应用于轨道交通信号安全系统的中间件系统技术方案

本发明专利技术涉及一种应用于轨道交通信号安全系统的中间件系统，属于轨道交通技术领域。该中间件系统包括可配置管理模块、底层接口适配管理模块、应用开发管理模块和安全及可靠性管理模块。可配置管理模块配置操作系统及驱动、系统内部数结构及软硬件资源；应用开发管理模块为上层应用提供统一的API接口，同时负责信息交互及系统初始化；安全及可靠性管理模块实现系统安全及可靠性管理；底层接口适配管理模块实现与轨道交通信号系统中的其它子系统之间的信息交互。本发明专利技术的中间件系统能够适配底层不同操作系统及应用于各种轨道交通安全子系统，承担各种应用程序访问底层操作的共性任务，通过简单、方便的公共安全API，向应用系统提供通用的服务。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轨道交通
，特别涉及轨道交通信号安全
，具体是指一种应用于轨道交通信号安全系统的中间件系统。
技术介绍
基于无线通信的列车控制系统(CBTC)实现了车地之间双向信息传输突破了传统轨道电路固定闭塞的限制，利用移动闭塞技术大大提高了列车的运行效率和系统的灵活性，代表了今后列车自动控制系统发展的趋势。整个CBTC信号系统由列车自动监控系统(ATS),计算机联锁系统(CBI )、列车自动防护系统(ATP)及列车自动驾驶系统(ATO)组成，其中CB1、ATP、ATO是CBTC系统中安全相关的系统需要运行在具有多运算系冗余结构的安全计算机系统中，是整个CBTC系统中的核心设备使用故障导向安全的机制负责整个系统的运行安全。CB1、ATP、AT0子系统均需使用要安全中间件实现信息交互、安全及可靠性管理、状态监控等功能。目前，由于技术封锁，国内外的轨道交通信号系统厂家对于CB1、ATP、AT0子系统的中间件系统均采用各不相同的设计方法，各家自成体系造成了在信号系统集成的过程中出现资金重复投入、测试及维护困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种用以适配底层不同操作系统平台和不同厂商应用软件产品的差异，承担各种应用程序访问底层操作的共性任务，屏蔽应用程序一些底层操作任务的艰巨性和复杂性，通过简单、方便的公共安全应用编程接口(API)，向应用系统提供通用的服务，具有高度的安全性、可靠性、可配置性及灵活性，能够在轨道交通安全相关的子系统中使用。轨道交通信号安全系统包括计算机联锁子系统、列车自动防护子系统及列车自动驾驶子系统。为了实现上述的目的，本专利技术应用于轨道交通信号安全系统的中间件系统包括可配置管理模块、底层接口适配管理模块、应用开发管理模块和安全及可靠性管理模块。其中，所述的可配置管理模块用以根据系统自身不同的软硬件资源及应用，配置操作系统及驱动为其和上层应用提供统一的API接口，并配置系统内部数据结构和底层软硬件资源；底层接口适配管理模块用以根据所述的底层软硬件资源，映射底层操作系统及驱动API接口供其它模块调用，并实现与所述的列车自动监控子系统、计算机联锁子系统、列车自动防护子系统、列车自动驾驶子系统及安全计算机其他运算系之间的信息交互；应用开发管理模块用以根据所述的轨道交通信号安全系统的自身应用程序的接口需求、功能及系统资源，根据由所述的可配置管理模块配置模块为上层应用程序提供统一的API接口，并实现系统上下层之间的信息交互及系统软硬件初始化服务等功能；安全及可靠性管理模块用以根据由所述的可配置管理模块配置的数据结构，接收所述的底层接口适配管理模块和应用开发管理模块的数据，完成相应的数据处理并返回处理结果，同时进行相应的故障处理。该应用于轨道交通信号安全系统的中间件系统中，所述的可配置管理模块具体为根据轨道交通信号安全系统的操作系统及驱动为所述的底层接口适配管理模块映射统一的API接口供所述的安全及可靠性管理模块调用；根据轨道交通信号安全系统的功能和应用需求为所述的安全及可靠性管理模块配置系统内部所需要的通信报文数据结构；并根据轨道交通信号安全系统的软硬件资源及功能为所述的应用开发管理模块配置该中间件系统启动时所需的软硬件资源，同时为应用开发管理模块提供统一的API的接口供上层应用调用。该应用于轨道交通信号安全系统的中间件系统中，所述的底层接口适配管理模块包括系统底层接口映射子模块和信息交互子模块，所述的系统底层接口映射子模块用以根据所述的轨道交通信号安全系统及驱动并结合可配置管理模块映射出系统底层通用的API接口供其它模块调用；所述的信息交互子模块用以实现与所述的列车自动监控子系统、计算机联锁子系统、列车自动防护子系统、列车自动驾驶子系统及安全计算机其他运算系之间的信息交互。该应用于轨道交通信号安全系统的中间件系统中，所述的应用开发管理模块包括信息交互子模块和应用配置子模块，所述的信息交互子模块用以通过消息机制完成与所述的安全及可靠性管理模块及上层应用程序之间的信息交互；所述的应用配置子模块用以根据所述的轨道交通信号安全系统应用程序的接口需求结合配置管理模块为上层应用程序提供统一的API接口供上层应用程序调用，并根据所述的轨道交通信号安全系统的功能及软硬件资源并结合配置管理模块为该中间件系统的正常启动提供初始化服务。该应用于轨道交通信号安全系统的中间件系统中，所述的安全及可靠性管理模块包括数据配置子模块、工作流管理子模块、数据缓冲子模块、安全编解码子模块、数据表决子模块、故障处理子模块和日志记录子模块。其中，所述的数据配置子模块根据所述的轨道交通信号安全系统的功能需求并结合可配置管理模块完成系统报文数据的配置；所述的工作流管理子模块用以管理及调度所述的数据配置子模块、数据表决子模块、安全编解码子模块、故障处理子模块、日志记录子模块和数据缓冲子模块，并实现所述的数据配置子模块、数据表决子模块、安全编解码子模块、故障处理子模块、日志记录子模块和数据缓冲子模块之间的数据交换；所述数据缓冲子模块，由于采用工作流管理工作机制，利用缓冲区将中间件系统内部的所有输入输出的数据通过所述的工作流管理子模块进行分发，加快中间件系统数据处理速度；所述安全编解码子模块，用以通过所述的数据流管理子模块将从所述的底层接口适配管理模块接收数据进行解析及效验，并将效验通过的信息通过所述的数据流管理子模块送往所述的数据表决模块进行表决处理，将效验未通过的数据通过所述的数据流管理子模块送往所述的故障处理模块进行处理；同时通过所述的数据流管理子模块将所述的应用开发管理模块发来的数据进行封装和效验，并将经过封装和效验的数据通过所述的数据流管理子模块送往数据表决子模块；所述数据表决子模块，用以通过所述的数据流管理子模块接收所述的安全编解码子模块发送的数据完成本运算系与其它运算系相同类型的同步数据的安全及可靠性处理，将表决通过并由所述的应用开发管理模块发来的数据通过所述的数据流管理子模块发送到所述的底层接口适配管理模块，将表决通过并由所述的底层接口适配管理模块发来的数据通过所述的数据流管理子模块发送到所述的应用开发管理模块，将表决未通过的数据通过所述的数据流管理子模块发往所述的故障处理子模块；所述故障处理子模块，用以通过所述的数据流管理子模块接收所述的安全编解码子模块和数据表决子模块发来的故障信息，根据故障信息的类别进行相应的故障处理，并通过所述的数据流管理子模块将相应的故障信息发送到所述的日志记录子模块；所述日志记录模块子模块，用以通过所述的数据流管理子模块接收所述的故障处理子模块的故障信息，并记录所述的故障信息，同时通过所述的数据流管理子模块向所述的应用开发管理模块提供故障查询接口供用户查询故障内容。该应用于轨道交通信号安全系统的中间件系统中，所述的数据缓冲子模块中的缓冲区为根据数据类型分别设置的多个环形队列缓冲区。该应用于轨道交通信号安全系统的中间件系统中，所述的数据表决子模块进行安全及可靠性处理，具体为根据安全计算机运算系的不同数据表决子模块采取“三取二”、“二取二”和“二乘二取二”三种方式中的一种进行安全及可靠性处理。采用了该专利技术的应用于轨道交通信号安全系统的中间件系统，其包括可配置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于轨道交通信号安全系统的中间件系统，所述的轨道交通信号安全系统包括计算机联锁子系统、列车自动防护子系统及列车自动驾驶子系统，其特征在于，所述的中间件系统包括：可配置管理模块，用以根据所述的轨道交通信号安全系统的不同资源及应用，配置操作系统及驱动，为中间件系统底层和上层应用提供统一的API接口，并配置中间件系统内部数据结构和底层软硬件资源；底层接口适配管理模块，用以根据所述的底层软硬件资源，映射底层操作系统及驱动API接口供其它模块调用，并实现与列车自动监控子系统、计算机联锁子系统、列车自动防护子系统、列车自动驾驶子系统及安全计算机运算系之间的信息交互；应用开发管理模块，用以根据所述的轨道交通信号安全系统自身应用程序的接口需求、功能及系统资源，根据由所述的可配置管理模块为上层应用程序提供统一的API接口，并实现系统上下层之间的信息交互及系统软硬件初始化服务功能；安全及可靠性管理模块，用以根据由所述的可配置管理模块配置的数据结构，接收所述的底层接口适配管理模块和应用开发管理模块的数据，完成相应的数据处理并返回处理结果，同时进行相应的故障处理。

【技术特征摘要】
1.一种应用于轨道交通信号安全系统的中间件系统，所述的轨道交通信号安全系统包括计算机联锁子系统、列车自动防护子系统及列车自动驾驶子系统，其特征在于，所述的中间件系统包括 可配置管理模块，用以根据所述的轨道交通信号安全系统的不同资源及应用，配置操作系统及驱动，为中间件系统底层和上层应用提供统一的API接口，并配置中间件系统内部数据结构和底层软硬件资源； 底层接口适配管理模块，用以根据所述的底层软硬件资源，映射底层操作系统及驱动API接口供其它模块调用，并实现与列车自动监控子系统、计算机联锁子系统、列车自动防护子系统、列车自动驾驶子系统及安全计算机运算系之间的信息交互； 应用开发管理模块，用以根据所述的轨道交通信号安全系统自身应用程序的接口需求、功能及系统资源，根据由所述的可配置管理模块为上层应用程序提供统一的API接口，并实现系统上下层之间的信息交互及系统软硬件初始化服务功能； 安全及可靠性管理模块，用以根据由所述的可配置管理模块配置的数据结构，接收所述的底层接口适配管理模块和应用开发管理模块的数据，完成相应的数据处理并返回处理结果，同时进行相应的故障处理。2.根据权利要求1所述的应用于轨道交通信号安全系统的中间件系统，其特征在于，所述的可配置管理模块具体为 根据轨道交通信号安全系统的操作系统及驱动为所述的底层接口适配管理模块映射统一的底层API接口供所述的安全及可靠性管理模块调用； 根据轨道交通信号安全系统的操作系统的功能和应用为所述的安全及可靠性管理模块配置系统内部所需要的通信报文数据结构； 并根据轨道交通信号安全系统的软硬件资源及功能为所述的应用开发管理模块配置该中间件系统启动时所需的软硬件资源，同时为所述的应用开发管理模块提供统一的API的接口供上层应用调用。3.根据权利要求1所述的应用于轨道交通信号安全系统的中间件系统，其特征在于，所述的底层接口适配管理模块包括系统底层接口映射子模块和信息交互子模块， 所述的系统底层接口映射子模块用以根据所述的轨道交通信号安全系统中的操作系统及驱动并结合可配置管理模块映射出系统底层通用的API接口供其它模块调用； 所述的信息交互子模块用以实现与所述的列车自动监控子系统、计算机联锁子系统、列车自动防护子系统、列车自动驾驶子系统及安全计算机计算系之间的信息交互。4.根据权利要求1所述的应用于轨道交通信号安全系统的中间件系统，其特征在于，所述的应用开发管理模块包括信息交互子模块和应用配置子模块， 所述的信息交互子模块用以通过消息机制完成与所述的安全及可靠性管理模块及上层应用程序之间的信息交互； 所述的应用配置子模块用以根据所述的轨道交通信号安全系统上层应用程序的接口需求结合配置管理模块为上层应用程序提供统一的API接口供上层应用程序调用，并根据所述的轨道交通信号安全系统的功能及软硬件资源并结合配置管理模块为该中间件系统的正常启动提供初始化...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建波，郭自刚，冯健，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十二研究所，
类型：发明
国别省市：