[发明专利]一种基于云计算的安全计算机平台

说明书

本发明公开了一种基于云计算的安全计算机平台。该平台在横向结构上采用二乘设计，包含第一通道和第二通道，且每个通道包含运行于云计算环境的四个容器镜像，其中第一通道包含第一通信控制器、第一任务主机、第一表决主机和第一容错与安全管理单元，第二通道包含第二通信控制器、第二任务主机、第二表决主机和第二容错与安全管理单元；在纵向结构上，使用两台主机对输入和输出进行表决的二取二设计，两台主机若输入输出一致，则该平台进行输出，否则报告故障。利用本发明可以优化传统列控系统的架构，提高轨道交通系统的运输效率和安全性。

技术领域

本发明涉及电气化交通技术领域，更具体地，涉及一种基于云计算的安全计算机平台。

背景技术

铁路以其安全、准时、高效、运输能力大等特点成为人们出行普遍使用的交通工具。近年来，由于我国“八纵八横”的高速铁路网格局逐步完成，铁路在交通网络中起着顶梁柱的作用。同时，随着城镇化速度的加快，城市人口迅速增长，城市交通面临越来越严重的挑战，亟待解决。而轨道交通作为公共交通中最为重要的组成部分，具有效率高、运量大、快捷方便、安全舒适、能耗低等优点，对于减轻资源、环境压力、缓解交通拥堵具有重要意义，并成为人们出行首选的交通方式。

无论是在高速铁路还是在城市轨道交通中，信号系统都是保证列车安全、高效运行的重要组成部分，作为信号系统的核心—列车运行控制系统的相关技术得到了快速的发展。随着铁路的多次大提速，铁路的列车运行控制系统(China Train Control System)从CTCS-0级提升至CTCS-3级。CTCS-3级列车运行控制系统可应用于时速250km/h以上的高速铁路，并以CTCS-2级列车运行控制系统作为后备系统。城市轨道交通中基于通信的列车运行控制系统CBTC(Communication Based Train Control System)可达到90s追踪运行间隔，显著提升了城市轨道交通的运营能力和服务水平。

CTCS-3系统主要由无线闭塞中心(Radio Block Center，RBC)、车站连锁系统、临时限速服务器(Temporary Speed Restriction Server，TSRS)以及车载设备等组成。其中RBC主要为处于自身管辖范围内的列车计算行车许可(Movement Authority，MA)、GSM-R实现车地之间控制信息的双向传输。车载子系统生成速度距离监控曲线，实时监控列车运行速度以保证列车安全运行。

CBTC系统主要由车载设备、地面设备和车地通信设备组成。在CBTC模式下，列车根据列车自动监控系统ATS(Automatic Train Supervision)的运行组织命令行车；地面联锁设备负责收集轨旁设备发送的信息，下达排列进路、扳动道岔等命令。每一列车的车载控制器VOBC(Vehicle on Board Controller)将位置、速度等信息通过无线通信方式传输给地面的区域控制器ZC(Zone Controller)。区域控制器主要职责是根据列车当前的位置信息以及联锁所排列的进路和轨道占用/空闲信息，为其控制范围内的列车计算生成移动授权(MA，Movement Authority)，通过无线通信技术将MA返回给车载设备VOBC，VOBC根据MA计算列车速度监控曲线，防止列车超速。

由此可见，信号系统在列车的安全高效运行中发挥着至关重要的作用，一旦失效会造成十分巨大的财产损失甚至威胁人的生命安全。因此，此类系统多采用安全计算机作为其核心的控制部件用于提高系统的可靠性和安全性。但是目前以安全计算机为核心的信号系统在以下几个方面存在不足和缺陷：

(1)设备数量庞大、维护成本高、故障隐患多

传统的信号系统设计中，通常针对不同的功能来设计相应的不同子系统结构，采用叠加的方式完成整个信号系统的结构设计，使得信号系统中的设备数量大大增多，系统结构趋向复杂化，增加了维护成本，设备数量多，使系统MTBF(Mean Time BetweenFailures，平均故障间隔时间)降低，由于系统MTBF越低，会比较频繁地出现故障而导致系统恢复时间变长，不仅降低系统运行效率，而且还容易诱发事故。