[发明专利]一种轨道交通信号系统双主防护的方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制领域，尤其是涉及一种用于热备冗余系统的双主防护方法。

背景技术

目前，在轨道交通信号系统领域，控制系统常用双机热备的方法来提高可靠性，也就是使用两套设备进行热备冗余。在一套设备出现故障后，切换至另外一套设备继续运行。双机热备系统组成主要包括功能和性能相同的两系控制设备(如图1中的A系统和B系统)、通信线路以及决策机构，其原理框图如图1所示。A系统和B系统不断的向决策机构报告自身的运行状态，如果作为主系的系统出现了故障，则由决策机构将备系升为主系。

在双机热备系统中，用于传输两系控制系统工作状态信息的通信线路受外界干扰或者自身原因可能会导致通信信息丢失、错误等情况，这些情况均可归为通信线路故障，从而导致决策机构误认为主系失去连接或处于不受控的故障状态。此时，决策机构将会将备用系统升为主系，因而产生两个主系同时工作的情况，这就是双机热备系统的双主问题。双主问题会导致以下严重后果：

1、双机争夺系统控制权，导致系统输出混乱，外部设备错误动作，无法正常工作。

2、双机均为主系，易导致两套设备全部宕机，系统无输出，外部设备处于失控状态。

因此，一旦出现双主现象，将会对整个系统的稳定运行造成严重影响。

现有技术中，绝大部分的双机热备方案的主要关注点在于如何进行主备切换以及切换的决策控制方法研究，而较少关注对于双主现象的防护。现有的双主防护方法主要是在主备切换的控制软件上进行改进，在进行切换决策时考虑应用软件的健康状态，避免出现双主现象。现有的双主防护方案主要有以下缺点：

1、主备切换软件的改进只能在一定程度上解决非通信线路引起的双主问题，对通信线路故障而引起的双主问题防范不够；

2、检测健康状态会消耗通信周期，使主备切换的反应时间增加，系统切换的响应时间增多；

3、带有决策机构的设计，会增加成本。

发明内容

提供本发明内容以便以简化形式介绍将在以下具体实施方式中进一步的描述一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

本发明旨在解决双机热备系统的双主问题，通过使用双通信线路架构，改变了两系控制设备通信信息的发送和确认方式，直接使用两系设备的控制单元进行决策的方式，从而达到主系备系的稳定切换，同时防范双主的问题。

根据本发明的一个实施例，提供了一种用于热备系统中的双主防护的方法，所述方法包括：

将所述热备系统中的一个子系统确定为主系，并将其余的子系统确定为备系，其中所有的子系统通过至少两路通信线路互联；

每一个子系统在每一个软件周期内分别在每一路通信线上向其它子系统发送自身的状态信息；

备系子系统分别基于每一路通信线路的状态信息来判断主系子系统是否为预期状态；以及

响应于基于每一路通信线路均判断主系子系统为非预期状态，将所述备系子系统升为主系子系统。

根据本发明的另一实施例，提供了一种信号控制系统，所述系统包括：

构成热备冗余的多个子系统；以及

将所述多个子系统中的每一个通信地互联的至少两路通信线路，其中所述多个子系统被配置成实现以下的双主防护：

所述多个子系统中的一个子系统被确定为主系，其余的子系统被确定为备系；

每一个子系统在每一个软件周期内分别在每一路通信线路上向其它子系统发送自身的状态信息；

备系子系统分别基于每一路通信线路的状态信息来判断主系子系统是否为预期状态；以及

响应于基于每一路通信线路均判断主系子系统为非预期状态，将所述备系子系统升为主系子系统。

与现有技术中的双机热备系统的双主防护方案相比，本发明所提供的双主防护方案至少具有以下优点：

1、周期多发机制，每个软件周期中，通信线路上传输若干次主备状态信息，防止只发一次造成的数据丢失问题，增大对方接收成功的概率；

2、双通信线路的判断和确认机制，使用两路不同通信协议的全双工通信总线，同时对对方的主备状态信息进行监测，一个作为判断通信线路，一个作为确认通信线路，避免了由于单路通信总线故障引起的双主问题；

3、主控制单元自身作为决策机构，相对于设立单独的决策机构，节约了成本；

4、响应速度快，两系设备每个软件周期都会进行比对判断，一旦监测到错误，会在下一个软件周期进行纠正，响应时间不超过一个软件周期。