WO2019091074A1 - 一种leu处理板 - Google Patents

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陈�光
丁欢
王国英
杨光伦
郑桂燕
孙国营
张生文
付立民
李智宇
刘贞
叶峰
侯石岩
袁栩
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北京全路通信信号研究设计院集团有限公司
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Abstract

一种 LEU 处理板，包括安全部分和非安全部分，安全部分包括两个安全处理模块，采用二取二结构；非安全部分包括通信处理模块；所述安全部分与非安全部分通过第一隔离部件实现连接。本公开的 LEU 处理板，能够更好地满足高铁系统的信号传输处理要求。

Description

一种LEU处理板
本申请要求于2017年11月10日递交的中国专利申请第201711108008.X号的优先权，在此全文引用上述中国专利申请公开的内容以作为本申请的一部分。
技术领域
本公开属于铁路信号技术领域，特别涉及一种LEU处理板。
背景技术
应答传输系统(Balise Transmission Subsystem,BTS)是一种基于点式信息传输的安全传输系统，实现道旁设备或地面设备与车载设备之间的安全信息传输。应答器传输系统包括应答器传输模块(BTM)及车载天线单元(AU)、有源应答器(Controlled Balise)和无源应答器(FixedBalise)、地面电子单元(LEU)三个基本组成部分。
安装在轨道中央的应答器自身不需要外加电源，在列车运行期间，BTM通过天线单元AU不断向地面辐射能量，应答器接收到天线单元辐射的功率而工作，将内部的编码信息或地面电子单元(LEU)的编码信息(仅限有源应答器)发送给车载天线AU，车载天线将接收到的上行链路信号传输给BTM，BTM将接收到的数据发送给车载控制核心。
应答器传输系统能够提供的数据信息包括信号数据、控制数据、位置及地理信息、列车目标运行信息、进路信息、线路速度和临时限速等。
地面电子单元LEU设备主要功能是根据接口S外部输入状态(例如，串行输入、继电器接点状态或电流状态等)，选择适当的报文；或提取接口S通信数据中的报文，通过接口C向有源应答器发送。
如图1所示的LEU设备结构示意图中，LEU设备包括采集模块、处理模块、输出模块、切换模块、监测模块、采集模块、以及通信接口和供电接口等。其中：
LEU设备安全采集、采集自检功能分配在采集模块中，接口S通信数据处理、报文选择、设备自检等相关功能分配在处理板模块。处理模块架构设计为二取二2oo2故障-安全原则结构。
输出模块负责将处理板发来的传输报文进行DPBL编码，并转化为符合接口C指标要求的信号向有源应答器发送。
切换模块采用继电逻辑，负责在LEU冗余使用时选择两路冗余C接口信号的最终输出。
监测模块监测并记录LEU运行过程中的各项运行状态数据。
通信接口从列控中心联锁接收报文信息，供电接口利用供电系统提供的24V电源向LEU设备供电。
现有技术中，针对LEU处理板的设计没有从安全角度充分考虑信号的安全隔离传输，或通信信息处理方案复杂，导致处理板的信号处理无法更好地满足现在高铁系统的要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本公开提出了一种LEU处理板，从安全、非安全角度出发，通过隔离设计方式，对LEU处理板进行整体优化。
为此，本公开提出了一种LEU处理板，其特征在于，
所述LEU处理板包括安全部分和非安全部分，其中，
安全部分包括两个安全处理模块，采用二取二结构；
非安全部分包括通信处理模块；
所述安全部分与非安全部分通过第一隔离部件实现连接。
进一步地，所述两个安全处理模块通过第二隔离部件实现连接。
进一步地，所述安全部分的每个安全处理模块包括FPGA和CPU，所述CPU通过通信线与所述FPGA实现连接。
进一步地，所述安全部分的两个FPGA通过所述第二隔离部件实现连接。
进一步地，所述非安全部分还包括转换CPU部件。
进一步地，所述安全部分和非安全部分通过冗余总线实现通信连接。
进一步地，所述处理板还包括防护滤波模块、电压转换模块。
本公开LEU处理板，从安全和非安全角度出发采用了隔离设计的方式，更好地满足高铁系统的信号传输处理要求。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，对于本领域普 通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据现有技术中LEU处理板的结构示意框图；；
图2示出了根据本公开实施例的LEU处理板基本结构示意图；
图3示出了根据本公开实施例的简化的LEU处理板功能结构示意图；
图4示出了根据本公开实施例的简化的LEU处理板简化示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
如图2所示，本公开实施例的LEU处理板包括两个处理板FPGA(如图所示的处理器F1和处理器F2)、两个处理器CPU(如图所示的处理器A1和处理器A2)、两个看门狗。所述LEU处理板还包括防护滤波模块、电压转换模块。
其中，所述两个处理板FPGA通过隔离1部件的通信线进行数据交互，处理板FPGA与CPU之间通过总线及一个或多个IO信号线进行数据交互，如图所示，处理板FPGA1与CPU1之间通过总线及一个或多个IO信号线进行数据交互；处理板FPGA2与CPU2之间同样通过总线及一个或多个IO信号线进行数据交互。处理器A1和处理器A2均可以通过各自的看门狗实现对CPU内部程序执行的顺利进行。
各个处理板FPGA通过相应的通信线与外部切换板、采集板FPGA、输出板、监测板以及母板等其他板卡实现连接。处理板FPGA1和处理板FPGA2的输出信号进行合并后输出到其他板卡上，例如输出到输出板上。
CPU1和CPU2(分别如图2中所示的处理器A1和处理器A2)通过通信总线IO并经隔离2部件后，通过CAN总线并经转换CPU(如图2所示的处理器B1和处理器B2)后与外部串行接口连接。同时，监测板实现对CPU1和CPU2的监测。
外部电源通过防护滤波模块后，并经过电压转换模块的转换后， 向板内提供所需电压。通过防护滤波模块的电压也可向其他板卡提供。
本公开实施例的LEU处理板主要完成以下功能：
1)向采集模块发送采集命令；接收采集板回送的采集结果；
2)按照安全协议，通过串行通信接口，获取外部设备发送的报文数据；
3)根据外部状态，选择外部输入的报文或内部存储的报文作为待发送报文；
4)对外部输入、待发送报文进行双CPU表决，目的在于保证两个独立的CPU都有相同的决定，一旦二者决定不一致，那么认为不可信，此时应该执行更安全的操作。表决通过后进行安全处理发送至输出模块；
5)对外部输入电源进行防护整理，为自身及其他模块提供工作电源；
6)设备自检、温度监控、运行日志报告等。
实施例中LEU板分为安全部分和非安全部分，如图3所示，安全部分包括安全处理1模块和安全处理2模块，分别对应于图2中的处理板FPGA1和CPU1、处理板FPGA2和CPU2。安全部分主要包括处理板FPGA和CPU、FPGA和CPU之间的连接线路及其周围电路，例如看门狗等；非安全部分主要包括隔离部件、转换CPU部件、防护滤波部件、电压转换部件等。
如图3所示，LEU处理板安全部分采用二取二故障安全结构。单路安全部分主要由一个CPU和一个FPGA组成，两者通过总线IO及若干通信线连接。两路FPGA间通过隔离的通信线进行数据交互。
安全部分两通道的电路完全一样，下面针对一通道的CPU和FPGA电路进行说明。
两通道之间的通信通过FPGA内部实现的逻辑进行，包含同步线和通信线，用于两通道间的同步和数据交换。为了保证两通道之间的独立性，所有信号通过隔离器件，隔离后进行连接。隔离器件支持所需通信速率，满足两系交互数据的时间要求；隔离电压满足标准电气隔离要求。
进一步地，如图4所示，安全与非安全功能电路之间通过两条冗余的CAN总线进行通信：处理器A1和处理器A2通过两条CAN总线CAN1和CAN2与处理器B1、处理器B2通信。处理器A1、处理 器A2与处理器B1处理器B2之间的信号传输先通过隔离器件2隔离后，再通过接口芯片传输到处理器B1和处理器B2中。同理，处理器B1、处理器B2的数据通过接口芯片后再经过隔离器件2发送到处理器A1和/或处理器A2中。处理器A1、处理器A2分别与处理器F1、处理器F2通信连接。处理器F1和处理器F2之间也通过隔离器件1实现连接。这种连接方式采用了隔离器件和冗余设置方式，实现了信号的隔离传输，并实现了容灾功能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

  1. 一种LEU处理板，包括安全部分和非安全部分，其中，
    安全部分包括两个安全处理模块，采用二取二结构；
    非安全部分包括通信处理模块；
    所述安全部分与非安全部分通过第一隔离部件实现连接。
  2. 根据权利要求1所述的LEU处理板，其中，
    所述两个安全处理模块通过第二隔离部件实现连接。
  3. 根据权利要求1或2所述的LEU处理板，其中，
    所述安全部分的每个安全处理模块包括FPGA和CPU，所述CPU通过通信线与所述FPGA实现连接。
  4. 根据权利要求1-3任一所述的LEU处理板FPGA，其中，
    所述安全部分的两个FPGA通过所述第二隔离部件实现连接。
  5. 根据权利要求1-4任一所述的LEU处理板，其中，
    所述非安全部分还包括转换CPU部件。
  6. 根据权利要求1-5任一所述的LEU处理板，其中，
    所述安全部分和非安全部分通过冗余总线实现通信连接。
  7. 根据权利要求1-6任一所述的LEU处理板，其中，
    所述处理板还包括防护滤波模块、电压转换模块。
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