JP2510472B2 - 鉄道保安装置 - Google Patents
鉄道保安装置Info
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Description
クス技術を使用した鉄道保安装置、特に装置の高安全
性,高信頼性の改良に関するものである。
た連動装置,閉そく装置等の信号保安装置においては、
マイコンの高安全性,高信頼性を確保しフェイルセ−フ
を実現するためにバス同期式2重系比較が行われてい
る。従来のバス同期式2重系比較は、2組のCPUを同
期動作させ、メモリアクセスや外部入出力のつど2組の
バス上を転送されるプログラムや処理デ−タ等のデ−タ
をマシンサイクル毎に比較回路で比較し、2組のデ−タ
が一致しているときは比較結果出力を変化させ交番信号
を出力し、2組のデ−タが不一致になったとき以後は比
較結果出力を固定させることで直流信号を出力し、制御
信号を安全側に固定している。
と、CPUやメモリなど構成各部の故障がバス上に必ず
反映するため故障を確実に検出することができる。ま
た、バス上のデ−タをマシンサイクル毎に比較照合する
から、比較照合頻度を大きくでき、2重故障に至る前に
単一故障を迅速に検出することができるという利点があ
る。
く、デ−タビット長の増加,高速化,ア−キテクチャの
変更などで個々のCPUの処理速度や動作タイミングが
異なってきている。このようにCPUが高速化し個々の
CPUの処理速度や動作タイミングが異なる場合、上記
のように2組のCPUが読み書きするデ−タを1処理サ
イクルであるマシンサイクル毎に比較照合していると、
個々のCPUの処理速度や動作タイミングの相違を比較
器で吸収することができなくなってしまう。このため2
組のCPUと比較器を組み合わせて設計,製作する必要
がある。
などのマン・マシンインタ−フェイスや高性能化により
増加しているため、より高速のCPUが要求されてい
る。しかしながら、上記のようにCPUと比較器を組み
合わせて設計,製作していると、より高速のCPUと置
き換えようとすると比較器もCPUに対応させて置き換
える必要があり、高速のCPUに簡単に置き換えること
はできず、処理速度向上の要求に対応することができな
くなってしまう。
されたものであり、より高速化や高性能化したCPUに
簡単に置き換えて処理速度向上の要求に迅速に対応する
ことができる鉄道保安装置を得ることを目的とするもの
である。
装置は、同期動作する2組のCPUと、A系CPUに接
続されたバスラインとB系CPUに接続されたバスライ
ン及び出力回路とに接続され2組のデータを比較照合
し、CPUの故障の有無を検知する比較器とを有する2
重系の冗長構成とした鉄道保安装置において、比較器は
2組のラッチ回路とデータ比較回路と発振器とを有し、
2組のラッチ回路はそれぞれ異なるバスラインに接続さ
れ、一定周期毎の比較データを保持し、データ比較回路
は2組のラッチ回路に保持されたデータを取り込み比較
照合し、2組のデータが一致しているときに交番信号の
制御出力を出力回路に送り、2組のデータが不一致にな
ったときに動作異常を示す直流信号の制御出力を出力回
路に送り、発振器は一定周期毎の割込信号に同期してデ
ータ比較回路に比較指令を出力し、各ラッチ回路にラッ
チクリア指令を出力することを特徴とする。
のような動作もするため、1個のCPUでは動作の保証
は難しい。そこでこの発明においてはCPUの動作を確
認するため、CPU等のハ−ドウェアを2重系の冗長構
成とし、比較器で2組のCPUにそれぞれ接続されたバ
ス上のデ−タを処理周期に近い周期で比較し、CPUが
正常に動作しているか否かを確認する。比較器で各バス
上デ−タを比較するときに、各CPUに入出力するデ−
タをあらかじめ設定した一定周期毎にラッチ回路に保存
し、この保存したデ−タを比較し、比較照合の結果にC
PUの処理速度や動作タイミングが影響することを防
ぐ。
ることはないということを前提にして2組のCPUの出
力を、ロジック回路によりハ−ド的に構成できフェイル
セ−フをもたせることは容易な比較器を用いて比較し、
CPUのフェイルセ−フを実現している。
ック図である。図に示すように、マイクロエレクトロニ
クス化した鉄道信号保安装置は、同期動作するA系CP
U1とB系CPU2と、A系CPU1とB系CPU2に
それぞれ接続されメモリアクセスや外部入出力の都度プ
ログラムや処理デ−タ等を転送するバス11,21と、
各バス11に接続されたメモリ12と、バス21に接続
されたメモリ22と、各バス11,21に接続された入
力回路3と出力回路4と、比較器5及び割込み制御回路
6とを有する。
力回路3から入力された入力デ−タの内容を判定し、出
力回路4から出力する出力デ−タを管理する。メモリ1
2,22はROMとRAMとを有し、各種処理プログラ
ムを記憶するとともに各種デ−タを格納する。比較器5
はA系CPU1とB系CPU2に入出力するデ−タを比
較照合してA系CPU1とB系CPU2の動作状態の適
否を判断するものであり、正論理出力用ラッチ回路51
と負論理出力用ラッチ回路52,インバ−タ53,デ−
タ比較回路54及び発振器55を有する。
接続され、A系CPU1から出力する正論理のデ−タと
負論理のデ−タのうち正論理のデ−タを一定周期毎に比
較デ−タとして保持する。負論理出力用ラッチ回路52
はバス12に接続され、B系CPU2から出力する正論
理のデ−タと負論理のデ−タのうち負論理のデ−タを一
定周期毎に比較デ−タとして保持する。インバ−タ53
は負論理出力用ラッチ回路52から出力する負論理の比
較デ−タを反転する。デ−タ比較回路54は正論理出力
用ラッチ回路51に保持された比較デ−タと負論理出力
用ラッチ回路52に保持された比較デ−タを取り込み比
較照合し、2組のデ−タが不一致時に制御出力を安全側
に固定する信号を出力回路4に送る。発振器55は割込
み制御回路6から出力される割込信号に同期してデ−タ
比較回路54に比較指令を出力し、正論理出力用ラッチ
回路51と負論理出力用ラッチ回路5にラッチクリア指
令を出力する。割込み制御回路6はA系CPU1とB系
CPU2及び発振器55にあらかじめ設定された処理周
期の基準となる一定周期毎に割込信号を送る。
で高安全性,高信頼性を実現するための動作を説明す
る。
処理周期の基準となる割込み周期毎に割込信号を発生し
てA系CPU1とB系CPU2及び発振器55に送る。
A系CPU1とB系CPU2はそれぞれ割込み信号が送
られるたびに、例えば入力回路3と出力回路4とから入
出力するデ−タを比較照合デ−タとしてバス11,12
に出力する。この比較照合デ−タは例えば入力回路3と
出力回路4とから入出力するデ−タが16ビット長とする
と、A系CPU1とB系CPU2は入力回路3と出力回
路4とから入出力するこれらのデ−タを割込み処理の始
めから順次加算していき、割込み処理の最後で加算した
総和を算出し、算出した総和の下位16ビットを比較照合
デ−タとして出力する。このA系CPU1とB系CPU
2が出力する比較照合デ−タには正論理のデ−タと負論
理のデ−タが含まれる。
A系CPU1から比較照合デ−タが送られると正論理の
デ−タのみを比較デ−タとして保持する。また、負論理
出力用ラッチ回路52はB系CPU2から比較照合デ−
タが送られると負論理のデ−タのみを比較デ−タとして
保持する。すなわちCPUの内部動作を詳細には照査す
ることが困難なため、同じ動作をする2組のCPUの比
較デ−タを片系だけ反転させて出力し制御出力を外部で
反転させて比較するようにしている。
受けるとA系CPU1とB系CPU2が比較照合デ−タ
を出力し、正論理出力用ラッチ回路51と負論理出力用
ラッチ回路52で比較デ−タとして保持するまでの時間
に応じてあらかじめ定められた所定時間だけ遅れてデ−
タ比較回路54に比較指令を出力する。デ−タ比較回路
54は比較指令を受けると、正論理出力用ラッチ回路5
1からは正論理の比較デ−タを読み込み、負論理出力用
ラッチ回路52からはインバ−タ53を介して反転した
正論理の比較デ−タを読み込む。その後、デ−タ比較回
路54は読み込んだ2組のデ−タを1ビットずつ比較す
る。この2組のデ−タを比較した結果、各ビットが同じ
ときは交番信号を出力し、A系CPU1とB系CPU2
の動作が正常であることを示す信号を出力回路4に出力
する。また2組のデ−タのうち1ビットでも異なってい
るときは、交番信号の出力を停止し、以後停止状態を固
定してA系CPU1とB系CPU2の動作が異常である
ことを示す信号を出力回路4に出力する。出力回路4は
デ−タ比較回路54から比較結果を示す信号が送られる
とその信号を警報装置(不図示)に送る。警報装置は比
較結果を示す信号が送られるとその信号を整流して最終
出力リレ−を制御し、最終出力リレ−からA系CPU1
とB系CPU2の動作が正常か異常が発生したかを明ら
かにする。
比較指令を出力した後、デ−タ比較回路54が正論理出
力用ラッチ回路51と負論理出力用ラッチ回路52から
比較デ−タを読み取る時間に応じて定められた所定時間
経過したら正論理出力用ラッチ回路51と負論理出力用
ラッチ回路52にラッチクリア指令を送る。正論理出力
用ラッチ回路51と負論理出力用ラッチ回路52はラッ
チクリア指令を受けると保持した比較デ−タをクリアし
て、次ぎの割込み周期にA系CPU1とB系CPU2か
ら比較照合デ−タが出力されるのを待つ。
らはあらかじめ定められた割込み周期毎に比較照合デ−
タを出力し、この比較照合デ−タを比較器5で割込み周
期毎に比較するようにしたから、比較照合の結果にA系
CPU1とB系CPU2の処理速度や動作タイミングが
影響することを防ぐことができる。したがってA系CP
U1とB系CPU2を任意の処理速度や動作タイミング
のCPUに簡単に変更できる。
ア指令のタイミングはA系CPU1とB系CPU2の処
理速度や動作タイミングに影響されないから、プログラ
ミングに対応して任意に変更することができ、処理を最
適化することができる。
4とから入出力するデ−タを比較照合デ−タとした場合
について説明したが、メモリ12,22から読み出した
りメモリ12,22の書き込んだりするデ−タも比較す
ると、メモリ12,22の正常,異常も確認することが
できる。
入力回路3と出力回路4とから入出力するデ−タの和を
使用した場合について説明したが、巡回冗長符号(CR
C)等を使用しても良い。
等のハ−ドウェアを2重系の冗長構成とし、比較器で2
組のCPUにそれぞれ接続されたバス上のデ−タを処理
周期に近い周期で比較し、CPUが正常に動作している
か否かを確認するようにしたから、比較照合の結果にC
PUの処理速度や動作タイミングが影響することを防ぐ
ことができる。したがって使用するCPUを任意の処理
速度や動作タイミングのCPUに簡単に変更することが
でき、CPUの高速化や多機能化に迅速に適応すること
ができる。
動作タイミングに影響されないから、比較器の処理タイ
ミングをプログラミングに対応して任意に変更すること
ができ、処理の最適化を図ることができる。
使用することができるから、新規の回路設計や開発費用
を低減することもできる。
る。
Claims (1)
- 【請求項1】 同期動作する2組のCPUと、A系CP
Uに接続されたバスラインとB系CPUに接続されたバ
スライン及び出力回路とに接続され2組のデータを比較
照合し、CPUの故障の有無を検知する比較器とを有す
る2重系の冗長構成とした鉄道保安装置において、 比較器は2組のラッチ回路とデータ比較回路と発振器と
を有し、2組のラッチ回路はそれぞれ異なるバスライン
に接続され、一定周期毎の比較データを保持し、データ
比較回路は2組のラッチ回路に保持されたデータを取り
込み比較照合し、2組のデータが一致しているときに交
番信号の制御出力を出力回路に送り、2組のデータが不
一致になったときに動作異常を示す直流信号の制御出力
を出力回路に送り、発振器は一定周期毎の割込信号に同
期してデータ比較回路に比較指令を出力し、各ラッチ回
路にラッチクリア指令を出力することを特徴とする鉄道
保安装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5315800A JP2510472B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 鉄道保安装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5315800A JP2510472B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 鉄道保安装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07146802A JPH07146802A (ja) | 1995-06-06 |
| JP2510472B2 true JP2510472B2 (ja) | 1996-06-26 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5315800A Expired - Fee Related JP2510472B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 鉄道保安装置 |
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| Country | Link |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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-
1993
- 1993-11-24 JP JP5315800A patent/JP2510472B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| US10562554B2 (en) | 2016-03-08 | 2020-02-18 | Lsis Co., Ltd. | Central processing unit module for processing railway signal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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