一種全電子安全計算機聯鎖系統技術方案

本發明專利技術公開了一種全電子安全計算機聯鎖系統，包括鐵路專用安全計算機、聯鎖機、控顯機和電子執行單元子系統，前者包括作為主機和備機的兩臺安全計算機，安全計算機包括CPU板和多個通信板；CPU板的第一、第二CPU模塊之間的數據傳遞及同步通過雙口RAM和中斷操作完成，CPU板和同一系當中的通信板之間通過雙口RAM和中斷操作交換數據。系統運行期間，第一、第二CPU模塊輸出用于驅動總控繼電器的控制信號，總控繼電器的常開觸點用于控制所有通信板的板載安全繼電器的動作電源。通過本發明專利技術的工作方法，該鐵路專用安全計算機可實現二乘二取二架構平臺的功能安全性，并實現本系和雙系的短周期任務級同步，可在故障情況下無縫切換。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及通信
，尤其涉及一種全電子安全計算機聯鎖系統的鐵路專用安全計算機。
技術介紹
近些年來，隨著運輸市場競爭的日趨激烈，各國鐵路為實現提速、高速和重載運輸，積極采用新技術，大幅度提高了通信信號設備的現代化水平，新技術不斷涌現?；谲浖芷谕交蛴布r鐘同步的，具有“三取二”或“二乘二取二”冗余結構形式的安全計算機，由于其高安全性和高可靠性在鐵路信號控制領域得到了廣泛的應用。圖I是鐵路信號控制系統的經典架構，安全計算機工作在聯鎖運算層，是信號控制系統的核心運算設備。歐洲國家的信號控制設備遵循統一的技術標準，該標準采用基于風險管理的系統保障方法，通過定量和定性技術手段證明系統的安全性和可靠性，其三重冗余的信號控制系統在全球范圍內受到了廣泛認可和推廣應用。日本的鐵路信號控制系統由于其出眾的抗災性，也備受關注，我國正線鐵路應用的絕大多數設備是從日本引進的二乘二取二冗余系統。但是，日本的鐵路信號控制系統標準沒有類似于歐洲鐵路標準的嚴格理論根據， 需要通過大量的試驗、測試來證明系統的安全性。雖然歐洲和日本的信號系統執行的技術標準不一樣，但是為了提高設備安全性，它們不約而同的采用了鐵路專用安全計算機作為信號控制系統的核心運算設備。安全是鐵路運輸永恒的主題，我國經濟在近二十年中快速發展，鐵路運輸為了適應經濟的發展速度，通過各種方式提高運量，不斷提速，我國十一五和十二五規劃都做了大量投入，但這期間也發生了多次安全事故，引起了全社會對鐵路安全的反思。應用成熟的技術和安全機制，不斷提高信號設備的安全性，特別是核心安全平臺的安全性是經濟建設和社會發展必然的需求。我國鐵路雖然取得了長足的發展，但是面臨缺乏核心技術，特別是安全平臺核心技術的窘境?，F在歐洲鐵路標準和安全評估機制作為世界通用標準受到認可， 這也是我國鐵路發展核心技術的契機。
技術實現思路
本專利技術的目的在于解決我國鐵路信號控制核心運算設備發展落后的現狀，提供一種具有針對性設計的鐵路專用安全計算機的全電子安全計算機聯鎖系統。本專利技術采用的技術方案為一種全電子安全計算機聯鎖系統，包括聯鎖機、控顯機、鐵路專用安全計算機和電子執行單元子系統，所述鐵路專用安全計算機包括兩臺安全計算機，分別作為主機和備機，所述安全計算機包括CPU板，以及至少包括雙系切換通信板、雙系通信板、與電子執行單元子系統進行通信的電子單元通信板和與控顯機進行通信的控顯機通信板在內的多個通信板；所述CPU板包括由不同電源模塊供電的第一、第二 CPU模塊,第一、第二 CPU模塊間的數據傳遞及同步通過二者所在的雙口 RAM和內部中斷操作完成，所述通信板包括第一、第二通信控制器，第一 CPU模塊所在的第一雙口 RAM和第二 CPU模塊所在的第二雙口 RAM,以及第一通信控制器所在的第一通信雙口 RAM和第二通信控制器所在的第二通信雙口 RAM均掛在背板總線上；CPU板和通信板之間通過各自所在的雙口 RAM和板間中斷操作交換數據，當CPU 板向作為接收方的通信板輸出一類數據時，第一 CPU模塊將所述一類數據通過背板總線直接寫入作為接收方的通信板的第一、第二通信控制器所在的第一、第二通信雙口 RAM中，同時，第一 CPU模塊通知作為接收方的通信板的第一和第二通信控制器已發送所述一類數據；第二 CPU模塊將所述一類數據通過背板總線直接寫入作為接收方的通信板的第一、第二通信控制器所在的第一、第二通信雙口 RAM中，同時，第二 CPU模塊通知作為接收方的通信板的第一和第二通信控制器已發送所述一類數據；當一作為發送方的通信板的第一通信控制器收到二類數據后，直接將二類數據通過背板總線寫入第一、第二 CPU模塊所在的第一第二雙口 RAM中，之后向第一、第二 CPU模塊觸發數據到達的板間中斷；當一作為發送方的通信板的第二通信控制器收到二類數據后，直接將二類數據通過背板總線寫入第一、第二 CPU模塊所在的第一、第二雙口 RAM中，之后向第一、第二 CPU模塊觸發數據到達的板間中斷；系統運行期間，第一、第二 CPU模塊輸出用于驅動總控繼電器的控制信號,使總控繼電器在第一及/或第二 CPU模塊出現故障的情況下失電；所述總控繼電器的常開觸點用于控制所有通信板的板載安全繼電器的動作電源，當CPU板正常時，總控繼電器的常開觸點通過背板總線輸出驅動所有通信板的板載繼電器得電的工作電壓，當CPU板出現異常時，總控繼電器的常開觸點切斷電源輸出，使所有通信板的板載繼電器失電，切斷各通信板的輸出；主機和備機分別通過各自的雙系切換通信板接收聯鎖機下發的主備切換信息，以實現主機與備機間的切換；主機和備機通過各自的雙系通信板實現二者之間的同步通信，以在接收到主備切換信息時實現故障情況下的無縫切換，主機和備機的雙系通信板之間采用雙冗余的邏輯或通信方式；主機和備機的電子單元通信板與電子執行單元子系統之間采用雙冗余的邏輯或通信方式；主機和備機的控顯機通信板與控顯機之間采用雙冗余的邏輯或通信方式。本專利技術的有益效果為I.實現了二乘二取二架構平臺的功能安全性，具體為二乘二取二系統架構經理論計算具備很高的安全性和可靠性；該架構由兩臺二取二安全計算機構成熱備關系，實現故障情況下的主備切換，另外，安全計算機實現了單機內雙CPU和雙機之間的安全同步運行，具備故障-安全功能，做到了安全平臺自身功能的安全。2.實現了本系和雙系的短周期任務級同步，可在故障情況下無縫切換，具體為單機中雙CPU做到短周期任務級同步運行，雙系之間四個CPU做到了周期任務同步，主機和備機保持同周期同步運行，可實現故障情況下的無縫切換。附圖說明圖I示出了鐵路信號控制系統的經典架構；圖2為根據本專利技術的鐵路專用安全計算機的一種實施構架；圖3為圖I中CPU板的結構示意圖4為圖I中通信板的結構示意圖。具體實施方式本專利技術的全電子安全計算機聯鎖系統包括聯鎖機、控顯機、如圖2所示的鐵路專用安全計算機和電子執行單元子系統。本專利技術涉及的鐵路專用安全計算機包括兩臺安全計算機，分別作為主機和備機，二者為熱備關系，該安全計算機包括CPU板和至少包括雙系切換通信板、雙系通信板、電子單元通信板和控顯機通信板在內的多個通信板，另外，該安全計算機還可包括至少一個擴展通信板，用于實現兩臺安全計算機與外系統間的通信，在本實施例中，該安全計算機包括三個擴展通信板，分別為第一、第二和第三擴展通信板，三者通過外系統通信網絡與外系統進行通信。如圖3所示，CPU板包括第一第二 CPU模塊A、B，第一、第二 CPU模塊間的數據傳遞及同步通過二者所在的雙口 RAM (即第一第二 CPU模塊均可以對其進行隨機性訪問的SRAM 存儲器)和內部中斷操作完成。該CPU板包括由不同電源模塊供電的第一、第二 CPU模塊， 以避免共模故障。如圖4所示，該通信板包括第一、第二通信控制器2A、2B，第一 CPU模塊A 所在的第一雙口 RAMl和第二 CPU模塊B所在的第二雙口 RAM2，以及第一通信控制器2A所在的第一通信雙口 RAM3和第二通信控制器2B所在的第二通信雙口 RAM4均掛在背板總線上，即CPU板與通信板之間通過雙口 RAM和中斷操作，經由背板總線進行數據交換。在以上平臺的基礎上，本專利技術的鐵路專用安全計算機的工作方法為CPU板和通信板之間通過本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種全電子安全計算機聯鎖系統，其特征在于：包括聯鎖機、控顯機、鐵路專用安全計算機和電子執行單元子系統，所述鐵路專用安全計算機包括兩臺安全計算機，分別作為主機和備機，所述安全計算機包括CPU板，以及至少包括雙系切換通信板、雙系通信板、與電子執行單元子系統進行通信的電子單元通信板和與控顯機進行通信的控顯機通信板在內的多個通信板；所述CPU板包括由不同電源模塊供電的第一、第二CPU模塊，第一第二CPU模塊間的數據傳遞及同步通過二者所在的雙口RAM和內部中斷操作完成，所述通信板包括第一、第二通信控制器，第一CPU模塊所在的第一雙口RAM和第二CPU模塊所在的第二雙口RAM，以及第一通信控制器所在的第一通信雙口RAM和第二通信控制器所在的第二通信雙口RAM均掛在背板總線上；CPU板和通信板之間通過各自所在的雙口RAM和板間中斷操作交換數據，當CPU板向作為接收方的通信板輸出一類數據時，第一CPU模塊將所述一類數據通過背板總線直接寫入作為接收方的通信板的第一、第二通信控制器所在的第一、第二通信雙口RAM中，同時，第一CPU模塊通知作為接收方的通信板的第一和第二通信控制器已發送所述一類數據；第二CPU模塊將所述一類數據通過背板總線直接寫入作為接收方的通信板的第一、第二通信控制器所在的第一、第二通信雙口RAM中，同時，第二CPU模塊通知作為接收方的通信板的第一和第二通信控制器已發送所述一類數據；當一作為發送方的通信板的第一通信控制器收到二類數據后，直接將二類數據通過背板總線寫入第一、第二CPU模塊所在的第一、第二雙口RAM中，之后向第一、第二CPU模塊觸發數據到達的板間中斷；當一作為發送方的通信板的第二通信控制器收到二類數據后，直接將二類數據通過背板總線寫入第一、第二CPU模塊所在的第一、第二雙口RAM中，之后向第一、第二CPU模塊觸發數據到達的板間中斷；系統運行期間，第一、第二CPU模塊輸出用于驅動總控繼電器的控制信號，使總控繼電器在第一及/或第二CPU模塊出現故障的情況下失電；所述總控繼電器的常開觸點用于控制所有通信板的板載安全繼電器的動作電源，當CPU板正常時，總控繼電器的常開觸點通過背板總線輸出驅動所有通信板的板載繼電器得電的工作電壓，當CPU板出現異常時，總控繼電器的常開觸點切斷電源輸出，使所有通信板的板載繼電器失電，切斷各通信板的輸出；主機和備機分別通過各自的雙系切換通信板接收聯鎖機下發的主備切換信息，以實現主機與備機間的切換；主機和備機通過各自的雙系通信板實現二者之間的同步通信，以在接收到主備切換信息時實現故障情況下的無縫切換，主機和備機的雙系通信板之間采用雙冗余的邏輯或通信方式；主機和備機的電子單元通信板與電子執行單元子系統之間采用雙冗余的邏輯或通信方式；主機和備機的控顯機通信板與控顯機之間采用雙冗余的邏輯或通信方式。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王鎖平，陳真，葉輝，徐志豪，王建強，汪柏壽，王瑞芝，
申請(專利權)人：上海亨鈞科技有限公司，
類型：發明
國別省市：