一种数据中心化的轨道交通信号控制系统

本发明涉及轨道交通信号控制，尤其涉及一种数据中心化的轨道交通信号控制系统。

背景技术：

1、传统的轨道交通信号系统结构仅关注传统轨道交通信号控制功能，一般是基于叠加式原则实现的，对于不同信号分系统、不同的信号控制功能，甚至不同位置的信号子系统，采用叠加方式构成整个轨道交通信号系统。

2、随着轨道交通列车速度、行车密度的不断提高，轨道交通运行安全的压力越来越大；同时近年来以人工智能、大数据、云为代表的it技术飞速发展，带来了降低轨道交通运行安全风险的新契机。因此，新型it技术应用于轨道交通信号控制越来越多，传统的轨道交通信号系统向着具备功能安全属性的大型广域it系统发展的趋势越来越明显。

3、it领域的发展过程给了我们有益的启示。以数据中心为代表的it应用带来了计算、存储、节能降耗等诸多方面的优势。研究和探索轨道交通信号系统的数据中心化是十分有必要的。目前，现有技术中还没有一种有效地研究轨道交通信号系统的数据中心化的方案。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供了一种数据中心化的轨道交通信号控制系统，以实现有效地提高轨道交通信号控制系统的运营效率。

2、为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

3、一种数据中心化的轨道交通信号控制系统，包括：

4、采用可伸缩安全冗余架构的地面信号数据中心、车载信号数据中心和目标控制器oc；

5、在每列轨道交通列车上设置一套车载信号数据中心，地面信号数据中心通过地面有线网络与位于地面的oc进行连接和通信，车载信号数据中心通过车载有线网络与位于轨道交通列车的oc进行连接和通信。

6、优选地，选择一组地面信号数据中心及其控制的地面目标控制器oc，配合多组车载信号数据中心及其控制的车载目标控制器oc，来构成分布式轨道交通信号控制系统。

7、优选地，所述地面信号数据中心和车载信号数据中心包括计算中心和数据中心表决器，所述数据中心表决器作为保障安全的安全支点；所述计算中心通过有线网络连接数据中心表决器，完成特定的信号控制所需要的信息处理功能，实现对与其连接的位于地面或者轨道交通列车的一定数量的oc的控制；

8、在所述地面信号数据中心和所述车载信号数据中心中设置多套计算中心，配合数据中心表决器实现2取2；或者3取2；或者2乘2取2的安全冗余表决架构。

9、优选地，所述oc包括信号专用嵌入式计算机或支持硬件描述语言hdl编程的可编程阵列逻辑fpga模块、故障安全表决器，所述故障安全表决器设置在所述oc的内部；所述oc设置有不同类型的输入模块、输出模块和外部通信模块；

10、所述信号专用嵌入式计算机或支持hdl编程的fpga模块完成特定的信号目标控制所需要的信息处理功能；所述故障安全表决器通过有线网络连接信号专用嵌入式计算机或支持hdl编程的fpga模块、输入模块和输出模块；

11、在所述oc中设置多套信号专用嵌入式计算机或支持hdl编程的fpga模块，以及多套相同类型的输入模块和输出模块，配合内部故障安全表决器，以实现2取2；或者3取2；或者2乘2取2的安全冗余表决架构。

12、优选地，所述地面信号数据中心和车载信号数据中心中的数据中心表决器用于连续监视构成2取2或3取2或2乘2取2架构的多个独立虚拟机上运行的cots os及信号控制信息处理应用软件运行情况，对来自多个独立虚拟机上运行的信号控制信息处理应用软件计算结果进行表决。

13、优选地，所述oc内部的故障安全表决器用于连续监视构成2取2或3取2或2乘2取2架构的多个独立通过安全认证硬件+安全认证os之上运行的oc信号控制信息处理应用软件运行情况，对来自多个独立通过安全认证硬件+通过安全认证os之上运行的oc信号控制信息处理应用软件计算结果进行表决。

14、优选地，所述地面信号数据中心、车载信号数据中心的安全支点在于其配置的数据中心表决器，所述oc的安全支点在于其内部的故障安全表决器。

15、优选地，所述地面信号数据中心中的数据中心表决器的外部通信模块与地面信号oc内部的故障安全表决器的外部通信模块通过地面的信号安全网连接，实现地面信号数据中心与地面信号目标控制器oc之间的相互通信；车载信号数据中心中的数据中心表决器的外部通信模块与车载信号目标控制器oc内部的故障安全表决器的外部通信模块通过车载的列车通信网tcn连接，实现车载信号数据中心与车载信号目标控制器oc之间的相互通信；

16、车载信号数据中心中的数据中心表决器的外部通信模块与地面信号目标控制器oc内部的故障安全表决器的外部通信模块则需要通过车地移动通信网络连接，实现车载信号数据中心与地面信号目标控制器oc之间的相互通信；地面信号数据中心表决器的外部通信模块与车载信号数据中心表决器的外部通信模块通过车地移动通信网络连接，实现地面信号数据中心与车载信号数据中心之间的相互通信。

17、优选地，所述地面信号数据中心和所述车载信号数据中心支持不同安全完整性等级sil的信号应用，所述地面信号数据中心和所述车载信号数据中心通过虚拟化支持的信息处理功能的数量能够在线变动，配套的oc种类或数量也相应地在线变动。

18、优选地，所述目标控制器oc负责控制现场的道岔转辙机、信号灯、轨道电路以及其它零散电路，满足各自特定的故障导向安全原则，构成整个信号控制系统的安全基座，所有的目标控制器oc是所有的地面信号数据中心、车载信号数据中心的安全支点，oc内部的故障安全表决器是多个独立通过安全认证硬件+安全认证os之上运行的oc信号控制信息处理应用软件的安全支点；

19、数据中心内部的数据中心表决器是多个独立虚拟机上运行的cots os及信号控制信息处理应用软件的安全支点；在数据中心表决器内部的故障安全表决器是多个独立通过安全认证硬件+安全认证os之上运行的数据中心表决器信息处理应用软件的安全支点。

20、由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明给了面向未来、使用成熟it技术所带来的的技术优势的数据中心化轨道交通信号控制系统的实现方法。

21、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种数据中心化的轨道交通信号控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，选择一组地面信号数据中心及其控制的地面目标控制器oc，配合多组车载信号数据中心及其控制的车载目标控制器oc，来构成分布式轨道交通信号控制系统。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地面信号数据中心和车载信号数据中心包括计算中心和数据中心表决器，所述数据中心表决器作为保障安全的安全支点；所述计算中心通过有线网络连接数据中心表决器，完成特定的信号控制所需要的信息处理功能，实现对与其连接的位于地面或者轨道交通列车的一定数量的oc的控制；

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述oc包括信号专用嵌入式计算机或支持硬件描述语言hdl编程的可编程阵列逻辑fpga模块、故障安全表决器，所述故障安全表决器设置在所述oc的内部；所述oc设置有不同类型的输入模块、输出模块和外部通信模块；

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述地面信号数据中心和车载信号数据中心中的数据中心表决器用于连续监视构成2取2或3取2或2乘2取2架构的多个独立虚拟机上运行的cots os及信号控制信息处理应用软件运行情况，对来自多个独立虚拟机上运行的信号控制信息处理应用软件计算结果进行表决。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述oc内部的故障安全表决器用于连续监视构成2取2或3取2或2乘2取2架构的多个独立通过安全认证硬件+安全认证os之上运行的oc信号控制信息处理应用软件运行情况，对来自多个独立通过安全认证硬件+通过安全认证os之上运行的oc信号控制信息处理应用软件计算结果进行表决。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地面信号数据中心、车载信号数据中心的安全支点在于其配置的数据中心表决器，所述oc的安全支点在于其内部的故障安全表决器。

8.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述地面信号数据中心中的数据中心表决器的外部通信模块与地面信号oc内部的故障安全表决器的外部通信模块通过地面的信号安全网连接，实现地面信号数据中心与地面信号目标控制器oc之间的相互通信；车载信号数据中心中的数据中心表决器的外部通信模块与车载信号目标控制器oc内部的故障安全表决器的外部通信模块通过车载的列车通信网tcn连接，实现车载信号数据中心与车载信号目标控制器oc之间的相互通信；

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述地面信号数据中心和所述车载信号数据中心支持不同安全完整性等级sil的信号应用，所述地面信号数据中心和所述车载信号数据中心通过虚拟化支持的信息处理功能的数量能够在线变动，配套的oc种类或数量也相应地在线变动。

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述目标控制器oc负责控制现场的道岔转辙机、信号灯、轨道电路以及其它零散电路，满足各自特定的故障导向安全原则，构成整个信号控制系统的安全基座，所有的目标控制器oc是所有的地面信号数据中心、车载信号数据中心的安全支点，oc内部的故障安全表决器是多个独立通过安全认证硬件+安全认证os之上运行的oc信号控制信息处理应用软件的安全支点；

技术总结
本发明提供了一种数据中心化的轨道交通信号控制系统。该系统包括：采用可伸缩安全冗余架构的地面信号数据中心、车载信号数据中心和目标控制器OC；在每列轨道交通列车上设置一套车载信号数据中心，地面信号数据中心通过地面有线网络与位于地面的OC进行连接和通信，车载信号数据中心通过车载有线网络与位于轨道交通列车的OC进行连接和通信。本发明给了面向未来、使用成熟IT技术所带来的的技术优势的数据中心化轨道交通信号控制系统的实现方法。

技术研发人员：袁磊,李开成,王悉,马连川
受保护的技术使用者：北京交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14