【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于轨道交通通信，涉及轨道交通安全计算平台通信架构、系统及数据交换方法。
技术介绍
1、在轨道交通系统领域中，轨道交通信号系统被称为安全关键系统。安全关键系统是指系统功能一旦失效将引起生命、财产的重大损失以及环境可能遭到严重破坏的系统。轨道交通安全计算平台作为安全关键系统的核心部分，应满足安全性、可靠性等方面要求。
2、二乘二取二安全计算平台已成为轨道交通信号系统安全计算平台的典型架构，其一般划分为计算子系统、执行子系统、通信子系统，简称计算系、执行系、通信系。一般地，计算系由两个互为冗余的二取二计算单元组成，形成双机主备；执行系分为驱动单元和采集单元，各自进行二取二表决与模块级冗余备份；通信系连接计算系与执行系、计算系与外部设备，一般采用冗余设计保障可靠性。二乘二取二安全计算机集成了二取二和双机主备两种结构的系统，既有双机主备高可靠性和高可维护性的优点，又有二取二高安全性的优点，因此，轨交信号系统中计算机联锁、列车运行控制等系统都要求在二乘二取二安全计算平台上完成集成。
3、随着基于通信的列车控制系统cbtc的快速发展，对通信子系统的带宽、时延与扩展性提出了更高的要求，采用单一的控制器域网can、多功能车辆总线mvb、以太网ethernet进行冗余设计难以满足系统电气隔离、通信通道隔离的需求。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是：提供一种满足系统安全性、可靠性的高扩展、低时延、低成本的轨道交通安全计算平台通信架构和系统。
2、为了实
3、一种轨道交通安全计算平台通信架构，包括计算模块、通信模块、交换模块、接口模块和输入输出模块；
4、所述计算模块为四个且采用两两联机方式，构成二个二取二架构的计算单元，每个计算单元中的两个计算模块分别定义为主要计算模块和校验计算模块；
5、所述通信模块为两个且用于连接外部通信设备或者执行设备；
6、所述交换模块为p个且分为a组和b组，每组均有i个交换模块，其中，p=2*i，a组交换模块和b组交换模块以相同的树形拓扑结构相互连接，两组交换模块中的处于树形拓扑结构根节点的交换模块分别与四个计算模块和两个通信模块连接；a组和b组交换模块的每个交换模块与k个接口模块连接，与a组交换模块连接的接口模块为a组接口模块；与b组交换模块连接的接口模块为b组接口模块；
7、每个所述输入输出模块具有两个控制单元，两个控制单元相互连接构成一个二取二架构的执行单元，且每个执行单元内的两个控制单元分别定义为主要控制单元和校验控制单元；
8、在a组接口模块与b组接口模块中，与两个处于树形拓扑结构相同节点的交换模块相连的两个接口模块分别与j个输入输出模块的两个控制单元对应连接，其中p，k，j均为正整数。
9、进一步的，包括计算模块、通信模块、交换模块、接口模块和输入输出模块；
10、所述计算模块为四个且采用两两联机方式，构成二个二取二架构的计算单元，每个计算单元中的两个计算模块分别定义为主要计算模块和校验计算模块；
11、所述通信模块为两个且用于连接外部通信设备或者执行设备；
12、所述交换模块为p个且分为a组和b组，每组均有i个交换模块，其中，p=2*i，a组交换模块和b组交换模块以相同的树形拓扑结构相互连接，两组交换模块中的处于树形拓扑结构根节点的交换模块分别与四个计算模块和两个通信模块连接，p个交换模块在系统满配时与m个接口模块连接；
13、a组和b组交换模块的每个交换模块与k个接口模块连接，k≤m/p；与a组交换模块连接的接口模块为a组接口模块；与b组交换模块连接的接口模块为b组接口模块；m个接口模块在系统满配时与n个输入输出模块连接；
14、每个所述输入输出模块具有两个控制单元，两个控制单元相互连接构成一个二取二架构的执行单元，且每个执行单元内的两个控制单元分别定义为主要控制单元和校验控制单元；
15、在a组接口模块与b组接口模块中，与两个处于树形拓扑结构相同节点的交换模块相连的两个接口模块分别与j个输入输出模块的两个控制单元对应连接，j≤n/m/p/2，其中p，i，m，n，k，j均为正整数。
16、进一步的，所述计算模块与计算模块间、计算模块与通信模块间、计算模块与交换模块间、交换模块与接口模块间、执行单元中的两个控制单元间的通信通道上均设有电气隔离模块。通信通道的电气隔离是独立供电的必要条件。
17、进一步的，所述计算单元和执行单元的电源平面与地平面相互独立。独立电源平面和地平面，实现独立供电。
18、一种轨道交通安全计算平台通信系统，包括一个计算系机箱和执行系机箱，所述计算系机箱内设有四个计算模块、两个通讯模块、p个交换模块，所述计算模块采用两两联机方式，构成二个二取二架构的计算单元，每个计算单元中的两个计算模块分别定义为主要计算模块和校验计算模块；所述交换模块为p个且分为a组和b组，每组均有i个交换模块，其中，p=2*i，a组交换模块和b组交换模块以相同的树形拓扑结构相互连接，a组和b组交换模块中的在树形拓扑根节点上的交换模块分别与四个计算模块和两个通信模块连接；
19、每个执行系机箱内固定设有两个接口模块与j个输入输出模块，每个所述输入输出模块具有两个控制单元，两个控制单元相互连接构成一个二取二架构的执行单元，且每个执行单元内的两个控制单元分别定义为主要控制单元和校验控制单元；每个执行系机箱内的两个接口模块分别与j个输入输出模块的两个控制单元连接；
20、a组和b组交换模块中的处在树形拓扑结构相同节点上的两个交换模块分别与k个执行系机箱中的两个接口模块连接；
21、p个交换模块在系统满配时与m个接口模块连接，k≤m/p；m个接口模块在系统满配时与n个输入输出模块连接，j≤n/m/p/2。本方案更简化了通信路线，便于安装和维护，降低成本。
22、一种数据交换方法，基于上述的轨道交通安全计算平台通信架构和上述轨道交通安全计算平台通信系统，包括：
23、每个计算单元中的两个计算模块之间进行数据交换，用于输入输出数据和关键过程数据的表决；
24、每个执行单元中的两个控制单元之间进行数据交换，用于输入输出数据和关键过程数据的表决；
25、两个计算单元间进行数据交换，即两个计算单元各自的主要计算模块之间和校验计算模块之间的数据交换；
26、计算模块与通讯模块进行外部下行数据交换，即计算模块通过两个交换模块向通讯模块转发送数据，通讯模块转发至外部通信设备或执行设备；
27、计算模块与通讯模块进行外部上行数据交换，即通讯模块接收外部通信设备或执行设备的数据，通过两个交换模块转发至计算模块；
28、计算单元与执行单元进行内部下行数据交换，即计算单元中的主要计算模块和校验计算模块分别至输入输出模块上的执行单元中的主要控制单元本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种轨道交通安全计算平台通信架构，其特征在于，包括计算模块、通信模块、交换模块、接口模块和输入输出模块；
2.如权利要求1所述的一种轨道交通安全计算平台通信架构，其特征在于，包括计算模块、通信模块、交换模块、接口模块和输入输出模块；
3.如权利要求1所述的一种轨道交通安全计算平台通信架构，其特征在于，
4.如权利要求1至2所述的一种轨道交通安全计算平台通信架构，其特征在于，所述计算单元和执行单元的电源平面与地平面相互独立。
5.一种轨道交通安全计算平台通信系统，其特征在于，包括一个计算系机箱和执行系机箱，所述计算系机箱内设有四个计算模块、两个通讯模块、p个交换模块，所述计算模块采用两两联机方式，构成二个二取二架构的计算单元，每个计算单元中的两个计算模块分别定义为主要计算模块和校验计算模块；所述交换模块为p个且分为A组和B组，每组均有i个交换模块，其中，p=2*i，A组交换模块和B组交换模块以相同的树形拓扑结构相互连接，A组和B组交换模块中的在树形拓扑根节点上的交换模块分别与四个计算模块和两个通信模块连接；
6.如权利
7.如权利要求5所述的一种轨道交通安全计算平台通信系统，其特征在于，每个执行系机箱内的两个接口模块与j个输入输出模块是通过背板连接。
8.一种数据交换方法，基于权利要求1-4所述的轨道交通安全计算平台通信架构和权利要求5、6、7所述的轨道交通安全计算平台通信系统，其特征在于，包括：
9.如权利要求8所述的一种数据交换方法，其特征在于，每个计算单元中的两个计算模块之间采用独立的物理层传输通道进行数据交换；每个执行单元中的两个控制单元之间采用独立的物理层传输通道进行数据交换；两个计算单元间通过两个交换模块转发进行数据交换。
...【技术特征摘要】
1.一种轨道交通安全计算平台通信架构，其特征在于，包括计算模块、通信模块、交换模块、接口模块和输入输出模块；
2.如权利要求1所述的一种轨道交通安全计算平台通信架构，其特征在于，包括计算模块、通信模块、交换模块、接口模块和输入输出模块；
3.如权利要求1所述的一种轨道交通安全计算平台通信架构，其特征在于，
4.如权利要求1至2所述的一种轨道交通安全计算平台通信架构，其特征在于，所述计算单元和执行单元的电源平面与地平面相互独立。
5.一种轨道交通安全计算平台通信系统，其特征在于，包括一个计算系机箱和执行系机箱，所述计算系机箱内设有四个计算模块、两个通讯模块、p个交换模块，所述计算模块采用两两联机方式，构成二个二取二架构的计算单元，每个计算单元中的两个计算模块分别定义为主要计算模块和校验计算模块；所述交换模块为p个且分为a组和b组，每组均有i个交换模块，其中，p=2*i，a组交换模块和b组...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑宇，齐永，
申请(专利权)人：江苏华创微系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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