JP6584055B2 - システム復帰回路及びシステム復帰方法 - Google Patents

Description

本発明は、システム復帰回路及びシステム復帰方法に係り、特に、システムに発生したエラーのうち、想定していた以上のノイズの影響や一過性の異常によりシステムが停止する事象を救済するためのシステム復帰回路、及びシステム復帰方法に関する。

例えば、鉄道の列車制御装置などでは、エラーが発生すると出力を停止させるように設定されている。このエラーによる出力の停止には、回路故障で出力を停止するという重大なエラーと、想定していた以上のノイズの影響、或いは一過性の異常によりシステムが停止する軽微なエラーとがある。重大なエラーの場合には、システムを停止してその異常の原因を究明し、その対策を十分に講じた後にシステム復帰を計る。

一方、軽微なエラーの場合には、そのような事象を救済するために自動復帰機能が設けられている。すなわち、そのようなエラーは、数か月〜数年に１回程度発生するという、極めて低い発生頻度で生じるものが多く、想定していた以上のノイズの影響、或いは一過性の異常であれば、システムには問題がないため、それを検出してリセット信号を発生させて再立ち上げを実施することで対応している。ただし、軽微なエラーであっても、例えば連続して発生するなどの周期性を有するエラーに対しては何らかのシステム上の問題が潜んでいる可能性があるため、所定の回数をカウンター値として設定し、異常発生の回数をカウンター値から減算していき、カウンター値が零になるとリセットにより自動復帰する方法が採用されていた。

図７に、従来のシステム復帰回路３０の構成をブロック図で示す。本実施例では、２台のＣＰＵ（Ａ系）３８，ＣＰＵ（Ｂ系）３９の出力を照合するフェールセーフ中央処理装置（ＦＳ-ＣＰＵ）３３の自動復帰について説明するが、従来のシステム復帰回路３０に用いられる中央処理装置は、このフェールセーフ中央処理装置３３の場合に限らない。

従来のシステム復帰回路３０では、カウンター値は、例えば４又は８などに設定されている、これらの値に限らない。本フェールセーフ中央処理装置３３では、ＣＰＵ（Ａ系）３８とＣＰＵ（Ｂ系）３９は同じ演算を重複して実行し、それらの出力データをＤＯ回路３５に送信するとともに、フェールセーフ照合回路４０にも送信する。フェールセーフ照合回路４０は、これらの出力データを照合する。ＣＰＵ（Ａ系）３８及びＣＰＵ（Ｂ系）３９の処理が正常に実行されれば回路が正常であると判断できる。フェールセーフ照合回路４０は、照合により出力データが一致した場合には、交番信号を設定回路３７に送信する。一方、一致しない場合には、交番信号の送信を停止する。

リセットカウンター設定回路３７では、軽微なエラーが発生するたびにカウンター値の数を８又は４から減じていく。システムの保安員は、定期的にリセットカウンター設定回路３７に表示されたカウンター値を確認する。そして、保安員は、カウンター値が減っていた場合には、手動復帰スイッチ３６を押す。この手動復帰スイッチ３６を押すと、カウンター値が元の８又は４に復帰する。すなわち、一過性のノイズや再立ち上げにより復帰するエラーは最大８回までは救済されるということになる。そして、リセットカウンター設定回路３７からリセット回路３４にリセット命令が送信され、リセット回路３４はシステムリセットを指示する。しかし、９回目には、リセット回路３４にリセット命令が送信されず、重大なエラーとみなされてシステム自体がシャットダウンする。

重大なエラーが生じると、ＣＰＵ（Ａ系）３８及びＣＰＵ（Ｂ系）３９などのデータのログがメモリに格納され保守員は装置まで直接赴き、メモリに格納されたデータを吸い出して解析を行う。そして、その異常の原因を究明し、その対策を十分に講じた後にシステム復帰を計る。

特許文献１には、より小型でかつ処理速度の速い連動装置が開示されている。ここでは、列車運行状態で信号保安装置を連動動作させるための前提条件を決定する処理に該当しないノンバイタル処理を行うノンバイタル回路は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）によって構成され、列車運行状態で信号保安装置を連動動作させるための前提条件を決定するバイタル処理を行うバイタル回路は機械式リレーによって構成される、ことが記載されている。

特許文献２には、例えば鉄道信号の制御装置などのように複数の負荷を制御する装置の試験回路が開示されている。ここでは、負荷に関するデータをその負荷に固有のアドレスに記憶するメモリと、そのメモリ内容に対応する制御シミュレーションを行うシミュレータを備える、ことが記載されている。

特開２００３−１８２５７７号公報 特開平０３−５４０７４号公報

従来のシステム復帰回路又はシステム復帰方法は、保守員が定期的に直接に現場まで出向き、復帰回数（カウンター値）が減少しているか否かを確認していた。このシステム復帰に関する現場は、機器室だけではなく、分散して配置された装置も含まれる。従って、システムの保守に要員と時間がかかっていた。

また、復帰回数であるカウンター値を集中して管理するシステムを構築することは可能であるが、管理システム自体を構築するためには高額な費用が発生するという問題がある。

本願の目的は、かかる課題を解決し、システムの自動復帰のリセットを、フェールセーフを保持したうえで自動化するシステム復帰回路及びシステム復帰方法を提供することである。

上記目的を達成するため、本発明に係るシステム復帰回路は、中央処理装置の出力を監視する出力監視部は、異常信号が発生するたびにリセット命令を出力してカウンター値を許容可能な回数に初期設定し、異常発生毎にカウンター値を減ずるように設定してカウンター値が０になると中央処理装置に自己の機能チェックを行わせ、問題がなければシステムを自動復帰させて初期設定のカウンター値に戻し、カウンター値が０の場合に、異常信号と同様な信号を受信した場合は、システムの異常処理をすることを特徴とする。

上記構成により、システム復帰回路は、出力監視部が中央処理装置からの出力を監視して異常発生を検知した場合には、中央処理装置にリセット命令を発信し、カウント部がカウントしているリセットの値を減じる。従来、保守員が定期的に現場に出向いてカウンター値を確認し、値が減っている場合には手動でスイッチを押してリセットしていた。本発明では、このリセットを自動化してシステムを自動的に復帰させることができる。また、中央処理装置はリセット命令により自己の機能チェックを行い、自動復帰回路に自動復帰を許可する。すなわち、異常が発生した際に中央処理装置が自ら機能チェックを行い問題がなければ中央処理装置を自動復帰させることができ、フェールセーフを保持したうえでの自動化となる。さらに、カウント部がカウンター値をカウントしてその値を初期化することで、新たな異常の発生に迅速に対応できる。

また、システム復帰回路は、中央処理装置からの出力が異常である場合でカウンター値が１の場合において、中央処理装置に対してシステムのリセット命令を出力した場合には、カウント部にカウンター値を０に減じさせ、中央処理装置が自己の機能チェックを行って出力した自動復帰許可信号を受信した場合には、カウント部にカウンター値を再度１に初期化させてシステムを自動復帰させることが好ましい。これにより、中央処理装置からの出力が異常である場合において、カウンター値が１の場合には、カウンター値が０に減じられるが、中央処理装置に自己の機能チェックを行わせ、中央処理装置が出力した自動復帰許可信号を受信したことでカウンター値を１に復帰させることができる。すなわち、中央処理装置からの異常な出力について軽微なエラーの場合には中央処理装置に自己の機能チェックを課して確認をさせて、フェールセーフを保持することができる。

また、システム復帰回路は、中央処理装置からの出力が異常である場合でカウンター値が０の場合において、中央処理装置に対してシステムのリセット命令を出力しない場合には、システムの出力を停止させることが好ましい。これにより、カウンター値が０のままであるような、例えば再現性の有するなどの重大なエラーについては、システムの出力を停止させて原因を究明するという対応によりフェールセーフを保持することができる。

また、システム復帰回路は、中央処理装置は、複数のＣＰＵの出力を照合する照合回路を備え、出力監視部は、前記照合回路からの出力を監視することが好ましい。これにより、フェールセーフＣＰＵによるシステムの安全性を更に向上させることができる。

また、システム復帰回路は、照合回路は、振り子照合回路であることが好ましい。この危険側の誤出がない振り子照合回路の出力を自動復帰許可信号として用いることで、フェールセーフＣＰＵが正常な場合にだけカウンター値を初期化し、フェールセーフを保持することができる。

上記目的を達成するため、本発明に係るシステム復帰方法は、異常信号が発生するたびにリセット命令を出力し、カウンター値を許容可能な回数に初期設定し、異常発生毎に前記カウンター値を減ずるように設定し、前記カウンター値が０になると中央処理装置に自己の機能チェックを行わせ、問題がなければシステムを自動復帰させて初期設定のカウンター値に戻すステップと、カウンター値が０の場合に、異常信号と同様な信号を受信した場合は、システムの異常処理をするステップと、を備えることを特徴とする。

上記構成により、システム復帰方法は、中央処理装置からの出力が異常である場合において、リセット命令が発信されて、カウンター値が減じられる。すなわち、従来、保守員が定期的に現場に出向き、カウンター値を確認し、値が減っている場合には手動でスイッチを押してリセットしていたが、本発明では、システムの自動復帰のリセットを自動化することができる。また、中央処理装置が自己の機能チェックを行って出力した自動復帰許可信号を受信する。すなわち、異常が発生した際に中央処理装置が自ら機能チェックを行い問題がなければ中央処理装置を自動復帰させることができる。すなわち、フェールセーフを保持したうえでの自動化となる。さらに、カウンター値を初期化してシステムを自動復帰させることで、新たな異常の発生に迅速に対応できる。

また、システム復帰方法は、中央処理装置からの出力が異常である場合において、カウンター値が１の場合には０と減じるステップと、中央処理装置が機能チェックを行って出力した自動復帰許可信号を受信するステップと、カウンター値を再度１に初期化してシステムを自動復帰させるステップと、を備えることが好ましい。すなわち、中央処理装置からの出力が異常である場合において、カウンター値が１の場合には、カウンター値が０に減じられるが、中央処理装置に自己の機能チェックを行わせ、中央処理装置が出力した自動復帰許可信号を受信したことでカウンター値を１に復帰させることができる。すなわち、中央処理装置からの異常な出力について軽微なエラーの場合には中央処理装置に自己の機能チェックを課して確認し、フェールセーフを保持することができる。

また、システム復帰方法は、中央処理装置からの出力が異常である場合において、カウンター値が０の場合には中央処理装置に対してシステムのリセット命令を出力しない場合にシステムの出力を停止させるステップを備えることが好ましい。これにより、カウンター値が０のままであるような、例えば再現性を有するなどの重大なエラーについては、システムの出力を停止させて原因を究明するという対応によりフェールセーフを保持することができる。

以上のように、本発明に係るシステム復帰回路及びシステム復帰方法によれば、システムの自動復帰のリセットを、フェールセーフを保持したうえで自動化するシステム復帰回路及びシステム復帰方法を提供することができる。

本発明に係るシステム復帰回路であって、中央処理装置の異常検出時の自動復帰回路及びフェールセーフ中央処理装置の構成について示すブロック図である。 本発明に係るシステム復帰回路であって、中央処理装置のリセット時の自動復帰回路及びフェールセーフ中央処理装置の構成について示すブロック図である。 軽微なエラーの場合のリセットのカウント方法及び命令の流れを示す一つの実施例を示す説明図である。 重大なエラーの場合のリセットのカウント方法及び命令の流れを示す一つの実施例を示す説明図である。 本発明に係るシステム復帰方法のうち、フェールセーフ照合回路の出力から異常を検出したシステム復帰回路の対応方法を示すフローチャートである。 本発明に係るシステム復帰方法のうち、フェールセーフ中央処理装置の異常検出時においてシステム復帰回路を用いたリセット方法を示すフローチャートである。 従来のシステム復帰回路の構成を示すブロック図である。

（システム復帰回路の構成）
以下に、図面を用いて本発明に係るシステム復帰回路１の実施形態につき、詳細に説明する。図１に、本発明に係るシステム復帰回路１であって、中央処理装置３の異常検出時の自動復帰回路２及びフェールセーフ中央処理装置（ＦＳ−ＣＰＵ）３の構成についてブロック図で示す。また、図２に、本発明に係るシステム復帰回路１であって、中央処理装置３のリセット時の自動復帰回路２及びフェールセーフ中央処理装置３の構成についてブロック図で示す。

図１及び図２に示すように、システム復帰回路１は、フェールセーフ中央処理装置３、自動復帰回路２、リセット回路４、及びＤＯ回路５から構成される。本実施形態では、フェールセーフ中央処理装置３は、２台のバス同期式であるＣＰＵ（Ａ系）８及びＣＰＵ（Ｂ系）９、２台のＣＰＵ（Ａ系）８及びＣＰＵ（Ｂ系）９からの出力を照合するフェールセーフ照合回路１０、及びＣＰＵ機能照査部１２から構成される。フェールセーフ照合回路１０は、照合した結果に、例えば、想定された以上のノイズ混触が生じた場合に異常であることを示す信号を自動復帰回路２の出力監視部７に出力する。このフェールセーフ照合回路１０から発信される信号は、照合結果が正常な場合には交番信号となり、異常な場合にはＨレベル（またはＬレベル）に固定される。なお、フェールセーフ照合回路１０は、振り子照合回路であっても良い。この危険側の誤出がない振り子照合回路の出力を自動復帰許可信号として用いることで、フェールセーフ中央処理装置３が正常な場合にだけカウンター値を初期化することになり、フェールセーフを保持することができる。

図１に示すように、自動復帰回路２は、フェールセーフ中央処理装置３からの出力を監視する出力監視部７と、リセットをカウントするカウント部６を備える。そして、中央処理装置３の異常発生時にリセット命令をリセット回路４に出力する。出力監視部７は、フェールセーフ中央処理装置３のフェールセーフ照合回路１０からＨレベル（またはＬレベル）の信号を受信すると、フェールセーフ中央処理装置３からの出力が異常であることを検知する。本実施形態では、カウント部６は、初期値としてＮ＝１のカウンター値を有し、自動復帰回路２がリセット回路４にリセット命令を出力するとカウンター値を１つ減じてＮ＝０とする。従って、本実施形態では、カウンター値は、Ｎ＝０又はＮ＝１のいずれかの値であるが、このカウンター値（Ｎ）はこれらの値に限らない。また、自動復帰回路２からだけではなく遠隔リセットスイッチ１１から手動によりリセット回路４にリセット命令を発信しても良い。

出力監視部７がフェールセーフ照合回路１０からの出力が異常であると検知した場合であり、その際のカウンター値が１である場合には、自動復帰回路２は、リセット回路４に対してリセット命令１３を出力する。そして、自動復帰回路２からリセット命令１３を受信したリセット回路４は、フェールセーフ中央処理装置３に対してシステムリセット命令１４を出力する。このシステムリセット命令１４が出力されると、自動復帰回路２は、カウント部６に対してカウンター値を０に減じさせる。

図１に示すように、リセット回路４からシステムリセット命令１４を受信したフェールセーフ中央処理装置３は、図２に示すように、ＣＰＵ機能照査部１２に自己の機能チェックを行わせる。具体的には、フェールセーフ中央処理装置３の電源をＯＮとし、まずオペレーション・システムの診断を行う。そして、ＣＰＵ機能照査部１２にシステム・チェックを行わせる。このシステム・チェックによりＮ．Ｇ．が判明すると異常検出となる。フェールセーフ中央処理装置３は、システム・チェックの結果に問題がなければＤＯ回路５に対して自動復帰許可信号１５を出力する。自動復帰許可信号１５を受信したＤＯ回路５は、自動復帰回路２に対して自動復帰回路初期化信号１６を発信する。この自動復帰回路初期化信号１６は、“Ｈ”が「初期化開始」、“Ｌ”が「初期化解除」である。初期化開始の命令を受信した自動復帰回路２は、カウント部６にカウンター値を１から０に初期化させる。自動復帰回路２は、初期化中は自動復帰機能は無効であるが、初期化解除の指令を受信して初期化を解除すると自動復帰機能が有効となる。この初期化機能を有効にすることでシステムが自動復帰する。

出力監視部７がフェールセーフ中央処理装置３からの出力が異常であると検知した場合であり、その際のカウンター値が０の場合には、自動復帰回路２は、リセット回路４に対してリセット命令１３を出力しない。従って、リセット回路４からフェールセーフ中央処理装置３に対してシステムリセット命令１４を出力しない。そして、フェールセーフ中央処理装置３に対してシステムの出力を停止させる。これにより、カウンター値が０のままとなり、異常の原因が究明されるまでＮ＝１には復帰しない。このように、例えば、再現性を有するなどの重大なエラーについては、システムの出力を停止させて原因を究明するという対応によりフェールセーフを保持することができる。

図３に、軽微なエラーの場合のカウンター値のカウント方法及び命令の流れを一つの実施例を示す。カウント部６のカウンター値は、初期値としてＮ＝１に設定されている。フェールセーフ照合回路１０から発信された異常な出力を受信した出力監視部７は、リセット回路４に「リセット命令１３」を発信してカウント部６のカウンター値をＮ＝０にする。リセット回路４は、フェールセーフ中央処理装置３に対して「システムリセット命令１４」を発信する。そして、自己の機能チェックを行ったフェールセーフ中央処理装置３は、ＤＯ回路５に対して「自動復帰許可信号１５」を発信する。それを受信したＤＯ回路５は、自動復帰回路２に対して「自動復帰回路初期化信号１６」を発信し、カウンター値をＮ＝１に復帰させる。

図４に、重大なエラーの場合のカウンター値のカウント方法及び命令の流れを一つの実施例を示す。カウント部６のカウンター値は、初期値としてＮ＝１に設定されている。フェールセーフ照合回路１０から発信された異常な出力を受信した出力監視部７は、リセット回路４に「リセット命令１３」を発信してカウント部６のカウンター値をＮ＝０にする。例えば、この「リセット命令１３」が実施される前に、同様な異常が発生するなどの事態が発生する可能性がある。この場合、異常な信号を連続して受信した出力監視部７は、カウンター値がＮ＝０となっているため、この異常を再現性のある重大なエラーと判断し、フェールセーフ中央処理装置３に対してシステムダウン命令１７を発信する。なお、図４では、出力監視部７が連続して異常信号を受けるため、２個の出力監視部７を記載している。

（システム復帰方法）
図５に、本発明に係るシステム復帰方法のうち、フェールセーフ照合回路１０の出力から異常を検出した自動復帰回路２の対応方法をフローチャートで示す。各フローは、符号Ｓ１〜Ｓ４，４’で示す。

まず、フェールセーフ中央処理装置３から異常な出力を受信する（Ｓ１）。次に、カウンター値（Ｎ）が“１”であるか“０”であるかが判断される（Ｓ２）。Ｎ＝１の場合には、フェールセーフ中央処理装置３にリセット命令１３を出力する（Ｓ３）。そして、カウンター値を”１”から“０”に減じる（Ｓ４）。これにより、カウンター値が初期化されてシステムが自動復帰する。

一方、Ｎ＝０の場合には、カウンター値を“０”のままとして（Ｓ３’）、フェールセーフ中央処理装置３にリセット命令を出力しない（Ｓ４’）。これにより、システムを停止してその異常の原因を究明し、その対策を十分に講じた後にシステム復帰が計られる。

図６に、本発明に係るシステム復帰方法のうち、フェールセーフ中央処理装置３の異常検出時において自動復帰回路２を用いたリセット方法をフローチャートで示す。各フローは、符号Ｓ１〜Ｓ１１で示す。

システムリセット命令１４を受信したフェールセーフ中央処理装置３は、まず、電源をＯＮにして、オペレーション・システムの確認を行う（Ｓ１）。そして、診断結果に問題がある場合は「異常を検出した」こととなり再度診断を行う（Ｓ２）。診断結果に問題がない場合は、自動復帰回路２に対して自動復帰許可信号１５を発信する（Ｓ３）。この指令を受けて自動復帰回路２はカウンター値をＮ＝１に復帰させる（Ｓ４）。次に、フェールセーフ中央処理装置３は、システム・チェックを行う（Ｓ５）。システム・チュックによりフェールセーフ中央処理装置３に問題がなければ（Ｓ６）、フェールセーフ中央処理装置３システムは正常に動作する、と判断する（Ｓ７）。問題があれば、エラーログを記憶部などに書き込み（Ｓ８）、システムを再起動させる（Ｓ９）。ここで、カウンター値が０の場合にはシステムダウンさせ（Ｓ１１）、カウンター値が１の場合にはＳ２に戻る。

以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさ、及び配置関係については、本発明が理解、実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って、本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。

１，３０ システム復帰回路、２ 自動復帰回路、３，３３ フェールセーフ中央処理装置（ＦＳ-ＣＰＵ）、４，３４ リセット回路、５，３５ ＤＯ回路、６ カウント部、７ 出力監視部、８，３８ ＣＰＵ（Ａ系）、９，３９ ＣＰＵ（Ｂ系）、１０，４０ フェールセーフ照合回路、１１ 遠隔リセットスイッチ、１２ ＣＰＵ機能照査部、１３ リセット命令、１４，４４ システムリセット命令、１５ 自動復帰許可信号、１６ 自動復帰回路初期化信号、１７ システムダウン命令、３６ 手動復帰スイッチ、３７ リセットカウンター設定回路。

Claims (4)

1. 中央処理装置の出力を監視する出力監視部は、異常信号が発生するたびにリセット命令を出力してカウンター値を許容可能な回数に初期設定し、異常発生毎に前記カウンター値を減ずるように設定して前記カウンター値が０になると前記中央処理装置に自己の機能チェックを行わせ、問題がなければシステムを自動復帰させて前記初期設定のカウンター値に戻し、
   前記カウンター値が０の場合に、前記異常信号と同様な信号を受信した場合は、システムの異常処理をする、システム復帰回路。
2. 請求項１に記載のシステム復帰回路であって、中央処理装置は、複数のＣＰＵの出力を照合する照合回路を備え、前記出力監視部は、前記照合回路からの出力を監視することを特徴とするシステム復帰回路。
3. 請求項１又は２に記載のシステム復帰回路であって、前記照合回路は、振り子照合回路であることを特徴とするシステム復帰回路。
4. 異常信号が発生するたびにリセット命令を出力し、カウンター値を許容可能な回数に初期設定し、異常発生毎に前記カウンター値を減ずるように設定し、前記カウンター値が０になると前記中央処理装置に自己の機能チェックを行わせ、問題がなければ前記システムを自動復帰させて初期設定のカウンター値に戻すステップと、
   前記カウンター値が０の場合に、前記異常信号と同様な信号を受信した場合は、前記システムの異常処理をするステップと、を備えることを特徴とするシステム復帰方法。
   
   

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