一种轨道车辆计算机平台及安全控制方法与流程

本发明属于轨道交通，尤其涉及一种轨道车辆计算机平台及安全控制方法。

背景技术：

1、随着轨道交通技术的进步，确保列车的安全运行已成为轨道交通系统设计的首要任务。系统安全性成为衡量轨道交通系统性能的关键指标之一。在此背景下，sil4级的高安全计算机作为信号系统的心脏，在确保行车安全、提升乘客舒适度、提高运营效率及列车运行精度方面发挥着至关重要的作用。近年来，随着自动驾驶技术的发展，高安全级别计算机的应用范围已从传统的信号系统扩展至车载系统、网络、制动系统、照明、门控及逻辑运算单元等多个领域。

2、然而，传统车载控制器的安全等级已无法满足当前项目的高安全需求。传统解决方案中，高安全信号的实现往往依赖于独立的硬线电路，这不仅使得布线复杂、设计一经完成便难以更改，而且还导致设备数量庞大、维护性差。因此，迫切需要一种新的实现方式，以提高系统效率、简化系统结构，同时确保系统的高安全性和可靠性，有效地保障列车的安全运行。

技术实现思路

1、针对相关技术中存在的不足之处，本发明提供了一种轨道车辆计算机平台及轨道车辆计算机平台安全控制方法，解决轨道车辆计算机平台安全性低的问题。

2、根据本申请的一方面，提供了一种轨道车辆计算机平台，在一种可能的实施方式中，该轨道车辆计算机平台，包括：电源板，用于为计算机平台提供电源；以及，分别接入到canfd的主机板、安全输入板(vi)、安全输出板(vo)和非安全输入输出板(dio)；其中，安全输入板(vi)，采用二取二采样电路，用于输入包括如下系统数据中的一种或一种以上：安全开关量、速度脉冲信号；具有双cpu，采用二取二电路，用于对输入的系统数据进行处理，以及两模数据的同步比较，并进行状态显示；安全输出板(vo)，采用二取二输出控制电路，用于输出包括如下系统数据中的一种或一种以上：安全开关量输出、安全开关量输出状态检测；其具有双cpu，用于对从canfd接收的数据进行处理，并将处理的安全开关量和/或安全开关量输出状态进行输出，以及进行状态显示；非安全输入输出板(dio)，采用单电路架构，用于输入和输出包括如下系统数据中的一种或一种以上：非安全开关量输出、非安全开关量输入；主机板，具有双cpu，采用二取二电路，用于对接收的系统数据进行处理、两模数据的同步比较，并输出处理后的数据。

3、在一种可能的实施方式中，还包括：安全继电器板(relay_s)，与安全输出板连接，用于输出干节点型安全开关量，安全继电器的状态反馈通过安全输入板进行采集；非安全继电器板(relay_n)，与非安全输入输出板的非安全输出端连接，用于输出干节点型非安全开关量，无状态反馈采集。

4、在一种可能的实施方式中，还包括：通信扩展板，接入到canfd，用于将计算机平台扩展为二乘二取二的冗余系统。

5、在一种可能的实施方式中，还包括：记录板，接入到canfd，采用单电路架构，用于记录系统数据。

6、根据本申请的一方面，提供了一种轨道车辆计算机平台安全控制方法，在一种可能的实施方式中，应用上述任一种的轨道车辆计算机平台，该方法包括，在发送端：发送端的应用程序调用安全协议栈，将业务数据进行编码后，返回给发送端的应用程序/应用层；应用程序/应用层将该数据放入到通信数据缓冲；经过双cpu安全比较确认一致后，由双cpu中的cpu1通过canfd物理层发送给接收端。

7、在一种可能的实施方式中，还包括，在接收端：接收端收到该数据后，由接收端的双cpu中的cpu1的处理，并将该处理后的数据放入到通信缓冲数据区，等待发送给接收端的应用程序/应用层；接收端的应用程序/应用层读取该数据，将该数据通过安全协议栈解码后，获得实际的业务命令。

8、在一种可能的实施方式中，还包括，双cpu中两个cpu对接收到的安全数据进行比较，比较一致后每个通道把两个cpu的数据重新组包之后进行发送。

9、在一种可能的实施方式中，还包括，双cpu对发送给应用层数据进行比较表决，表决一致后发送给应用层；如果表决不一致，向应用层软件提供安全侧数据，默认输出低电平0，并记录故障。

10、在一种可能的实施方式中，双cpu对从应用层接收到的数据首先进行表决，表决一致后再执行；对于主备系状态的控制要经过两个cpu表决一致后再进行控制。

11、在一种可能的实施方式中，还包括，平台程序在上电启动运行时，对双cpu的主机板进行主备竞争，确定系统的主备关系；平台程序在运行过程中，对双系的主备关系进行实时校验；当主系发生故障宕机时能够及时退出主系状态；当主系发生宕机时，从系能及时得到主备状态信息，完成备系生成主系的切换。

12、基于上述技术方案，本发明实施方式的轨道车辆计算机平台，主机板等的双cpu和二取二电路设计，不仅负责处理接收到的系统数据，还确保了数据处理的高可靠性和安全性；通过这种设置，平台能够有效地支持高安全性要求的轨道车辆应用，保证数据处理的准确性和实时性。

技术特征：

1.一种轨道车辆计算机平台，其特征在于：该平台包括：

2.根据权利要求1的轨道车辆计算机平台，其特征在于：还包括：

3.根据权利要求2的轨道车辆计算机平台，其特征在于：还包括：

4.根据权利要求2或3的轨道车辆计算机平台，其特征在于：还包括：

5.一种轨道车辆计算机平台安全控制方法，其特征在于：应用权利要求1-4中任一项的轨道车辆计算机平台，该方法包括，

6.根据权利要求5的安全控制方法，其特征在于：还包括，

7.根据权利要求6的安全控制方法，其特征在于：还包括，双cpu中两个cpu对接收到的安全数据进行比较，比较一致后每个通道把两个cpu的数据重新组包之后进行发送。

8.根据权利要求7的安全控制方法，其特征在于：还包括，双cpu对发送给应用层数据进行比较表决，表决一致后发送给应用层；如果表决不一致，向应用层软件提供安全侧数据，默认低电平0，并记录故障。

9.根据权利要求8的安全控制方法，其特征在于：双cpu对从应用层接收到的数据首先进行表决，表决一致后再执行；对于主备系状态的控制要经过两个cpu表决一致后再进行控制。

10.根据权利要求9的安全控制方法，其特征在于：还包括，平台程序在上电启动运行时，对双cpu的主机板进行主备竞争，确定系统的主备关系；平台程序在运行过程中，对双系的主备关系进行实时校验；

技术总结
本发明涉及一种轨道车辆计算机平台，包括：电源板，用于提供电源；以及，分别接入到CANFD的主机板、安全输入板(VI)、安全输出板(VO)和非安全输入输出板(DIO)；其中，安全输入板(VI)，采用二取二采样电路，用于输入系统数据；具有双CPU，用于对输入的系统数据进行处理、两模数据的同步比较，并进行状态显示；安全输出板(VO)，采用二取二输出控制电路，用于输出系统数据，具有双CPU，用于对从CANFD接收的数据进行处理与输出；非安全输入输出板(DIO)，采用单电路架构，用于输入和输出系统数据；主机板，具有双CPU，采用二取二电路，用于对接收的系统数据进行处理，并输出处理后的数据。本发明解决了轨道车辆计算机平台安全性低的问题。

技术研发人员：宋波,盖猛,张鹏,刘明希,李原颐
受保护的技术使用者：中车青岛四方车辆研究所有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12