[发明专利]基于同步通信交换的三模冗余实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通信号安全控制技术领域，特别涉及一种基于同步通信交换的三模冗余实现方法。

背景技术

目前我国轨道交通安全控制系统的技术水平尚不能满足高速铁路和高密度城市轨道交通的需要，对于铁路高速客运专线和城市轨道交通的列车运行控制系统的关键技术和集成装备主要依赖引进。基于无线通信的列车运行控制系统(communication based train controlsystem，CBTC)的车载控制器(vehicle on-board controller，VOBC)系统实时、连续地监督和控制列车的速度，自动控制列车的制动系统，实现列车的超速防护，保证运行效率以及行车安全性。车载安全计算机是车载控制器VOBC系统运行平台，承载车载控制器VOBC系统对内、对外信息交互，通过容错技术、故障-安全技术设计、安全通信技术等，保证车载控制器VOBC系统运行可靠性和可用性，并保证通信信息输入、输出的可靠性和安全性。

目前实现安全计算机冗余结构方式主要有三取二表决、二取二表决、二取二乘二表决等。车载安全计算机对系统安全、可靠、不间断工作具有很高要求，同时对表决信息正确输出也具有严格要求。三取二表决是基于少数服从多数的纠错原理，保证了系统输出表决信息的正确性，相比二取二表决具有更高的可靠性和可用性。车载控制器VOBC是实时操作系统，对于二取二乘二表决存在主机和备用主机切换，会消耗一定时间，对于实时系统将很难容忍。因此，三模冗余车载安全计算机是较为理想的解决方案。

三模冗余车载安全计算机，属于分布式三模冗余系统，每个独立模块各具有一套软、硬件系统独立运行。传统方式在保证系统同步的前提下，系统同步方式主要有：硬件同步、软件同步和软硬件结合同步；同时还需要严格保证系统任务同步，造成对系统软件、硬件同步要求高，降低了系统可用性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何实现更高可用性的三模冗余决策机制。

(二)技术方案

一种基于同步通信交换的三模冗余实现方法，包括以下步骤：

S1：三主机基于同步通信交换方式交换各自的输入信息；

S2：三主机将交换后的输入信息依据安全表决原则进行表决；

S3：三主机分别将表决后的输入信息依据预先设定的安全处理策略进行安全处理，若某一主机安全处理后的输入信息与另外两主机不一致，或某一主机本身认为自己不一致或故障时，该主机将会自关断，结束本次处理，否则并根据三主机中安全处理后的输入信息，调用应用程序分别进行应用处理；

S4：三主机基于同步通信交换方式交换应用处理后的输出信息；

S5：三主机将交换后各自的输出信息依据安全表决原则进行表决；

S6：三主机将交换后各自的输出信息依据预先设定的安全处理原则进行安全处理，若某一主机安全处理后的输出信息与另外两主机不一致，或某一主机本身认为自己不一致或故障时，该主机将会自关断，结束本次处理，否则输出安全处理后的输出信息。

其中，所述步骤S1之前还包括：

分别初始化所述三个主机中的硬件和软件，并分别输入系统信息和应用信息到三主机中。

其中，所述输入信息的方式为：

采用输入信息三重化处理进行输入，所述输入信息包括其它主机系统输入的通信数据；底层驱动采集数字量和模拟量。

其中，所述步骤S1和S4中的同步通信交换为优先级中断方式实现的通信同步交换，所述交换分为交换发送和交换接收，交换接收优先级高于交换发送优先级，交换优先级高于任务进程优先级。

其中，所述步骤S2和S5的表决方式为3取2表决。

其中，所述步骤S2和S5的安全表决原则为：

保证安全相关信息表决的可靠性；

保证非安全相关信息表决的可用性。

其中，表决后还包括步骤：

三主机保存各自的表决结果。

其中，所述步骤S3和S6中的安全处理原则包括：

保证表决失败安全相关变量遵循故障-安全原则进行安全处理，处理结果偏向安全侧；

保证表决策略淘汰的异常主机进行异常处理；

保证安全性的基础上，进行容错性处理。

其中，所述步骤S3后还包括步骤：

保存应用处理后的输出信息。

(三)有益效果