本发明公开了一种属于铁路信号系统领域的采用2X2取2架构的计轴系统。其技术方案是，该系统由室外探测部分通过计轴电缆与室内测控部分连接构成。室外探测部分包括在室外的计轴点的两根钢轨上布置的2对传感器，并且每对传感器接一个室外电子检测单元(EAK)；室内测控部分包括室内机柜、室内控显机、室内ACE层和室内DIO层；室内控显机、室内ACE层和室内DIO层通过采用冗余方式的CAN总线相互连接；ACE层每个ACE带2个ZKB板，每个ZKB单板上由2个CPU组成；DIO层DIO板由2个完全一样的DIO机笼构成，受对应的ACE主控板ZKB控制。这种采用2X2取2的计轴系统，提高了计轴系统的安全性和可靠性。
1.一种采用2X2取2架构的计轴系统，由室外探测部分通过计轴电缆与室内测控部分连接构成，其特征是，所述室外探测部分包括在室外的每个计轴点的相同位置的两根钢轨上布置的2对传感器，并且每对传感器接一个室外电子检测单元(EAK)；
所述室内测控部分包括室内机柜、室内控显机、室内计轴器(ACE)层和室内输入输出模块(DIO)层；室内控显机、室内计轴器(ACE)层和室内输入输出模块(DIO)层通过CAN总线相互连接，室内计轴器(ACE)层和室内输入输出模块(DIO)层的部件置于室内机柜中；
所述室内计轴器(ACE)层的每个室内计轴器(ACE)带8个滤波板，每个滤波板对应一个室外电子检测单元(EAK)；
每组滤波板分别与同一计轴点上的2个室外电子检测单元(EAK)相连；
所述室内计轴器(ACE)层的每个室内计轴器(ACE)带2个主控板，形成冗余热备结构；
每个主控板单板上由2个CPU形成2取2比较，2个CPU之间通过双口RAM实现数据交互和比较；比较采用前端比较和后端比较同时进行的原则；CPU板之间通过CAN通信同步数据；
室内计轴器(ACE)层的背板上设置2个互锁切换继电器，从物理上保证主控板之间不会出现双主的情况；
所述室内输入输出模块(DIO)的输入输出模块(DIO)板的热备由2个完全一样的输入输出模块(DIO)机笼构成，每个输入输出模块(DIO)机笼最大配置10个采集板(DIB)或10个驱动板(DOB)；两个机笼之间形成对应位置的热备，并受对应的室内计轴器(ACE)层主控板控制。
2.根据权利要求1所述的采用2X2取2架构的计轴系统，其特征是所述室外探测部分的每个电子检测单元(EAK)通过计轴电缆与室内计轴器(ACE)层相连。
3.根据权利要求1所述的采用2X2取2架构的计轴系统，其特征是所述室内机柜包括电源、UPS和防雷部件。
4.根据权利要求1所述的采用2X2取2架构的计轴系统，其特征是所述控显机采用双机冗余结构，双机之间通过CAN总线实现数据同步和主备判断；双控显机通过一个视频、鼠标切换器(KVM)，实现控显机的主备手动切换；控显机的主机发送清零命令给ACE主机，备机只发送心跳信息和接收状态信息。
5.根据权利要求1所述的采用2X2取2架构的计轴系统，其特征是所述室内DIO层DIO的输入输出采用双采集和双驱动的方式。
6.根据权利要求1所述的采用2X2取2架构的计轴系统，其特征是所述CAN总线采用冗余总线方式，任何一路CAN总线通信正常，系统通信即为正常。
采用2X2取2架构的计轴系统
技术领域
[0001] 本发明涉及铁路信号系统领域，尤其是一种采用2X2取2架构的计轴系统。
背景技术
[0002] 计轴系统是铁路信号领域用于区段/区间有车占用检查的信号设备，该设备为铁路信号控制的关键设备，可用于区间有车占用检查，站内区段有车占用检查等。
[0003] 在铁路信号领域，热备的安全信号系统分为2X2取2结构、双机热备(2X2)结构、3取2结构、单机工作等几种系统架构。对于高安全要求的系统，比如计算机联锁系统、CTC(列车集中控制)系统等影响行车安全的设备大体多采用2X2取2结构，其他的次等安全系统，如TDCS(列车指挥调度管理系统)、微机监测等设备多采用双机热备(2X2)结构。
在地方铁路，还有采用3取2作为安全系统结构的计算机联锁系统。但是由于计轴设备应用较早，因此计轴系统还没有引入2X2取2的架构。
[0004] 2X2系统架构是指单个CPU或者多个CPU组成的两个主控机互为热备主从关系。一般情况下主机的工作输出作为整个系统的控制，备机独立工作，发现和主机不一致时跟从主机的状态，随时准备切换为主机，备机的输出只作为心跳信息检查通道状态，不作为控制依据。主备机切换时整个系统的对外输出应该没有任何变化，实现切换的无缝倒机。
[0005] 2取2是为了防止控制系统中的共模错误。安全控制系统对同一输入来源的数据分别由2个CPU进行计算，并把计算结果进行比较。
[0006] 2取2比较分为前端比较和后端比较。前端比较是2个CPU在主控板上通过通信进行比较，如果比较不一致导向安全处理；后端比较是计算完毕后，各自把输出结果发送到执行结构(对于计轴系统是DOB板)，再由DOB进行比较。前端比较可以及时发现错误，并判断当前主机是否正常，是否需要切换和同步；后端比较则可以防止前端比较一致后，由于传输通道的错误造成输出结果错误。
发明内容
[0007] 本发明将2X2取2的系统架构引入到计轴系统中，开发一种基于2X2取2的计轴系统，该系统的安全性和可靠性都高于目前在铁路上应用的已有的计轴系统。
[0008] 发明的技术方案是：一种采用2X2取2架构的计轴系统，由室外探测部分通过计轴电缆与室内测控部分连接构成，其特征是，
[0009] 所述室外探测部分包括在室外的每个计轴点的相同位置的两根钢轨上布置的2对传感器，并且每对传感器接一个室外电子检测单元(EAK)；
[0010] 所述室内测控部分包括室内机柜、室内控显机、室内ACE(计轴器)层和室内DIO(输入输出模块)层；室内控显机、室内ACE层和室内DIO层通过CAN总线相互连接，室内ACE层和室内DIO层的部件置于室内机柜中。
[0011] 所述室外探测部分的每个电子检测单元(EAK)通过计轴电缆与室内ACE层相连。
[0012] 所述室内机柜包括电源、UPS和防雷部件。
[0013] 所述室内ACE层的每个ACE带8个滤波板LBB，每个LBB板对应一个室外电子检测单元(EAK)。
[0014] 所述室内ACE层的每个ACE带2个ZKB(主控板)板，形成冗余热备结构；每个ZKB单板上由2个CPU形成2取2比较，2个CPU之间通过双口RAM实现数据交互和比较，比较采用前端比较和后端比较同时进行的原则；CPU板之间通过CAN通信同步数据；ACE的背板上设置2个互锁切换继电器，从物理上保证ZKB板之间不会出现双主的情况。
[0015] 所述控显机采用双机冗余结构，双机之间通过CAN总线实现数据同步和主备判断；双控显机通过一个视频、鼠标切换器(KVM)，实现控显机的主备手动切换；控显机的主机发送清零命令给ACE主机，备机只发送心跳信息和接收状态信息。
[0016] 所述室内DIO层DIO板的热备由2个完全一样的DIO机笼构成，每个DIO机笼最大可配置10个采集板DIB或10个驱动板DOB；两个机笼之间形成对应位置的热备，并受对应的ACE主控板ZKB控制。
[0017] 所述室内DIO层DIO的输入输出采用双采集和双驱动的方式。
[0018] 所述CAN总线采用冗余总线方式，任何一路CAN总线通信正常，系统通信即为正常。
[0019] 本发明的效果是：2X2取2的计轴系统与传统的计轴系统相比，当一系故障时，系统可无缝切换至另一系，保证了系统的可靠性工作。同时，系统的输出为2取2比较输出，符合信号系统的安全输出原则。
附图说明
[0020] 图1是采用2X2取2架构的计轴系统室内部分示意图
[0021] 图2是采用2X2取2架构的计轴系统的整体架构图
[0022] 图3是采用2X2取2架构的计轴系统室内部分配置图
具体实施方式
[0023] 下面结合附图说明本发明的实施方式。
[0024] 图1是采用2X2取2架构的计轴系统室内部分示意图，室内ACE层和DIO层以及电源模块置于机柜中。
[0025] 由于每个ACE带8个滤波板LBB，每个LBB板对应一个室外电子检测单元(EAK)，因此可以将8个LBB，配置成两两一组，形成双备冗余。如图2所示，这样一个ACE里按双备结构一共可以对4个点进行计轴。常规计算时，只要有一个LBB数据是有效的，该点计轴即可正常工作；在判断正负1轴干扰时，可以对两个LBB的数据进行2取2比较。
[0026] 图3是采用2X2取2架构的计轴系统室内部分配置图，图3中每个ACE带2个ZKB板，形成冗余热备结构。CPU板之间通过CAN通信同步数据，ACE的背板上设置2个互锁切换继电器，从物理上保证ZKB板之间不会出现双主的情况。每个ZKB单板上由2个CPU形成2取2比较，2个CPU之间通过双口RAM实现数据交互和比较。比较采用前端比较和后端比较同时进行的原则。如果2个CPU对轴数和区段占用的判断不一致，停止输出DOB(驱动板)命令，并放弃切换继电器的方波控制；备系(即另一块ZKB单板上的2个CPU)一直在独立工作，并不断和正常时的主系通信同步(只有当主系两个CPU工作正常且比较一致后，数据才发送给备系同步)，当备系在升级时间内监测到没有主系发送的“主系”命令，且本系正常，则输出切换继电器控制方波，如果采集到切换继电器吸起，则说明主系已经放弃主控权，备系升级为主系。如果主系不放权，一直输出方波，则备系始终无法抢主控权。如果主系死机，输出波形为平波，备系也能驱动切换继电器。
[0027] 系统模块之间的命令传输，如控显主机和ACE之间的传输，一般是按照主—主传输的方式进行，再由主系同步至备系。
[0028] DIO(输入输出模块)板的热备由2个完全一样的DIO机笼构成，如图3所示，每个DIO机笼最大可配置10个采集板DIB或10个驱动板DOB，驱动和采集板可以任意混合配置。两个机笼之间形成对应位置的热备，并受对应的ACE主控板ZKB控制。由于继电器具有2个线包和多组节点，DIO的输入输出在本计轴系统中采用双采集和双驱动的方式，采集同一个继电器的两组节点的前后节点，驱动继电器的两组线包，故DIO机笼无主备之分，同时采集和同时输出都是可置信的。如果DIO板的2个DIO机笼分别设为A(DIO)和B(DIO)，那么DIO板与ACE主控板ZKB的CPU之间的命令传输，按照A(DIO)-主系(CPU)、A(DIO)-备系(CPU)、B(DIO)-主系(CPU)、B(DIO)-备系(CPU)的交叉方式传送给2个ZKB的CPU板。
其中对于控制命令只有主系(CPU)—A/B(DIO)的命令才能被执行，备系(CPU)-A/B(DIO)命令只作为心跳信息检查通道状态。
[0029] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
