基于执行模块冗余的全电子计算机联锁系统的制作方法

本发明涉及计算机联锁技术领域，特别涉及一种基于执行模块冗余的全电子计算机联锁系统。

背景技术：

目前，铁路信号领域使用的全电子计算机联锁系统通常是在联锁机层和通信机层采用主备系冗余方案，而在执行模块层中不采用主备系冗余方案，并且联锁机层和通信机层之间没有交叉冗余，这样设计的目的是为了节省成本，降低计算机联锁系统的实现难度。

但是现有的计算机联锁系统的设计方式具有较为严重的缺陷：一是，降低了计算机联锁系统的可用性，因为如果不在执行模块采用主备系冗余方案，一旦执行模块发生故障，就无法操作室外设备。二是，联锁机层和通信机层没有采用交叉冗余，一旦一系的联锁机和另外一系的通信机出现故障，会导致此通信机所在的通信与执行子系统无法使用，降低了系统的可用性。为了提高计算机联锁系统的可用性，本发明提供了一种新的解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于执行模块冗余的全电子计算机联锁系统，以解决现有的计算机联锁系统的可用性低的问题。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案为：提供一种基于执行模块冗余的计算机联锁系统，该系统包括联锁机层和至少一个通信与执行子系统，通信与执行子系统包括构成主备关系的两台通信机，两台通信机下分别挂接一系执行模块且两台通信机下分别挂接的一系执行模块并联后连接到室外设备。

与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：本发明中通过设置两系执行模块，主备两台通信机与两系执行模块连接构成通信与执行子系统，通信与执行子系统中的通信机及其下面挂接的执行模块构成了主备系的冗余关系。在正常情况下，只有主系执行模块向外输出控制室外设备，备系执行模块不输出。当通信机或者执行模块出现故障时，通信与执行子系统内部都会自动进行主备系切换，以保证此通信与执行子系统的正常工作，提高了计算机联锁系统的可用性。

附图说明

图1是本发明一实施例中的一种基于执行模块冗余的计算机联锁系统的结构示意图；

图2是本发明一实施例中具有两个通信与执行子系统的基于执行模块冗余的计算机联锁系统的结构示意图；

图3是本发明一实施例中的通信与执行子系统的结构示意图；

图4是本发明一实施例中的联锁机与通信机之间的交叉冗余的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图4所示，对本发明做进一步详细叙述。

如图1至图2所示，本实施例公开了一种基于执行模块冗余的计算机联锁系统，该系统包括联锁机层10和至少一个通信与执行子系统20，通信与执行子系统20包括构成主备关系的两台通信机，两台通信机下分别挂接一系执行模块且两台通信机下分别挂接的一系执行模块并联后连接到室外设备30。

需要说明的是，该系统中的联锁机层10、通信与执行子系统20内部均采用冗余设计，且联锁机层10、通信机以及执行模块都采用二取二的实现方式，因此，本实施例中的基于执行模块冗余的计算机联锁系统是一个完全意义上的二乘二取二系统。

其中，本实施例中的基于执行模块冗余的计算机联锁系统中可以包括1至n个通信与执行子系统。

具体地，图2中给出了两个通信与执行子系统的情况，即第一、第二通信与执行子系统30、40；

第一通信与执行子系统30包括第一、第二通信机31、32，第一、第二通信机31、32下分别挂接第一系执行模块51、第二系执行模块52且第一系执行模块51、第二系执行模块52并联后连接到第一室外设备21；

第二通信与执行子系统40包括第三、第四通信机41、42，第三、第四通信机41、42下分别挂接第三系执行模块53、第四系执行模块54且第三系执行模块53、第四系执行模块54并联后连接到第二室外设备22。

具体地，通信机与执行子系统中的两台通信机之间均设置主备系切换电路，两台通信机下挂接的一系执行模块分别与切换电路连接。具体如图3所示，以第一通信与执行子系统30为例进行说明，第一、第二通信机31、32之间设置主备系切换电路60，第一、第二通信机31、32下分别挂接第一系执行模块51、第二系执行模块52分别与切换电路60连接。

在实际应用中，同一个通信与执行子系统中的两系通信机之间有主备系切换电路，实现两通信机之间的主备系切换。当主系的通信机故障之后将会自动进行主备系切换，通信机的主备系状态直接影响到执行模块的主备系状态，当通信机发生主备系切换之后，执行模块将会跟随通信机进行主备系切换。因此，同一个通信与执行子系统内部的两系执行模块之间是冗余的，执行模块的主备系状态始终与其相连的通信机的主备系状态保持一致。在同一时刻，只有主系的执行模块是对外输出的，但是主系和备系的执行模块是同时对室外设备的数据进行采集的，只有主系的执行模块能够将采集到的数据上传至联锁机。

具体地，联锁机层10包括通过主备系切换器11连接的第一、第二联锁机12、13。

需要说明的是，本实施例中的第一联锁机12与第二联锁机13为主备系的关系，同一时刻只有一个联锁机作为主系工作。主备系切换器11上设置有强制切换的钥匙开关，当钥匙开关处于自由竞争模式时，上电后第一联锁机12与第二联锁机13通过自由竞争的方式确定主备系。在上电时，如果钥匙开关处于强制第一联锁机12为主系的位置，则上电后第一联锁机12将成为主系，第二联锁机13成为备系。另外，在上电确定联锁机的主备系状态后，也可以通过旋转钥匙开关达到强制切换联锁机主备系的目的。当钥匙开关处于自由竞争模式下时，如果主系联锁机出现故障，则将自动切换到备系运行。

具体地，第一、第二联锁机12、13与通信与执行子系统中的两台通信机采用交叉冗余连接方式。以联锁机层10与第一、第二通信与执行子系统30、40连接为例进行说明如下：

第一联锁机12通过总线A1分别与第一通信机31、第三通信机41连接进行通信、通过总线A2分别与第二通信机32、第四通信机42连接进行通信；

所述的第二联锁机13通过总线B1分别与第一通信机31、第三通信机41连接进行通信、通过总线B2分别与第二通信机32、第四通信机42连接进行通信。

需要说明的是，本实施例中的联锁机与通信机不是一一对应的关系，而是采用交叉冗余的连接方式，这种连接方式极大的提高了计算机联锁系统的可用性。因为在实际应用中，在联锁机层10中只要有一个联锁机能够作为主系正常工作，在通信与执行子系统中只要有一个通信机能够作为主系正常工作，此通信与执行子系统就能够正常控制室外设备。

具体地，每一系执行模块中包括1至30个执行模块，执行模块包括道岔模块、信号机模块、轨道模块以及站联模块；

道岔模块与室外设备20中的道岔转辙机连接以控制道岔转辙机进行转动；

信号机模块与室外设备20中的信号机连接以控制信号机进行显示；

轨道模块与室外设备20中的轨道电路连接以读取轨道电路的占用信息；

站联模块与室外设备20中的站间联系电路连接以实现站间联系，另外还可以连接一些零散输入输出。

这里还需要说明的是，在实现本实施例中的系统时，采用CPU控制的电子化方案，采用PCB安装型的小型安全继电器，同时利用电子电路实现联锁机、通信机以及执行模块。使计算机联锁系统达到全电子化、小型化以及模块化。

本发明的思想是，在通信机层设计主备系切换电路，保证同一时刻只有一个主系，联锁机与通信机之间采用交叉冗余的连接方式，通信机的主备系状态与联锁机的主备系状态是没有必然联系的，可以进行任意组合，有效的提高了计算机联锁系统的安全性和可用性。同时，通信机的主备系状态控制着执行模块的输出，只有与主系通信机相连的执行模块才能对外输出，从而避免了双系输出发生错乱的现象。