CN113835337B - 一种列车网络冗余控制的方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种列车网络冗余控制的方法与系统，涉及轨道交通列车的网络控制领域。本发明通过所述主控制器与所述备用主控制器分别通过TCMS网络获取控制信号作为逻辑控制的输入信号，在所述主控制器因故障或重启状态下通过同步和主备切换实现了所述主控制器与所述备用主控制器的冗余:主备控制器分别将需要同步的控制信号进行锁存，当输入信号为脉冲信号时，在脉冲信号结束后，由于采用了信号的锁存方法，即使发生主备切换或是所述备用主控制器恢复后依然能够接收到同步信号，以此保证了最终输出的正确性。本方法从源头上解决了所述主控制器与备用主控制器信号不同步的问题。本发明的控制系统结构简单，控制方法简单便捷，更高效和准确。

Description

一种列车网络冗余控制的方法与系统
技术领域
本发明涉及轨道交通列车的网络控制领域，特别是一种列车网络冗余控制的方法与系统。
背景技术
列车网络控制系统，简称TCMS，称作为列车控制系统的大脑，需要实时接收列车控制网络上的数据，并输出相应的控制指令，指挥列车网络控制系统上的其他系统工作，因此为了保障列车网络控制系统的可用性，通常列车网络控制系统的控制模块是进行主备冗余配置，当所述主控制器故障时，所述备用主控制器可以对列车网络控制系统进行接管，从而不影响列车的控制功能。由于主和所述备用主控制器是两个完全独立的设备，虽然运行的控制软件完全相同，但是从系统上电开始，经过长时间的运行，或是由于某个设备故障，断电等导致所述主控制器和所述备用主控制器的运行状态不一致，当设备发生主备切换时，可能导致最终的输出指令不一致。
公开号为CN110095974A的专利文件公开了一种地面过分相双冗余控制方法，主系控制器和备系控制器接收相同的输入信号，各自独立运行相同的控制逻辑，独立得到控制信号；主系控制器控制备系控制器的输出状态，当主系控制器正常时，备控制器不输出控制信号，当主系控制器故障时，备系控制器输出控制信号。所述主系控制器通过向备系控制器发送生命信号，备系控制器通过监测主系控制器的生命信号，当所述生命信号异常时，备系控制器输出控制信号。
然而输入信号来源于网络，可能是电平信号或者脉冲信号，该专利并没有说明当输入信号为脉冲信号的处理方式。若输入信号为脉冲信号，当主系控制器与备系控制器中任意一个存在故障，在同步的过程中，由于脉冲是瞬间的，而在脉冲信号有效的期间，故障的那个控制器并没有恢复，而发生故障的控制器恢复后，同步过来的数据就是无此脉冲的数据，因此在发生主备切换后，由于发生故障的控制器没有接收过此脉冲信号，因此并不会输出由此脉冲信号产生的输出信号，因此就会出现输出状态不一致的问题。
该专利在信号同步的过程中还需要对状态机程序、中间变量和控制信号进行同步，过程较为繁琐，任一环节出了问题，将导致整个同步过程出现错误。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种列车网络冗余控制的方法与系统，解决在系统进行所述主控制器与所述备用主控制器的切换或是所述主控制器或所述备用主控制器断电重启的过程中，所述主控制器与所述备用主控制器从TCMS网络中接收到的数据不一致而导致输出不一致的问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种列车网络冗余控制的方法，所述主控制器和所述备用主控制器均正常工作时，所述主控制器与所述备用主控制器同步信号的方法包括以下步骤：
I.所述主控制器和所述备用主控制器分别获取TCMS网络信号，并分别将需要同步的控制信号进行锁存直至复位信号有效；
II.所述主控制器将需要同步的控制信号发给所述备用主控制器；
III.所述备用主控制器将接收到的所述主控制器发送的信号与设备本身通过TCMS网络接收到的信号进行对比；并判断是否一致，若一致，进入步骤IV，若不一致，进入步骤V；
IV.使用通过TCMS网络获取的信号作为控制逻辑的输入信号；
V.使用接收到的所述主控制器发送的信号作为控制逻辑的输入信号；
VI.主控制器输出控制信号至TCMS网络，备用控制器输出控制信号。
当有故障发生，所述主控制器与所述备用主控制器同步信号的方法包括以下步骤：
VII.若故障设备为主控制器，则原备用主控制器的功能转换为主控制器的功能，待故障的原主控制器恢复正常工作后，将原主控制器的功能转换为备用主控制器的功能，并进入步骤II；
VIII.若故障设备为备用控制器，则待备用控制器恢复后，进入步骤III。
本方法中，接入TCMS网络的所述主控制器和备用主控制互为冗余，且可以进行所述主控制器和所述备用主控制器的切换。由于需要同步的信号进行了锁存，因此当输入信号为脉冲信号时，所述备用主控制器从故障状态恢复后不会接收不到脉冲信号的问题。由于所述备用主控制器的信号来源有两种，且实时进行对比，所以本方法从源头上解决了主备设备信号不同步的问题。当有故障发生时，通过步骤VII至步骤VIII完成了主备切换，并完成了信号的同步，因此输出依然保持了之前的正确结果，不会出现跳变或是错误输出。
具体地，所述主控制器通过主备通信向所述备用主控制器发送信号。所述主备通信为列车通信网络中的已有功能，使得所述列车网络冗余控制的方法在实践中更加简单便捷。
基于同一个技术构思，本发明还提供了一种列车网络冗余控制系统，包括所述主控制器和所述备用主控制器。所述主控制器用于通过TCMS网络获取控制信号、将需要同步的控制信号分别进行锁存、将需要同步的控制信号发给所述备用主控制器和输出控制信号至TCMS网络。所述备用主控制器用于通过TCMS网络获取控制信号、将需要同步的控制信号分别进行锁存、将接收到的所述主控制器发送的信号与本身通过TCMS网络接收到的信号进行对比和判断、输出控制信号。
具体地，所述主控制器还用于：当该主控制器故障时，主控制器的功能转换为备用控制器的功能；所述备用控制器还用于：当主控制器故障时，该备用主控制器的功能转换为主控制器的功能。
具体地，所述主控制器通过主备通信向所述备用主控制器发送信号。使得所述列车网络冗余控制系统的结构更加精简。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：本发明通过所述主控制器与所述备用主控制器分别通过TCMS网络获取控制信号作为逻辑控制的输入信号，在所述主控制器因故障或重启等原因无法输出正确的控制指令的状态下通过主备切换由所述备用主控制器输出控制信号，做到了所述主控制器与所述备用主控制器的冗余。所述主控制器与所述备用主控制器分别将需要同步的控制信号进行锁存，当输入信号为脉冲信号时，在脉冲信号结束后，由于采用了信号的锁存方法，在脉冲信号复位条件未成立的条件下，即使发生主备切换或是所述备用主控制器恢复后依然能够接收到同步信号，以此保证了最终输出的正确性。本方法从源头上解决了所述主控制器与备用控制器信号不同步的问题。本发明的控制系统结构简单，控制方法简单便捷，更高效和准确。
附图说明
图1为本发明一实施例的列车网络冗余控制系统框图。
图2为本发明一实施例的列车网络冗余控制的方法流程框图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一实施例的列车网络冗余控制系统包括所述主控制器和所述备用主控制器，所述主控制器通过主备通信向所述备用主控制器发送信号。
所述主控制器用于通过TCMS网络获取控制信号、将需要同步的控制信号分别进行锁存、将需要同步的控制信号通过主备通信发给所述备用主控制器、输出控制信号至TCMS网络。所述主控制器还用于：当该主控制器故障时，主控制器的功能转换为备用控制器的功能。
所述备用主控制器用于通过TCMS网络获取控制信号、将需要同步的控制信号分别进行锁存、将通过主备通信接收到的信号与本身通过TCMS网络接收到的信号进行对比和判断、输出控制信号。所述备用控制器还用于：当主控制器故障时，该备用主控制器的功能转换位主控制器的功能。
如图2所示，本发明一实施例的列车网络冗余控制系统中，所述主控制器和所述备用主控制器均正常工作时，所述主控制器与所述备用主控制器同步信号的方法包括以下步骤：
I.所述主控制器和所述备用主控制器分别获取TCMS网络信号，并分别将需要同步的控制信号进行锁存直至复位信号有效；
II.所述主控制器将需要同步的控制信号通过主备通信发给所述备用主控制器；
III.所述备用主控制器将接收到的所述主控制器发送的信号与设备本身通过TCMS网络接收到的信号进行对比；并判断是否一致，若一致，进入步骤IV，若不一致，进入步骤V；
IV.使用通过TCMS网络获取的信号作为控制逻辑的输入信号；
V.使用通过主备通信接收到的信号作为控制逻辑的输入信号；
VI.主控制器输出控制信号至TCMS网络，备用控制器输出控制信号。
当有故障发生，所述主控制器与所述备用主控制器同步信号的方法包括以下步骤：
VII.若故障设备为主控制器，则原备用主控制器的功能转换为主控制器的功能，待故障的原主控制器恢复正常工作后，将原主控制器的功能转换为备用主控制器的功能，并进入步骤II；
VIII.若故障设备为备用控制器，则待备用控制器恢复后，进入步骤III。

Claims (5)

1.一种列车网络冗余控制的方法，其特征在于，主控制器和备用主控制器均正常工作时，所述主控制器与所述备用主控制器同步信号的方法包括以下步骤：
I．所述主控制器和所述备用主控制器分别获取TCMS网络信号，并分别将需要同步的控制信号进行锁存直至复位信号有效；
II．所述主控制器将需要同步的控制信号发送至所述备用主控制器；
III．所述备用主控制器将接收到的所述主控制器发送的信号与设备本身通过TCMS网络接收到的信号进行对比；并判断是否一致，若一致，进入步骤IV，若不一致，进入步骤V；
IV．使用通过TCMS网络获取的控制信号作为控制逻辑的输入信号；
V．使用接收到的所述主控制器发送的信号作为控制逻辑的输入信号；
VI．主控制器输出控制信号至TCMS网络，备用控制器输出控制信号；
当有故障发生，所述主控制器与所述备用主控制器同步信号的方法包括以下步骤：
VII．若故障设备为主控制器，则原备用主控制器的功能转换为主控制器的功能，待故障的原主控制器恢复正常工作后，原主控制器的功能转换为备用主控制器的功能，并进入步骤II；
VIII．若故障设备为备用控制器，则待备用控制器恢复后，进入步骤III。
2.根据权利要求1所述的列车网络冗余控制的方法，其特征在于，所述主控制器通过主备通信向所述备用主控制器发送信号。
3.一种列车网络冗余控制系统，采用如权利要求1或2所述的冗余控制的方法，其特征在于，包括
所述主控制器：用于获取TCMS网络信号、将需要同步的控制信号分别进行锁存、将需要同步的控制信号发给所述备用主控制器、输出控制信号至TCMS网络；
所述备用主控制器：用于通过TCMS网络获取控制信号、将需要同步的控制信号分别进行锁存、将接收到的所述主控制器发送的信号与本身通过TCMS网络接收到的信号进行对比和判断、输出控制信号。
4.根据权利要求3所述的列车网络冗余控制系统，其特征在于，所述主控制器还用于：当该主控制器故障时，主控制器的功能转换为备用控制器的功能；所述备用控制器还用于：当主控制器故障时，该备用主控制器的功能转换为主控制器的功能。
5.根据权利要求4所述的列车网络冗余控制系统，其特征在于，所述主控制器通过主备通信向所述备用主控制器发送信号。
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