断，且通信过程中通过双RAM或者FPGA的方式进行通信同步，增加了两模之间的共因，导致两模之间独立性并不是很好。
发明内容
本发明提供具有独立通信CPU的CBTC-ATP主机单元，以解决现有技术存在的问题。
本发明采用以下技术方案：
一种CBTC-AT主机单元，包括两系冗余的主机模块，每系主机模块均包括A模CPU和B模CPU，两模CPU分别通过数字隔离模块连接作为通信单元的通信CPU；通讯CPU通过继电器连接通信模块电源，继电器连接两模CPU。
所述两模CPU均连接网络隔离器，网络隔离器连接交换机，交换机连接通信CPU。
所述每系的两模CPU之间连接进行两模CPU之间数据隔离通信的SPI隔离芯片。
所述每系的两模CPU之间连接进行指示灯模块。
一种应用所述的CBTC-ATP主机单元的通信方法：
主机模块每系的A模CPU和B模CPU将采集的数据发送给通信CPU，通信CPU将数据合包后输出；
A模CPU和B模CPU实时或者定时对两模的数据一致性进行比较，如果数据不一致，则A模CPU或B模CPU发出信号控制设置在通讯模块电源和通信CPU之间的继电器断开触点，对通信CPU断电，并切换至另一系主机模块工作。
A模CPU和B模CPU实时或者定时将获取的数据发送给两模之间进行通信的SPI隔离芯片，SPI隔离芯片接收两模数据以后，对两模数据的一致性进行比较，数据不一致则发送信号给A模和/或B模，A模和/或B模控制与通讯模块电源的继电器断开触点，对通信CPU断电；
或者
A模CPU和B模CPU实时或者定时将获取的数据发送给两模之间的SPI隔离芯片，SPI隔离芯片接收两模数据以后进行存储，A模CPU或B模CPU实时或者定时从SPI隔离芯片中获取另一模的数据并进行数据一致性比较，如果数据不一致，则当前模发送信号控制与通讯模块电源的继电器断开触点，对通信CPU断电。
本发明的有益效果：（1）使用单独的通信CPU对外通信，简化了传统硬件隔离设计，提高传输可靠性；（2）两模之间通过通信方式判断同步，摒弃现有的双RAM或者FPGA方式，提高两模的独立性。
附图说明
图1为本发明主机单元的一系结构图。
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。
本发明提供一种CBTC-ATP主机单元，CBTC为基于通信的列车自动控制系统，ATP为运行该系统的车载设备，该车载设备包括车载主机，车载主机采用2乘2取2的冗余方式，即包括两系冗余的主机模块，每系主机模块均包括A模CPU和B模CPU，每系的两模CPU均同时使用，用于进行数据比较，两模CPU分别通过数字隔离模块连接作为通信单元的通信CPU，通过通信CPU与外部设备进行通信，即本发明使用单独的第三个CPU负责对外通信，能够简化主机单元的硬件隔离设计，且能够直接在通信CPU中进行数据合包后输出，提高通信的可靠性，降低了系统设计难度。
通信CPU还包括为其供电的通信模块电源，通信CPU通过继电器连接通信模块电源，继电器连接两模CPU，为了防止在A模或者B模的数据不一致的情况下仍向通信CPU发送数据且对数据进行发送，在A模CPU和B模CPU数据不一致的情况下断开继电器，对通信CPU断电处理。
为提高两模CPU和通信CPU之间通信的安全性，本发明设置两模CPU与通信CPU之间的冗余传输通道，即两模CPU均连接网络隔离器，网络隔离器连接交换机，交换机连接通信CPU，该交换机形成的网路通信方式与数字隔离模块形成的通信链路形成冗余的两种连接方式。网络隔离器可采用KSZ8863型号。
本发明的每系两模CPU之间连接进行两模CPU之间数据隔离通信的SPI隔离芯片，两模CPU分别通过SPI隔离芯片获取对方CPU的数据，判断两模数据是否一致，如果不一致则停止工作且切换另一系。
每系的两模CPU之间均连接指示灯模块，指示灯模块包括多个指示灯，用于对两模CPU之间的网络连接是否畅通、两模之间数据是否相同进行指示。
本发明的上述外部设备包括人工界面单元、BTM设备、另外一系主机模块、制动输出设备等，即通信CPU作为CPU与外部连接的通信设备，连接现有设备中与CPU连接的所有设备，且数据处理的过程放在通信CPU之中进行，输出给设备的数据是接收到两模CPU的数据后、对两模数据进行比较后，输出的需要最终传输给外部设备的数据，该数据直接输出到外部设备，不再需要其它处理。
上述的通信CPU获取两路CPU的数据后，对数据进行合包后输出。合包时，A模和B模将同步过的数据处理之后发给通信CPU，通信CPU确认数据正确之后将两模的数据合并为一包发送出去，该CPU可有效防止一个CPU有问题的情况导致整个系统通信总线瘫痪，减轻两模CPU负担，提高系统安全性和可用性。
A模B模的两模之间设置或门电路，或门电路会发送一个对外的生命脉冲信号给A模和B模，确保两模状态一致，若不一致则生命信号丢失，系统输出紧急制动。
A模B模的两模之间还设置检测电路，能够通过A模B模检测外部安全信号状态。
本发明还提供一种CBTC-ATP主机单元的通信方法，包括：
主机模块每系的A模CPU和B模CPU将采集的数据发送给通信CPU，通信CPU将数据合包后输出；
A模CPU和B模CPU实时或者定时对两模的数据一致性进行比较，如果数据不一致，则A模CPU或B模CPU发出信号控制设置在通讯模块电源和通信CPU之间的继电器断开触点，对通信CPU断电，并切换至另一系主机模块工作。
上述数据比较过程中，A模CPU和B模CPU实时或者定时将获取的数据发送给两模之间进行通信的SPI隔离芯片，SPI隔离芯片接收两模数据以后，对两模数据的一致性进行比较，数据不一致则发送信号给A模和/或B模，A模和/或B模控制与通讯模块电源的继电器断开触点，对通信CPU断电；
或者
A模CPU和B模CPU实时或者定时将获取的数据发送给两模之间的SPI隔离芯片，SPI隔离芯片接收两模数据以后进行存储，A模CPU或B模CPU实时或者定时从SPI隔离芯片中获取另一模的数据并进行数据一致性比较，如果数据不一致，则当前模发送信号控制与通讯模块电源的继电器断开触点，对通信CPU断电。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应该涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种CBTC-AT主机单元，其特征在于：包括两系冗余的主机模块，每系主机模块均包括A模CPU和B模CPU，两模CPU分别通过数字隔离模块连接作为通信单元的通信CPU；通讯CPU通过继电器连接通信模块电源，继电器连接两模CPU。
2.根据权利要求1所述的一种CBTC-ATP主机单元，其特征在于：所述两模CPU均连接网络隔离器，网络隔离器连接交换机，交换机连接通信CPU。
3.根据权利要求1所述的一种CBTC-ATP主机单元，其特征在于：所述每系的两模CPU之间连接进行两模CPU之间数据隔离通信的SPI隔离芯片。
4.根据权利要求1所述的一种CBTC-ATP主机单元，其特征在于：所述每系的两模CPU之间连接进行指示灯模块。
5.一种应用权利要求1~4任一项所述的CBTC-ATP主机单元的通信方法，其特征在于：
主机模块每系的A模CPU和B模CPU将采集的数据发送给通信CPU，通信CPU将数据合包后输出；
A模CPU和B模CPU实时或者定时对两模的数据一致性进行比较，如果数据不一致，则A模CPU或B模CPU发出信号控制设置在通讯模块电源和通信CPU之间的继电器断开触点，对通信CPU断电，并切换至另一系主机模块工作。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：
A模CPU和B模CPU实时或者定时将获取的数据发送给两模之间进行通信的SPI隔离芯片，SPI隔离芯片接收两模数据以后，对两模数据的一致性进行比较，数据不一致则发送信号给A模和/或B模，A模和/或B模控制与通讯模块电源的继电器断开触点，对通信CPU断电；
或者
A模CPU和B模CPU实时或者定时将获取的数据发送给两模之间的SPI隔离芯片，SPI隔离芯片接收两模数据以后进行存储，A模CPU或B模CPU实时或者定时从SPI隔离芯片中获取另一模的数据并进行数据一致性比较，如果数据不一致，则当前模发送信号控制与通讯模块电源的继电器断开触点，对通信CPU断电。
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赵秉贤: ""面向CBTC系统的安全计算机平台设计"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技II辑》 *

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