[發明專利]一種安全性獨立主備切換設備及方法

在審

• 申請號: 201711451521.9
• 申請日: 2017-12-27
• 公開（公告）號: CN107942646A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 張彬;李常輝;方圓;張輝;陳亮;潘雷
• 申請（專利權）人: 卡斯柯信號有限公司
• 主分類號: G05B9/03
• 分類號: G05B9/03
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 應小波

技術領域

本發明涉及軌道交通信號設備領域，尤其是涉及一種安全性獨立主備切換設備及方法。

背景技術

在軌道交通信號設備領域中，目前廣泛使用雙套熱備冗余技術來提升設備的可靠性。熱備冗余的一般技術是保證互為熱備的兩套系統同時運行，其中一套設備作為主機保證當前的計算和通信功能；另外設備作為備機保證與主機的同步工作狀態，但不進行計算決策及對外通信。當主機故障時通過主備切換軟件或硬件將備機轉為主機，保證整個系統的不間斷繼續運行。

根據實現方式的不同，目前已有的主備切換控制方式有如下幾種：

軟件控制型：由主備系設備的軟件自主協商主備控制，但是軟件運行在主備系設備上，主備系設備本身故障會導致軟件異常，使得主備控制失效。

簡單開關類型：由獨立開關強制控制主備狀態，將主備結果發送給系統，強制指定主機和備機。這種方式依賴于第三方的操作，實時性較差。

開關狀態和軟件控制結合型：這種方式將上述兩種方式結合，既可以強制指定主備狀態；也可以設置為自動狀態，此時由軟件控制主備系狀態。這種方式仍不能排除軟件原因導致的主備控制失效。

獨立控制型：主備系設備本身完全不參與主備決策，僅在自身正常時向主備控制設備發出做主機的申請，由獨立的主備控制設備來判決主備，并將判決的結果送回給互為熱備的兩套設備。這種方式一般由門電路或CPLD/FPGA組成，不能排除因硬件故障導致的判決結果異常，可能會出現雙機同時做主或同時做備的狀態。

目前比較好的方式是采用獨立控制的方式，既不受主備系設備自身的影響，也有很好的實時性。但是本身安全性受限，不能排除因自身故障導致的雙主機判決結果，繼而影響整個系統的安全性。

經過檢索，中國專利公開號為CN103793300B公開了一種雙機熱備系統中快速主備切換裝置和主備切換方法，包括硬件互斥電路、過濾電路，以及位于第一核心模塊上的第一軟件協商模塊和第一看門狗模塊，位于第二核心模塊上的第二軟件協商模塊和第二看門狗模塊，解決了現有主備切換系統中軟件死機不能及時發現的問題，主備切換過程中的對外“雙主”呈現問題，以及主備協商過程中的對外“雙備”呈現問題。但該裝置對外通信的方式沒有采用兩路通道傳輸同樣的數據的方法，存在通信故障的可能性，而且該裝置發送至外部的消息不是NISAL碼字，使得外部系統可能收到錯誤的判決信息。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種安全性獨立主備切換設備及方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種安全性獨立主備切換設備，分別與外部子系統A和外部子系統B連接，用于實現外部子系統A和外部子系統B的主備切換，所述的切換設備包括機籠、單片機板卡S1、單片機板卡S2、繼電器J1、繼電器J2、S1電源和S2電源，所述的繼電器J1和J2安裝到機籠內部的背板上，所述單片機板卡S1和S2安裝于機籠內部并分別連接繼電器J1和J2，所述單片機板卡S1和S2分別連接外部子系統A和外部子系統B，所述的S1電源和S2電源分別連接單片機板卡S1和S2；其特征在于，所述的繼電器J1和J2為安全互斥繼電器，所述的單片機板卡S1采集繼電器J1的狀態并發送給外部子系統A，所述的單片機板卡S2采集繼電器J2的狀態并發送給外部子系統B，所述的外部子系統A和外部子系統B得到的互斥的判決結果，從而避免出現判決出雙主情況。

優選地，所述的S1電源和S2電源均為220VAC輸入電源。

優選地，所述的繼電器J1和J2達到安全互斥的連接方式為：所述的單片機板卡S1對繼電器J1吸起的電信號接收端通過繼電器J2的一個常閉觸點連接到繼電器J1的勵磁端，所述的單片機板卡S2對繼電器J2吸起的電信號接收端通過繼電器J1的一個常閉觸點連接到繼電器J2的勵磁端，所述的單片機板卡S1的FLASH的DR0地址位連接到繼電器J1的常閉觸點，所述的單片機板卡S1的FLASH的DR1地址位連接到繼電器J1的常開觸點，所述的單片機板卡S2的FLASH的DR0地址位連接到繼電器J2的常閉觸點，所述的單片機板卡S2的FLASH的DR1地址位連接到繼電器J2的常開觸點。

優選地，所述的繼電器J1和J2均為固有安全-故障型繼電器。

優選地，所述的主備切換設備還包括切換開關，所述的切換開關設于設備的前面板上，所述的切換開關分別連接單片機板卡S1和單片機板卡S2，所述的切換開關包括三種檔位：自動判決狀態檔位、強制外部子系統A做主狀態檔位和強制外部子系統B做主狀態檔位。