抢权逻辑控制单元制造技术

本发明专利技术提供一种抢权控制逻辑单元，用于包括多套冗余板卡的安全系统设备来确定主控板卡并实现安全输出，能实现双机热备的切换，包括：多块处理器板，每块板都包含整流电路单元，其输出抢权信号至其他各板；抢到权的处理器板为主控板卡，其抢权信号为锁定高电平，并同时关闭其他板的抢权信号的输出；包含切换输出单元，其控制该处理器板是否向电源板发出功放切换信号；主控板卡判定当前功放是否可用，当存在切机需求时，控制该功放切换信号为高电平；电源板接通备用的功放，完成切机过程。本发明专利技术能够避免双主和多主情况的发生，能够避免在双机控制状态不一致时产生控制混乱；能够保证切换机制中的切换输出是安全的，禁止有非法的输出。

【技术实现步骤摘要】
抢权逻辑控制单元
本专利技术涉及铁路信号领域中安全系统设备的多块板卡抢权的实现，尤其涉及一种多块板卡的抢权电路。
技术介绍
双机备用冗余1oo2是目前铁路信号设备中最为典型的，最基本的可靠性冗余结构，其构成是两个完全相同功能的基本系统单元。应答器车载查询器BTM是铁路信号车载系统的重要组成部分，国内外应用的BTM大多没有采用或者实现严格意义上的双机备用冗余，究其原因，由于其具有较高的技术门槛，受安装环境限制等等，其中最重要的一个技术难点就是其切换机制，即BTM双机冗余系统控制权的转换。双机备用冗余的切换涉及到切换原则管理，切换方式，和如何实现切换。目前国内高速铁路C2为实现纯粹意义上的双机备用冗余，其天线仍然为单套；C3上虽然实现了双机备用冗余，但是其实现方式是通过采用双套BTM设备进行冗余，即安装两台BTM，当有一套故障时，通过冷切的方式进行切换。综上所述，目前国内外对于BTM的应用并没有真正意义上涉及到热备形式的切换，其中最重要的原因应该是其切换机制的复杂性。切换机制中核心的问题是控制权唯一，如何确保双机控制状态不一致时所产生的混乱，如何确保避免出现双控情况发生等等都是BTM双机备用现阶段所要解决的关键问题。
技术实现思路
目前国内外应用的BTM双机备用冗余采用的是冷切的方式，即当一套BTM处于故障时，人为的进行手动切换，大大延长了故障处理时间。本专利技术解决问题的技术方案为：提供一种抢权控制逻辑单元，主要为双机热备的BTM提供切换的唯一控制权。其能够解决和完善以下几个问题：a..能够避免双主的现象出现，抢权逻辑控制单元能够在硬件上实现多块BTM的处理器板卡实现互锁，即抢到控制权的处理器板能够锁住未抢到权的板卡，使之不能够抢到权；b.主控板卡故障能够自动切换到其他处理器板卡，并且永远失去抢权的资格，不再参与主控的功能；c.能够通过软件对抢权逻辑单元进行检测，能够及时发现抢权逻辑单元的故障，进而退出控制权限，确保故障操作输出；d.采用动态抢权的方式，系统工作过程中，如出现放权的现象，其他板卡能够及时抢到控制权限；e.抢权逻辑单元采用动态方波驱动的方式，能够避免电子电路中固0固1的死故障，切换时间短，能够一定程度实现无扰切换；本专利技术提供一种抢权控制逻辑单元，用于包括多套冗余板卡的安全系统设备来确定主控板卡并实现安全输出，其特征在于，包括：多块处理器板，每块板都包含整流电路单元，其输出抢权信号至其他各板；抢到权的处理器板为主控板卡，其抢权信号为锁定高电平，并同时关闭其他板的抢权信号的输出；非主控板卡，其抢权信号为非锁定低电平；每块处理器板都包含切换输出单元，其控制该处理器板是否向电源板发出功放切换信号；锁定高电平信号作为该切换输出单元的开启信号，非锁定低电平信号则作为该块板切换输出单元的关闭信号；主控板卡判定当前功放是否可用，当存在切机需求时，控制该功放切换信号为高电平；电源板，接收各处理器板的切换输出单元的功放切换信号，当该功放切换信号为高电平时，接通备用的功放，完成切机过程。本专利技术的有益效果在于：能够避免双主和多主情况的发生，进而能够避免在双机控制状态不一致时产生的控制混乱以及引发的危险后果；能够保证切换机制中的切换输出是安全的，禁止有非法的输出；抢权逻辑控制单元能够实现较高的检测覆盖率。附图说明图1是本专利技术抢权逻辑控制单元的原理框图。图2是实时运行过程中重新触发抢权示意图。图3是多块板卡的抢权实现的流程图。具体实施方式为使本专利技术的技术方案更加的明确，下面结合附图对本专利技术进行进一步的详细说明。1、抢权过程实现本专利技术的抢权实现的完整过程如图3。以双机热备的BTM的使用为例，见图1，BTM上的多块处理器板(以四块处理器板为例)运行时会发送抢权信号ROBR，每路处理器板将自身的抢权信号发送至其他处理器板，抢权信号的初始形式为动态方波，动态方波通过整流电路后整流成电平形式向其他板卡发送，如ROBR1,ROBR2,ROBR3,ROBR4，其中高电平为锁定电平，低电平为非锁定电平。如图1中所示的处理器板1中的ROBR2,ROBR3,ROBR4,分别为处理器板2,3,4的抢权信号，这三个抢权信号作为处理器板1的输入信号对其动态方波进行开关控制。首先，上电自检抢权及回检放权功能的实现针对抢权逻辑控制单元，BTM上的各处理器板能够进行回检检测。上电开始，处理器板卡通过ID引脚识别确定自己的ID顺序，并通过ID顺序依次对抢权控制电路进行抢权和放权的检测，即1号板卡先进行抢权操作，发送抢权动态方波，其他3块板卡不发送抢权动态方波，ROBR1应为锁定高电平，ROBR2,ROBR3,ROBR4为非锁定低电平，此时的1号板卡应为主控板卡，处理器板卡1通过检测抢权回检信号ROBR1是否为锁定高电平，如果为锁定高电平，则认为板卡1的抢权电路抢权功能正常，反之则抢权功能异常；抢权正常后则停止发送动态方波，此时的1号板卡应为非主控板卡，处理器板卡1通过检测抢权回检信号ROBR1是否为非锁定低电平，如果为非锁定低电平，则认为板卡1的放权功能正常，反之则放权功能异常；其他板卡的检测方式与板卡1的相同。自上电开始，先是1,2,3,4号板卡分别对自身的抢权电路进行自检，自检及回检放权过程如图3左侧所示，4块板卡是分时进行检测的，目的是保证单块板卡检测的独立性；然后等4块板卡回检放权检测完毕后，开始同时抢权，抢到主控权的板卡会产生锁定信号ROBR1，此信号能同时关闭其他板卡的输出。例如，处理器板卡1,2,3,4中板卡1的抢权信号输出为锁定高电平(其动态方波率先输出，开关门GATE1-0未被其他抢权信号关闭)，此时处理器板2,3,4的动态方波输出会被关闭，无法进行入到整流电路单元中，此时处理器板2,3,4输出的抢权信号ROBR1,ROBR3,ROBR4为非锁定低电平，故而处理器板1抢到了权，完成了系统上电过程中的抢权过程，成为了主控板卡，其他板卡未抢到权，而成为了非主控板卡。其次，运行过程中的自身故障检测运行过程中，各个板卡都要进行实时的自身故障检测，如图2所示，处理器板卡1在运行过程中检测到自身故障。在运行过程中，主控板卡发生故障，会停止抢权方波的输出，此时抢权逻辑单元会重新确立新的主控板卡。由于无法再承担主控板卡的责任，此时处理器板卡1会停止输出动态方波信号，此时信号ROBR1成为了非锁定低电平，处理器板卡2,3,4的动态方波开关GATE2-1,GATE3-1,GATE4-1重新开启，实时运行过程中板卡间的抢权电路在抢权过程中会产生发送的抢权信号同步，无法锁定对方板卡，产生自激现象，这样的后果会导致主权空白期，即系统在较长的一段时间内不能确定主控板卡。为了避免这一问题的出现，在软件处理过程中会根据不同板卡周期性的发送抢权方波，抢权方波的发送周期与持续时间均与板卡ID有关，这样能够人为地错开不同板卡的抢权信号，避免自激，避免产生较长的无主期，一旦确定主权，则立即转变为持续发送动态方波，进行持续锁定。此时，如图3右侧内容所示，如果处理器板卡2率先通过整流电路单元输出锁定高电平，处理器板3,4的动态方波会被关闭，无法进行整流，故而ROBR3,ROBR4为非锁定低电平，处理器板卡2成为了新的主控板卡，处理器板卡3,4为非主控板卡，而处理器板卡1由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抢权逻辑控制单元，用于包括多套冗余板卡的安全系统设备来确定主控板卡并实现安全输出，其特征在于，包括：多块处理器板，每块板都包含整流电路单元，其输出抢权信号至其他各板；抢到权的处理器板为主控板卡，其抢权信号为锁定高电平，并同时关闭其他板的抢权信号的输出；非主控板卡，其抢权信号为非锁定低电平；每块处理器板都包含切换输出单元，其控制该处理器板是否向电源板发出功放切换信号；锁定高电平信号作为该切换输出单元的开启信号，非锁定低电平信号则作为该块板切换输出单元的关闭信号；主控板卡判定当前功放是否可用，当存在切机需求时，控制该功放切换信号为高电平；电源板，接收各处理器板的切换输出单元的功放切换信号，当该功放切换信号为高电平时，接通备用的功放，完成切机过程。

【技术特征摘要】
1.一种抢权逻辑控制单元，用于包括多套冗余板卡的安全系统设备来确定主控板卡并实现安全输出，其特征在于，包括：多块处理器板，每块板都包含整流电路单元，其输出抢权信号至其他各板；抢到权的处理器板为主控板卡，其抢权信号为锁定高电平，并同时关闭其他板的抢权信号的输出；非主控板卡，其抢权信号为非锁定低电平；每块处理器板都包含切换输出单元，其控制该处理器板是否向电源板发出功放切换信号；锁定高电平信号作为该切换输出单元的开启信号，非锁定低电平信号则作为该块板切换输出单元的关闭信号；主控板卡判定当前功放是否可用，当存在切机需求时，控制该功放切换信号为高电平；电源板，接收各处理器板的切换输出单元的功放切换信号，当该功放切换信号为高电平时，接通备用的功放，完成切机过程。2.根据权利要求1所述的控制单元，其特征在于，所述抢权信号为动态方波。3.根据权利要求2所述的控制单元，其特征在于，在运行过程中，实时进行各处理器板的自身故障检测，如果主控板卡发现故障，则触发重新抢权，剩余各板重新参与抢权，优选地，根据不同板卡周期性地发送抢权方波，抢权方波的发送周期与持续时间均与板卡ID有关。4.根据权利要求3所述的控制单元，其特征在于，发现故障的主控板卡，不再参与抢权。5.根据权利要求2所述的控制单元，其特征在于，可按照板卡ID规定好各个板...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇永砺，孙达根，监雄，王在东，
申请(专利权)人：北京交大思诺科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11