專利名稱：采用2x2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路信號(hào)系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是一種采用2X2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
計(jì)軸系統(tǒng)是鐵路信號(hào)領(lǐng)域用于區(qū)段/區(qū)間有車占用檢査的信號(hào)設(shè)備，該設(shè) 備為鐵路信號(hào)控制的關(guān)鍵設(shè)備，可用于區(qū)間有車占用檢査，站內(nèi)區(qū)段有車占 用檢査等。
在鐵路信號(hào)領(lǐng)域，熱備的安全信號(hào)系統(tǒng)分為2X2取2結(jié)構(gòu)、雙機(jī)熱備(2X2) 結(jié)構(gòu)、3取2結(jié)構(gòu)、單機(jī)工作等幾種系統(tǒng)架構(gòu)。對于高安全要求的系統(tǒng)，比如 計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、CTC (列車集中控制)系統(tǒng)等影響行車安全的設(shè)備大體多采 用2X2取2結(jié)構(gòu)，其他的次等安全系統(tǒng)，如TDCS (列車指揮調(diào)度管理系統(tǒng))、 微機(jī)監(jiān)測等設(shè)備多采用雙機(jī)熱備(2X2)結(jié)構(gòu)。在地方鐵路，還有采用3取2 作為安全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)。但是由于計(jì)軸設(shè)備應(yīng)用較早，因此計(jì)軸 系統(tǒng)還沒有引入2X2取2的架構(gòu)。
2X2系統(tǒng)架構(gòu)是指單個(gè)CPU或者多個(gè)CPU組成的兩個(gè)主控機(jī)互為熱備主從關(guān) 系。 一般情況下主機(jī)的工作輸出作為整個(gè)系統(tǒng)的控制，備機(jī)獨(dú)立工作，發(fā)現(xiàn)和 主機(jī)不一致時(shí)跟從主機(jī)的狀態(tài)，隨時(shí)準(zhǔn)備切換為主機(jī)，備機(jī)的輸出只作為心跳 信息檢查通道狀態(tài)，不作為控制依據(jù)。主備機(jī)切換時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的對外輸出應(yīng)該 沒有任何變化，實(shí)現(xiàn)切換的無縫倒機(jī)。
2取2是為了防止控制系統(tǒng)中的共模錯(cuò)誤。安全控制系統(tǒng)對同一輸入來源的
數(shù)據(jù)分別由2個(gè)CPU進(jìn)行計(jì)算，并把計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。
2取2比較分為前端比較和后端比較。前端比較是2個(gè)CPU在主控板上通過通 信進(jìn)行比較，如果比較不一致導(dǎo)向安全處理；后端比較是計(jì)算完畢后，各自把 輸出結(jié)果發(fā)送到執(zhí)行結(jié)構(gòu)(對于計(jì)軸系統(tǒng)是DOB板)，再由DOB進(jìn)行比較。前端 比較可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，并判斷當(dāng)前主機(jī)是否正常，是否需要切換和同歩；后 端比較則可以防止前端比較一致后，由于傳輸通道的錯(cuò)誤造成輸出結(jié)果錯(cuò)誤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明將2X2取2的系統(tǒng)架構(gòu)引入到計(jì)軸系統(tǒng)中，開發(fā)一種基于2X2取2 的計(jì)軸系統(tǒng)，該系統(tǒng)的安全性和可靠性都高于目前在鐵路上應(yīng)用的已有的計(jì)軸 系統(tǒng)。
發(fā)明的技術(shù)方案是 一種采用2X2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)，由室外探測部分 通過計(jì)軸電纜與室內(nèi)測控部分連接構(gòu)成，其特征是，
所述室外探測部分包括在室外的每個(gè)計(jì)軸點(diǎn)的相同位置的兩根鋼軌上布 置的2對傳感器，并且每對傳感器接一個(gè)室外電子檢測單元(EAK);
所述室內(nèi)測控部分包括室內(nèi)機(jī)柜、室內(nèi)控顯機(jī)、室內(nèi)ACE (計(jì)軸器)層和 室內(nèi)DIO (輸入輸出模塊)層；室內(nèi)控顯機(jī)、室內(nèi)ACE層和室內(nèi)DIO層通過CAN 總線相互連接，室內(nèi)ACE層和室內(nèi)DIO層的部件置于室內(nèi)機(jī)柜中。
所述室外探測部分的每個(gè)電子檢測單元(EAK)通過計(jì)軸電纜與室內(nèi)ACE 層相連。
所述室內(nèi)機(jī)柜包括電源、UPS和防雷部件。
所述室內(nèi)ACE層的每個(gè)ACE帶8個(gè)濾波板LBB，每個(gè)LBB板對應(yīng)一個(gè)室外 電子檢測單元(EAK)。
所述室內(nèi)ACE層的每個(gè)ACE帶2個(gè)ZKB (主控板)板，形成冗余熱備結(jié)構(gòu)； 每個(gè)ZKB單板上由2個(gè)CPU形成2取2比較，2個(gè)CPU之間通過雙口 RAM實(shí)現(xiàn) 數(shù)據(jù)交互和比較，比較采用前端比較和后端比較同時(shí)進(jìn)行的原則；CPU板之間 通過C認(rèn)通信同步數(shù)據(jù)；ACE的背板上設(shè)置2個(gè)互鎖切換繼電器，從物理上保 證ZKB板之間不會(huì)出現(xiàn)雙主的情況。
所述控顯機(jī)采用雙機(jī)冗余結(jié)構(gòu)，雙機(jī)之間通過CAN總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步和主 備判斷；雙控顯機(jī)通過一個(gè)視頻、鼠標(biāo)切換器(KVM)，實(shí)現(xiàn)控顯機(jī)的主備手 動(dòng)切換；控顯機(jī)的主機(jī)發(fā)送清零命令給ACE主機(jī)，備機(jī)只發(fā)送心跳信息和接收 狀態(tài)信息。
所述室內(nèi)DI0層DI0板的熱備由2個(gè)完全一樣的DI0機(jī)籠構(gòu)成，每個(gè)DIO機(jī)籠 最大可配置10個(gè)采集板DIB或10個(gè)驅(qū)動(dòng)板DOB;兩個(gè)機(jī)籠之間形成對應(yīng)位置的熱 備，并受對應(yīng)的ACE主控板ZKB控制。
所述室內(nèi)DIO層DIO的輸入輸出采用雙采集和雙驅(qū)動(dòng)的方式。
所述CAN總線采用冗余總線方式，任何一路aN總線通信正常，系統(tǒng)通信即 為正常。
本發(fā)明的效果是2X2取2的計(jì)軸系統(tǒng)與傳統(tǒng)的計(jì)軸系統(tǒng)相比，當(dāng)一系故障 時(shí)，系統(tǒng)可無縫切換至另一系，保證了系統(tǒng)的可靠性工作。同時(shí)，系統(tǒng)的輸出 為2取2比較輸出，符合信號(hào)系統(tǒng)的安全輸出原則。


圖1是采用2X2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)室內(nèi)部分示意圖 圖2是采用2X2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)的整體架構(gòu)圖 圖3是采用2X2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)室內(nèi)部分配置圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是采用2X2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)室內(nèi)部分示意圖，室內(nèi)ACE層和DIO
層以及電源模塊置于機(jī)柜中。
由于每個(gè)ACE帶8個(gè)濾波板LBB，每個(gè)LBB板對應(yīng)一個(gè)室外電子檢測單 元(EAK)，因此可以將8個(gè)LBB，配置成兩兩一組，形成雙備冗余。如圖2 所示，這樣一個(gè)ACE里按雙備結(jié)構(gòu)一共可以對4個(gè)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)軸。常規(guī)計(jì)算時(shí)， 只要有一個(gè)LBB數(shù)據(jù)是有效的，該點(diǎn)計(jì)軸即可正常工作；在判斷正負(fù)l軸干 擾時(shí)，可以對兩個(gè)LBB的數(shù)據(jù)進(jìn)行2取2比較。
圖3是采用2X2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)室內(nèi)部分配置圖，圖3中每個(gè)ACE 帶2個(gè)ZKB板，形成冗余熱備結(jié)構(gòu)。CPU板之間通過CAN通信同步數(shù)據(jù)，ACE 的背板上設(shè)置2個(gè)互鎖切換繼電器，從物理上保證ZKB板之間不會(huì)出現(xiàn)雙主 的情況。每個(gè)ZKB單板上由2個(gè)CPU形成2取2比較，2個(gè)CPU之間通過雙 口 RAM實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和比較。比較采用前端比較和后端比較同時(shí)進(jìn)行的原貝IJ。 如果2個(gè)CPU對軸數(shù)和區(qū)段占用的判斷不一致，停止輸出DOB (驅(qū)動(dòng)板)命 令，并放棄切換繼電器的方波控制；備系(即另一塊ZKB單板上的2個(gè)CPU) 一直在獨(dú)立工作，并不斷和正常時(shí)的主系通信同步(只有當(dāng)主系兩個(gè)CPU工 作正常且比較一致后，數(shù)據(jù)才發(fā)送給備系同步)，當(dāng)備系在升級(jí)時(shí)間內(nèi)監(jiān)測到 沒有主系發(fā)送的"主系"命令，且本系正常，則輸出切換繼電器控制方波， 如果采集到切換繼電器吸起，則說明主系已經(jīng)放棄主控權(quán)，備系升級(jí)為主系。 如果主系不放權(quán)， 一直輸出方波，則備系始終無法搶主控權(quán)。如果主系死機(jī)， 輸出波形為平波，備系也能驅(qū)動(dòng)切換繼電器。
系統(tǒng)模塊之間的命令傳輸，如控顯主機(jī)和ACE之間的傳輸， 一般是按照 主一主傳輸?shù)姆绞竭M(jìn)行，再由主系同步至備系。
DIO (輸入輸出模塊)板的熱備由2個(gè)完全一樣的DIO機(jī)籠構(gòu)成，如圖3
所示，每個(gè)DIO機(jī)籠最大可配置10個(gè)采集板DIB或10個(gè)驅(qū)動(dòng)板D0B，驅(qū)動(dòng) 和采集板可以任意混合配置。兩個(gè)機(jī)籠之間形成對應(yīng)位置的熱備，并受對應(yīng) 的ACE主控板ZKB控制。由于繼電器具有2個(gè)線包和多組節(jié)點(diǎn)，DI0的輸入
輸出在本計(jì)軸系統(tǒng)中采用雙采集和雙驅(qū)動(dòng)的方式，采集同一個(gè)繼電器的兩組 節(jié)點(diǎn)的前后節(jié)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)繼電器的兩組線包，故DIO機(jī)籠無主備之分，同時(shí)采 集和同時(shí)輸出都是可置信的。如果DI0板的2個(gè)DI0機(jī)籠分別設(shè)為A (DIO) 和B (DIO)，那么DIO板與ACE主控板ZKB的CPU之間的命令傳輸，按照A
(DIO)-主系(CPU)、 A(DIO)-備系(CPU)、 B(DIO)-主系(CPU)、 B(DIO)-備 系(CPU)的交叉方式傳送給2個(gè)ZKB的CPU板。其中對于控制命令只有主系
(CPU) _A/B (DIO)的命令才能被執(zhí)行，備系(CPU)-A/B(DIO)命令只作為心
跳信息檢査通道狀態(tài)。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明 的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種采用2X2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)，由室外探測部分通過計(jì)軸電纜與室內(nèi)測控部分連接構(gòu)成，其特征是，所述室外探測部分包括在室外的每個(gè)計(jì)軸點(diǎn)的相同位置的兩根鋼軌上布置的2對傳感器，并且每對傳感器接一個(gè)室外電子檢測單元(EAK)；所述室內(nèi)測控部分包括室內(nèi)機(jī)柜、室內(nèi)控顯機(jī)、室內(nèi)ACE(計(jì)軸器)層和室內(nèi)DIO(輸入輸出模塊)層；室內(nèi)控顯機(jī)、室內(nèi)ACE層和室內(nèi)DIO層通過CAN總線相互連接，室內(nèi)ACE層和室內(nèi)DIO層的部件置于室內(nèi)機(jī)柜中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用2X2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)，其特征是所述室外 探測部分的每個(gè)電子檢測單元(EAK)通過計(jì)軸電纜與室內(nèi)ACE層相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用2X2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)，其特征是所述室內(nèi) 機(jī)柜包括電源、UPS和防雷部件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用2X2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)，其特征是所述室內(nèi) ACE層的每個(gè)ACE帶8個(gè)濾波板LBB，每個(gè)LBB板對應(yīng)一個(gè)室外電子檢測單元(EAK)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用2X2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)，其特征是所述室內(nèi) ACE層的每個(gè)ACE帶2個(gè)ZKB (主控板)板，形成冗余熱備結(jié)構(gòu)；每個(gè)ZKB單板 上由2個(gè)CPU形成2取2比較，2個(gè)CPU之間通過雙口 RAM實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互和比較， 比較采用前端比較和后端比較同時(shí)進(jìn)行的原則；CPU板之間通過CAN通信同步數(shù) 據(jù)；ACE的背板上設(shè)置2個(gè)互鎖切換繼電器，從物理上保證ZKB板之間不會(huì)出現(xiàn) 雙主的情況。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用2X2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)，其特征是所述控顯機(jī) 采用雙機(jī)冗余結(jié)構(gòu)，雙機(jī)之間通過(^N總線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步和主備判斷；雙控顯機(jī) 通過一個(gè)視頻、鼠標(biāo)切換器(KVM)，實(shí)現(xiàn)控顯機(jī)的主備手動(dòng)切換；控顯機(jī)的主機(jī)發(fā)送清零命令給ACE主機(jī)，備機(jī)只發(fā)送心跳信息和接收狀態(tài)信息。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用2X2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)，其特征是所述室內(nèi)DIO 層DI0板的熱備由2個(gè)完全一樣的DI0機(jī)籠構(gòu)成，每個(gè)DIO機(jī)籠最大可配置10個(gè)采集 板DIB或10個(gè)驅(qū)動(dòng)板D0B;兩個(gè)機(jī)籠之間形成對應(yīng)位置的熱備，并受對應(yīng)的ACE主 控板ZKB控制。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用2X2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)，其特征是所述室內(nèi) DIO層DIO的輸入輸出采用雙采集和雙驅(qū)動(dòng)的方式。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用2X2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)，其特征是所述CAN 總線采用冗余總線方式，任何一路CAN總線通信正常，系統(tǒng)通信即為正常。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種屬于鐵路信號(hào)系統(tǒng)領(lǐng)域的采用2X2取2架構(gòu)的計(jì)軸系統(tǒng)。其技術(shù)方案是，該系統(tǒng)由室外探測部分通過計(jì)軸電纜與室內(nèi)測控部分連接構(gòu)成。室外探測部分包括在室外的計(jì)軸點(diǎn)的兩根鋼軌上布置的2對傳感器，并且每對傳感器接一個(gè)室外電子檢測單元(EAK)；室內(nèi)測控部分包括室內(nèi)機(jī)柜、室內(nèi)控顯機(jī)、室內(nèi)ACE層和室內(nèi)DIO層；室內(nèi)控顯機(jī)、室內(nèi)ACE層和室內(nèi)DIO層通過采用冗余方式的CAN總線相互連接；ACE層每個(gè)ACE帶2個(gè)ZKB板，每個(gè)ZKB單板上由2個(gè)CPU組成；DIO層DIO板由2個(gè)完全一樣的DIO機(jī)籠構(gòu)成，受對應(yīng)的ACE主控板ZKB控制。這種采用2X2取2的計(jì)軸系統(tǒng)，提高了計(jì)軸系統(tǒng)的安全性和可靠性。
文檔編號(hào)B61L1/16GK101337552SQ20081011875
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月21日
發(fā)明者勇 楊, 段成明 申請人:北京佳訊飛鴻電氣股份有限公司