[发明专利]双机热备结构的ATO设备的故障检测和切换方法

说明书

技术领域

本发明属于全自动驾驶系统设计技术领域，尤其涉及一种双机热备结构的ATO设备的故障检测和切换方法。

背景技术

由于ATO(Automatic Train Operation，全自动列车驾驶)设备主要用于代替司机驾驶列车运行，ATO设备的故障将会对列车运行造成较大影响。因此在面向全自动驾驶(Fully Automatic Operation，FAO)系统的开发和研究中，为了保证ATO设备的高可靠性，首要任务是对ATO设备进行冗余设计，例如采用双机热备冗余结构。

在现有的双机热备技术方案中，很多系统在主备机单元之间设置心跳线，依靠软件实现对主机和备机工作状态的故障检测和故障切换。这种方式需要大量的软件设计来检测主机、备机的工作状态，而且部分双机热备技术方案缺少第三方监督。当心跳线出现错误时，可能导致备机误升“主”机，产生双主机状态，影响信息传输和控制。

本发明设计了一种基于数据通道有效性的双机热备结构ATO故障检测和故障切换方法。利用数据输出通道的有效性作为主、备机切换的依据。采用该设计的优点在于准确定位故障位置，防止切换异常导致错误数据输出。该设计包括主机、备机、管理单元。此外还包括输入单元和输出单元作为ATO和外界其它设备通信的传输。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种双机热备结构的ATO设备的故障检测和切换方法，用于解决现有的ATO设备在故障检测和故障切换时存在的问题。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种双机热备结构的ATO设备的故障检测系统，包括主机和备机，其特征是所述系统还包括：主机微处理器、备机微处理器、管理单元、输入单元和输出单元；

所述主机微处理器置于主机中，并分别通过数据输入通道和主机数据输出通道与输入单元和输出单元相连；

所述备机微处理器置于备机中，并分别通过数据输入通道和备机数据输出通道与输入单元和输出单元相连；

所述管理单元分别与主机和备机相连；

所述输入单元用于通过数据输入通道向主机和备机发送数据；

所述主机微处理器用于检测自身是否出现故障，在自身出现故障时，通过主机向管理单元发送主机故障信号；

所述备机微处理器用于检测自身是否出现故障，在自身出现故障时，通过备机向管理单元发送备机故障信号；

所述管理单元用于在检测到主机故障信号时，屏蔽主机数据输出通道；在检测到备机故障信号时，屏蔽备机数据输出通道；

所述输出单元用于检测主机数据输出通道和备机数据输出通道的工作状态，当输出单元仅检测到备机数据输出通道的工作状态时，则将备机升级为主机；当输出单元仅检测到主机数据输出通道的工作状态时，则所述系统处于单主机模式；当检测不到主机数据输出通道和备机数据输出通道的工作状态时，则控制ATO设备宕机。

所述输出单元用于同时检测到主机数据输出通道和备机数据输出通道的工作状态时，对主机数据输出通道和备机数据输出通道输出的数据进行比较，如果主机数据输出通道和备机数据输出通道输出的数据一致，则输出主机数据输出通道的数据；否则，控制ATO设备宕机。

所述管理单元通过数据输入通道与输入单元相连，用于检测数据输入通道的输入数据，如果管理单元检测到数据输入通道的输入数据异常，则屏蔽主机数据输出通道和备机数据输出通道。

所述管理单元通过主机数据输出通道与输出单元相连，用于检测主机数据输出通道的输出数据。

所述管理单元通过备机数据输出通道与输出单元相连，用于检测备机数据输出通道的输出数据。

一种双机热备结构的ATO设备的故障检测方法，其特征是所述方法包括：

步骤1：主机微处理器和备机微处理器周期性地自检；

步骤2：当主机微处理器检测自身出现故障时，通过主机向管理单元发送主机故障信号；

当备机微处理器检测自身出现故障时，通过备机向管理单元发送备机故障信号；

步骤3：如果管理单元检测到主机故障信号，则屏蔽主机数据输出通道；

如果管理单元检测到备机故障信号，则屏蔽备机数据输出通道；

步骤4：当输出单元仅检测到备机数据输出通道的工作状态时，则将备机升级为主机；当输出单元仅检测到主机数据输出通道的工作状态时，则所述系统处于单主机模式；当检测不到主机数据输出通道和备机数据输出通道的工作状态时，则控制ATO设备宕机。