[发明专利]采用双CPU冗余技术的铁路信号装置及其控制方法

摘要

一种采用双CPU冗余技术的铁路信号装置及其控制方法。装置包括：CAN通讯电路、第一CPU、第二CPU、主备状态标志，同步电路、输入缓冲器、输出缓冲器、输出切换控制、输出转换电路、输出互斥电路、状态检测电路、逻辑或门电路、动态采集电路、电流检测器、过载保护电路和电压检测器。本发明的装置及其控制方法，实现了铁路信号设备控制的双CPU启动、热复位、强干扰源下的主备切换以及对信号设备的控制，铁路信号设备电子执行单元的智能化程度更高，可以根据不同现场工况识别故障，从而达到快速故障定位，快速检修的目的，并可通过现场设备与控制中心等上一级设备进行快速网络通信，使控制中心等上级系统能够随时掌握现场设备运行情况。

主权项

一种采用双CPU冗余技术的铁路信号装置，其特征在于：所述的采用双CPU冗余技术的铁路信号装置包括：CAN通讯电路(2)、第一CPU(3)、第二CPU(4)、主备状态标志(5)，同步电路(6)、输入缓冲器(7)、输出缓冲器(8)、输出切换控制(9)、输出转换电路(10)、输出互斥电路(11)、状态检测电路(12)、逻辑或门电路(13)、动态采集电路(14)、电流检测器(15)、过载保护电路(16)和电压检测器(17)；其中：CAN通讯电路(2)为CAN总线通讯接口电路，两个CAN通讯电路(2)分别将第一CPU(3)和第二CPU(4)通过CAN总线与连锁主机(1)相连接；第一CPU(3)和第二CPU(4)分别通过主备状态标志(5)和同步电路(6)实现互联；其中：主备状态标志(5)包括第一CPU(3)和第二CPU(4)的状态标志和状态显示电路，其分别与第一CPU(3)和第二CPU(4)相连接；同步电路(6)为SCI串行数据接口电路，其通过SCI串行数据总线分别与第一CPU(3)和第二CPU(4)相连接；输出缓冲器(8)、输出切换控制(9)和输出转换电路(10)组成一路输出切换电路，三路输出切换电路构成输出切换单元；其中：输出缓冲器(8)为输出接口缓冲器，第一CPU(3)和第二CPU(4)的输出端分别通过输出缓冲器(8)连接至输出切换控制(9)的输入端；输出缓冲器(8)由多组缓冲器电路组成；输出切换控制(9)为具有判断功能的二选一数字开关，其相当于一路输出信号来说具有两个输入端，一个输出端和两个控制端口；输出切换控制(9)的两个控制端口分别与第一CPU(3)和第二CPU(4)相连接，输出端与一个输出转换电路(10)的输入端相连接；输出转换电路(10)为输出推动电路，其输出端与负载连接；输出互斥电路(11)为输出互斥保护电路，其两个输入端分别与两个输出转换电路(10)的输出端相连接，输出端分别与功率继电器K1、K2的控制端相连接；逻辑或门电路(13)的两个输入端分别与输出互斥电路(11)的两个输出端相连接，输出端与功率继电器K3的控制端相连接；输入缓冲器(7)和动态采集电路(14)组成一路输入采集电路，四路输入采集电路构成动态信号采集单元；输入缓冲器(7)和状态检测电路(12)组成开关量输入单元；动态信号采集单元和开关量输入单元组成输入电路部分；其中：输入缓冲器(7)的一个输入端与一个动态采集电路(14)的输出端相连接，其相应的输出端同时与第一CPU(3)和第二CPU(4)的一个输入端相连接；动态采集电路(14)的输入端与检测信号B1‑B4之中的一个信号端相连接；状态检测电路(12)的三个输入端分别与功率继电器K1‑K3的常闭触点输出端子相连接，状态检测电路(12)的输出端输出检测信号B5，其与输入缓冲器(7)的输入端相连接；功率继电器J为输入电源控制部件，其具有两对主触点J1、J2，每对主触点均包含一个输入端子，一个常开输出端子和一个常闭输出端子，其中主触点J1的输入端子与正电源输入端XZ相连接，常开触点输出端子同时与功率继电器K1、K2的输入端子相连接，常闭触点输出端子与第一正输出端OUT1+相连接；主触点J2的输入端子与负电源输入端XF相连接，常开触点输出端子与功率继电器K3的输入端子相连接，常闭触点输出端子与负输出端OUT1‑相连接；功率继电器K1、K2、K3均为输出电源控制部件，分别具有一个输入触点端子、一个常开触点输出端子和一个常闭触点输出端子，其中：功率继电器K1的常开触点输出端子通过一个电流检测器(15)与第一正输出端OUT1+相连接，功率继电器K2的常开触点输出端子通过另一个电流检测器(15)与第二正输出端OUT2+相连接，功率继电器K3的常开触点输出端子直接与负输出端OUT1‑相连接；电流检测器(15)为输出电流检测电路，其具有一个输入端、一个输出端和一个信号输出端，两个电流检测器(15)分别用于检测两路功率输出的输出电流值，其中一个电流检测器(15)的输入端与功率继电器K1的常开触点输出端子相连接，输出端与第一正输出端OUT1+相连接，信号输出端输出检测信号B1，且与一个动态采集电路(14)的输入端相连接；另一个电流检测器(15)的输入端与功率继电器K2的常开触点输出端子相连接，输出端与第二正输出端OUT2+相连接，信号输出端输出检测信号B2，且与一个动态采 集电路(14)的输入端相连接；过载保护电路(16)为输出电流峰值过载保护电路，两个过载保护电路(16)的输入端分别与两个电流检测器(15)的信号输出端相连接，输出端分别与对应于控制信号A2、A3的两路输出电路中两个输出转换电路(10)的保护输入端相连接；电压检测器(17)为输出电压检测电路，其具有一个输入端、一个输出端，两个电压检测器(17)分别用于检测两路功率输出的电压值，其中一个电压检测器(17)的输入端与第一正输出端OUT1+相连接，输出端的输出信号为检测信号B3，与一个动态采集电路(14)的输入端相连接；另一个电压检测器(17)的输入端与第二正输出端OUT2+相连接，输出端的输出信号为检测信号B4，与一个动态采集电路(14)的输入端相连接；所述的控制信号A1、A2、A3之中：控制信号A1所对应的输出端与功率继电器J的控制端相连接；控制信号A2和控制信号A3所对应的输出端分别通过输出互斥电路(11)与功率继电器K1、K2的控制端相连接。