JP5358310B2 - 入出力部一体型の２重系駅装置における入出力管理方式及び入出力部一体型の２重系駅装置 - Google Patents

Description

本発明は、入出力部一体型ＣＰＵによる外部装置との入出力管理において、従来製品である入出力部独立型ＣＰＵと同等の冗長性を確保するための入出力管理方式に関するものである。

従来の列車運行管理システム製品では、ＣＰＵ（処理部）と入出力部が物理的に独立していた。例えば、特許文献１では、第１図の１が入力装置、２が出力装置、３が処理部（ＣＰＵ）であり、独立構成となっていることが分かる。よって、２重系構成のＣＰＵ１系と入出力部２系を物理的に接続することが可能である。これにより、入出力部と外部装置間１回線異常時には、他系側の入出力部と外部装置間当該回線が正常であれば、通信を継続することができる。

入出力部一体型ＣＰＵとして開発された製品では、ＣＰＵは、従来製品に比べ高性能なＣＰＵであり、処理速度の高速化と大容量化を実現すると同時に、装置の物量を大きく軽減することが可能であるため、原価低減及び省スペース化を実現することができる。

特開平１−１１１５６４号公報

ただし、従来技術では、ＣＰＵ１系と入出力部２系を物理的に接続することが不可能となるため、入出力部と外部装置間１回線異常時には、駅装置の系切替を行うことで通信を継続することとなり、ＣＰＵ両系で別々の外部装置が１回線ずつ異常となった場合には冗長性の面で従来の列車運行管理システム製品に比べ不十分である。

本発明が解決しようとする問題点は、入出力部一体型ＣＰＵでは、入出力部と外部装置間１回線異常時に、駅装置の系切替を行うこととなり、従来の列車運行管理システム製品に比べ冗長性を確保できない点である。

そこで、本発明は、入出力部一体型ＣＰＵにおいてソフトウェアによる外部装置回線毎の入出力管理を可能とすることを目的とする。

本発明では、駅装置の主従系とは別に、駅装置に接続する外部装置の回線単位に使用系・待機系・故障系・不定系を設け、駅装置両系ともに互いの入出力状態を管理し、自系と他系の状態により入出力を制御することで、入出力管理の冗長性を確保する。

具体的には、ＣＰＵ両系が回線毎の状態情報をＩ／Ｆ状態テーブルで管理し、主従系が互いのＩ／Ｆ状態テーブルを照合することで整合性を保つ。送信処理の前に回線が使用系回線かどうかを判定し、使用系の場合はデータを出力する。

本発明の入出力部一体型２重系ＣＰＵにおける入出力管理方式は、上記２重系ＣＰＵと駅装置に接続される複数の外部装置との入出力状態を管理するＩ／Ｏ状態管理テーブルを備えており、上記２重系ＣＰＵの系間通信により他系の入出力状態を参照可能とし、自系と他系の入出力状態により上記２重系ＣＰＵと駅装置に接続される複数の外部装置との入出力を制御して入出力管理の冗長性を確保することを特徴とする。

また、本発明の入出力部一体型２重系ＣＰＵにおける入出力管理方式では、Ｉ／Ｏ状態管理テーブルは、ＣＰＵに接続される外部装置の回線単位に使用・待機・故障系・不定の状態を設定し、ＣＰＵ単独系運転中は稼動中ＣＰＵの回線を使用状態、停止中ＣＰＵの回線を不定状態、ＣＰＵ両系が正常時は主系側回線を使用状態、従系側回線を待機状態に設定し、回線異常が発生した場合は、異常回線を故障状態、他系の正常回線を使用状態に設定することを特徴とする。

また、本発明の入出力部一体型２重系ＣＰＵにおける入出力管理方式では、２重系ＣＰＵのそれぞれが、前記Ｉ／Ｏ状態管理テーブルに加えて、更に受信Ｉ／Ｏ状態管理テーブルを備えており、他系から受信した入出力状態を前記受信Ｉ／Ｏ状態管理テーブルに設定し、その自系側の正常・異常が一致であれば前記Ｉ／Ｏ状態管理テーブルの各状態の情報を前記Ｉ／Ｏ状態管理テーブルにコピーすることで、両系間の入出力状態の整合性を保つことを特徴とする。

また、本発明の入出力部一体型２重系ＣＰＵにおける入出力管理方式では、Ｉ／Ｏ状態登録参照サブルーチンをコールすることにより、前記入出力状態の取込、回復、異常状態への遷移に対応した前記Ｉ／Ｏ状態管理テーブルの状態を設定し、また、前記２重系ＣＰＵの両系ともに使用系となることを回避する処理を行うことを特徴とする。

本発明によれば、従来の列車運行管理システム製品でハードウェア構成により確保していた冗長性を、入出力部一体型ＣＰＵにおいてソフトウェアにより確保することが可能となる。

図１は、入出力部一体型２重系ＣＰＵにおける入出力管理方式を採用した列車運行管理システムのシステム構成である。 図２はＩ／Ｏ状態管理テーブルの駅装置主従系間での一致化の流れを示す図である。 図３は、両系が停止状態からの駅装置におけるＩ／Ｏ状態管理テーブルの入出力状態の遷移図である。 図４は、図３の駅装置におけるＩ／Ｏ状態管理テーブルの入出力状態の遷移図に対応したＩ／Ｏ状態登録参照サブルーチン処理のフローチャートである。 図５は、両系が稼働中の状態からの駅装置におけるＩ／Ｏ状態管理テーブルの入出力状態の遷移図である。 図６は、図５の駅装置におけるＩ／Ｏ状態管理テーブルの入出力状態の遷移図に対応したＩ／Ｏ状態登録参照サブルーチン処理のフローチャートである。

図１はこの発明の実施の一形態を示すシステム構成図である。本システムは２重系の中央装置と、２重系の駅装置とをＩＰネットワークで接続し、駅装置とそれぞれの外部装置とをシリアル接続する構成である。

中央装置は２重系構成で、システム管理・ダイヤ管理・マンマシンＩ／Ｆ・列車追跡・進路制御・運行表示等，運行管理の中心機能を担う。駅装置も２重系構成で、イーサ・シリアル通信・連動情報編集等の外部装置との入出力機能を担う。このシステム構成においては、中央装置は中央指令所に設置し、駅装置と外部装置は各駅に配置することを想定している。

駅装置両系で中央からの制御情報を受信し、駅装置の主従系に関わらず、使用系から外部装置へ制御情報を送信する。また、外部装置からの表示情報を駅装置の主従系に関わらず使用系で受信し、使用系が中央装置に送信する。図１において、外部装置１，３，４は駅装置１系と情報の授受を行い、外部装置２は駅装置２系情報の授受を行う。

駅装置両系にて外部装置状態をＩ／Ｏ状態管理テーブル６１，６１’で管理することとし、各通信タスクでＩ／Ｏ状態管理テーブル６１，６１’をリードライトするために、Ｉ／Ｏ状態登録参照サブルーチンを実装する。

駅装置両系が使用系となることない。例えば、駅装置両系が故障の場合に、駅装置主系が故障から復旧した際には、故障から使用系とするのではなく、故障から待機系に遷移した後、使用系として良いか判定し、他系が使用系ではない場合に自系を使用系とする。

例えば、図１で全回線正常時には駅装置主系（１系）に接続した回線が使用系となる。その後、駅装置１系―外部装置２間で異常が発生した場合には、駅装置１系はＩ／Ｏ状態管理テーブルの自系と外部装置２とのＩ／Ｏ状態を故障系とする。系間通信により、駅装置２系が駅装置１系の故障を検知すると、自系Ｉ／Ｏ状態管理テーブルの自系と外部装置２とのＩ／Ｏ状態を待機系から使用系に遷移させる。次に、駅装置２系―外部装置３間で異常が発生した場合には、駅装置２系は自系Ｉ／Ｏ状態管理テーブルの自系と外部装置３とのＩ／Ｏ状態を待機系から故障系に遷移させる。よって、外部装置２の制御情報・表示情報のみ駅装置２が処理することとなる。

図２は、Ｉ／Ｏ状態管理テーブル６１，６１’の駅装置主従系間での一致化の流れである。Ｉ／Ｆ構成制御送信タスクは、自系のＩ／Ｏ状態管理テーブル６１，６１’を送信するタスクである。主系ではタイマー起動され、従系ではＩ／Ｏ構成制御受信タスクから起動される。Ｉ／Ｏ構成制御受信タスクは、受信データを受信Ｉ／Ｏ状態管理テーブル６２，６２’に格納するタスクである。

図２において、Ｉ／Ｏ状態管理テーブルの符号１〜８は、図１の２重系ＣＰＵ３１，３２と外部装置１〜４との間の入出力回線１〜８の符号に対応している。駅装置主系５１のＩ／Ｏ状態管理テーブル６１の各入出力回線１〜８の状態は、系間通信により、駅装置主系５２の受信Ｉ／Ｏ状態管理テーブル６２’に送信され、駅装置主系５２のＩ／Ｏ状態管理テーブル６１’の各入出力回線１〜８の状態は、系間通信により、駅装置主系５１の受信Ｉ／Ｏ状態管理テーブル６２に送信される。

Ｉ／Ｏ状態管理テーブル６１の全ブロックに対して、自系側の正常・異常が一致していれば、受信Ｉ／Ｏ状態管理テーブル６２をＩ／Ｏ状態管理テーブル６１にコピーする。他系側は無条件にコピーする。Ｉ／Ｏ状態管理テーブルの全ブロックに対して、他系側が正常かつ使用系以外で自系側が正常かつ待機系のときのみ、自系側を正常かつ使用系に書き換える。従系の場合、Ｉ／Ｏ構成制御送信タスクを起動する。

図３は、駅装置主系における入出力状態の遷移図である。図３は、両系が停止状態からの駅装置におけるＩ／Ｏ状態管理テーブルの入出力状態の遷移図を示している。図３において、丸数字１〜１８は事象を示しており、（ ）の数字は、各入出力状態を示している。

また、各入出力状態において、１は主系、２は従系を示し、Ｉ／Ｏ状態管理テーブルの使用系、待機系、故障、不定系の入出力状態が示されている。丸数字１〜１８で示される事象が発生すると、Ｉ／Ｏ状態管理テーブルの主系、従系の入出力状態の設定が変更され、駅装置の主系従系における入出力状態が遷移する。

図４は、図３の駅装置におけるＩ／Ｏ状態管理テーブルの入出力状態の遷移図に対応したＩ／Ｏ状態登録参照サブルーチン処理のフローチャートである。
図４において、Ｉ／Ｏ状態登録参照サブルーチン処理が開始されると、両系が停止状態から、ステップＳ４０１において、主系立上り時には、主系を使用系に、従系を不定系に設定する。

ステップＳ４０２において、主系で異常検出時に、主系を異常に、従系を不定系に設定し、ステップＳ４０３において、主系で正常検出時に、主系を使用系に、従系を不定系に設定する。

ステップＳ４０４において、Ｓｉｎｇｌｅ→Ｄｕａｌ主系切り替り時、主系を使用系に、従系を待機系に設定し、ステップＳ４０５において、Ｓｉｎｇｌｅ→Ｄｕａｌ主系切り替り時には、主系を異常に、従系を使用系に設定する。

ステップＳ４０６において、主系で異常検出時、主系を異常に設定し、従系を使用系二に設定する。また、テップＳ４０７において、従系で異常検出時、主系を使用系に設定し、従系を異常に設定する。

ステップＳ４０８において、従系で正常検出時には、主系を使用系に、従系を待機系に設定し、ステップＳ４０９において、主系，従系で異常検出時には、主系を異常に設定するとともに、従系をも異常に設定する。

ステップＳ４１０において、主系，従系で正常検出時には、主系を使用系に、従系を待機系に設定し、ステップＳ４１１において、従系で異常検出時には、主系を異常に設定し、従系を異常に設定する。

ステップＳ４１２において、従系で正常検出時に、主系を異常に、従系を使用系に設定し、ステップＳ４１３において、主系で正常検出時に、主系を使用系に、従系を異常に設定する。

ステップＳ４１４において、主系で異常検出時には、主系を異常に、従系を異常に設定する。また、ステップＳ４１５において、主系で正常検出時には、主系を待機系に、従系を使用系に設定する。

ステップＳ４１６において、主系で異常検出時には、主系を異常に、従系を使用系に設定し、ステップＳ４１７において、主系，従系で異常検出時、主系を異常に従系を異常に設定する。

ステップＳ４１８において、従系で異常検出時には、主系を使用系に設定し、従系を異常に設定して、終了する。

図５は、両系が稼働中の状態からの駅装置におけるＩ／Ｏ状態管理テーブルの入出力状態の遷移図である。図５において、丸数字２０〜２１は事象を示しており、×印は、使用系が使用できなくなる状況をしめしている。

図６は、図５の駅装置におけるＩ／Ｏ状態管理テーブルの入出力状態の遷移図に対応したＩ／Ｏ状態登録参照サブルーチン処理のフローチャートである。

図６において、Ｉ／Ｏ状態登録参照サブルーチン処理が開始すると、例えば、主系及び従系ともに動作状態にあり、従系が使用系で、主系が待機系にあるときに、使用系である従系が使用できなくなると、ステップＳ４２０において、Ｄｕａｌ従系からＳｉｎｇｌｅ主系戻り時に、主系が使用系に設定され、従系が不定系に設定されて、動作が継続される。

また、主系及び従系ともに動作状態にあり、主系が使用系で、従系が待機系にあるときに、使用系である主系が使用できなくなると、ステップＳ４２１において、Ｄｕａｌ従系からＳｉｎｇｌｅ主系戻り時に、２系が主系として使用系に設定され、１系が従系として不定系に設定されて、動作が継続する。

本発明は、電力設備管理システムや２重系保安システムといった、入出力部一体型ＣＰＵを採用する２重系システムに対しても適用可能である。

１１ 中央装置１系
１２ 中央装置２系
２１ ＩＰネットワーク
３１ 駅装置１系
３２ 駅装置２系
４１ 外部装置１，２
４２ 外部装置３，４、
５１ 駅装置主系
５２ 駅装置従系
６１ Ｉ／Ｏ状態管理テーブル
６２ 受信Ｉ／Ｏ状態管理テーブル
７１ Ｉ／Ｏ構成制御送信タスク
７２ Ｉ／Ｏ構成制御受信タスク

Claims (8)

1. ２重系で構成され、各系が複数の外部装置とそれぞれ接続される入出力部一体型の２重系駅装置における入出力管理方式において、
   前記２重系駅装置に接続される前記複数の外部装置と前記駅装置の各系との入出力回線の異常の有無を各入出力回線毎に管理するＩ／Ｏ状態管理テーブルを備えており、前記２重系駅装置の系間通信により他系と前記複数の外部装置の間の各入出力回線の異常の有無を参照可能とし、
   他系と前記複数の外部装置の間の複数の入出力回線の一部に異常が発生した場合に、前記異常が発生した入出力回線と接続されている外部装置と自系の間の入出力回線を使用することにより、
   入出力管理の冗長性を確保することを特徴とする入出力部一体型の２重系駅装置における入出力管理方式。
2. 請求項１に記載の入出力部一体型の２重系駅装置における入出力管理方式において、
   前記Ｉ／Ｏ状態管理テーブルは、駅装置に接続される外部装置の回線単位に使用系・待機系・異常・不定系の状態を設定し、駅装置単独系運転中は稼動中駅装置の回線を使用系、停止中駅装置の回線を不定系、駅装置両系が正常時は主系側回線を使用系、従系側回線を待機系に設定し、回線異常が発生した場合は、故障回線を異常、他系の正常回線を使用系に設定することを特徴とする入出力部一体型の２重系駅装置における入出力管理方式。
3. 請求項１に記載の入出力部一体型の２重系駅装置における入出力管理方式において、
   前記２重系駅装置のそれぞれが、前記Ｉ／Ｏ状態管理テーブルに加えて、更に受信Ｉ／Ｏ状態管理テーブルを備えており、他系から受信した入出力状態を前記受信Ｉ／Ｏ状態管理テーブルに設定し、その自系側の正常・異常が一致であれば前記受信Ｉ／Ｏ状態管理テーブルの各状態の情報を前記Ｉ／Ｏ状態管理テーブルにコピーすることで、両系間の入出力状態の整合性を保つことを特徴とする入出力部一体型の２重系駅装置における入出力管理方式。
4. 請求項１に記載の入出力部一体型の２重系駅装置における入出力管理方式において、
   Ｉ／Ｏ状態登録参照サブルーチンをコールすることにより、前記入出力状態の取込、回復、異常状態への遷移に対応した前記Ｉ／Ｏ状態管理テーブルの状態を設定し、また、前記２重系駅装置の両系ともに使用系となることを回避する処理を行うことを特徴とする入出力部一体型の２重系駅装置における入出力管理方式。
5. ２重系で構成され、各系が複数の外部装置とそれぞれ接続される入出力部一体型の２重系駅装置において、
   前記２重系駅装置に接続される前記複数の外部装置と前記駅装置の各系との入出力回線の異常の有無を各入出力回線毎に管理するＩ／Ｏ状態管理テーブルを備えており、前記２重系駅装置の系間通信により他系と前記複数の外部装置の間の各入出力回線の異常の有無を参照可能とし、
   他系と前記複数の外部装置の間の複数の入出力回線の一部に異常が発生した場合に、前記異常が発生した入出力回線と接続されている外部装置と自系の間の入出力回線を使用することにより、
   入出力管理の冗長性を確保することを特徴とする入出力部一体型の２重系駅装置。
6. 請求項５に記載の入出力部一体型の２重系駅装置において、
   前記Ｉ／Ｏ状態管理テーブルは、駅装置に接続される外部装置の回線単位に使用系・待機系・異常・不定系の状態を設定し、駅装置単独系運転中は稼動中駅装置の回線を使用系、停止中駅装置の回線を不定系、駅装置両系が正常時は主系側回線を使用系、従系側回線を待機系に設定し、回線異常が発生した場合は、故障回線を異常、他系の正常回線を使用系に設定することを特徴とする入出力部一体型の２重系駅装置。
7. 請求項５に記載の入出力部一体型の２重系駅装置において、
   前記２重系駅装置のそれぞれが、前記Ｉ／Ｏ状態管理テーブルに加えて、更に受信Ｉ／Ｏ状態管理テーブルを備えており、他系から受信した入出力状態を前記受信Ｉ／Ｏ状態管理テーブルに設定し、その自系側の正常・異常が一致であれば前記受信Ｉ／Ｏ状態管理テーブルの各状態の情報を前記Ｉ／Ｏ状態管理テーブルにコピーすることで、両系間の入出力状態の整合性を保つことを特徴とする入出力部一体型の２重系駅装置。
8. 請求項５に記載の入出力部一体型の２重系駅装置において、
   Ｉ／Ｏ状態登録参照サブルーチンをコールすることにより、前記入出力状態の取込、回復、異常状態への遷移に対応した前記Ｉ／Ｏ状態管理テーブルの状態を設定し、また、前記２重系駅装置の両系ともに使用系となることを回避する処理を行うことを特徴とする入出力部一体型の２重系駅装置。

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