一種安全模擬量輸入系統(tǒng)及其信號處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及列車控制系統(tǒng)，尤其涉及用于列車控制的安全計算機的安全模擬量輸入信號的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的不斷進步和軌道交通系統(tǒng)對安全、可靠以及自動化程度要求日益的提高，信號系統(tǒng)作為軌道交通系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，已經(jīng)變得越來越重要，并且其技術(shù)復(fù)雜度也越來越高。而對于軌道交通信號系統(tǒng)車載控制設(shè)備以及地面設(shè)備，無論是城市軌道交通信號系統(tǒng)還是干線鐵路信號系統(tǒng)，都存在一個共同的保證列車安全運行的核心關(guān)鍵技術(shù)，就是鐵路信號安全計算機技術(shù)。
[0003]安全計算機是以計算機、通信為基礎(chǔ)的列車控制系統(tǒng)，其具體實現(xiàn)列車運行的實時控制和安全防護，確保列車按照設(shè)計路線和期望速度在允許的范圍內(nèi)運行。因此，安全計算機系統(tǒng)的可靠性、安全性顯得尤為重要。
[0004]在安全計算機的平臺中，通常采用表決的方法來獲取安全的輸入信號，根據(jù)安全計算機平臺架構(gòu)的不同，判斷輸入信號狀態(tài)是否正常的方法以及表決方法也有所不同。因此，亟需一種安全計算機平臺的對安全模擬量輸入信號進行判斷和表決方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種安全模擬量輸入信號的系統(tǒng)及其信號處理方法，以確保在模擬量輸入信號進入系統(tǒng)時，該信號是安全并可靠的。
[0006]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種安全模擬量輸入系統(tǒng)，包括模擬量輸入信號接收裝置、安全模擬量輸入信號處理裝置和安全模擬量輸出裝置，其特征在于，所述模擬量輸入信號接收裝置從外部接收模擬量輸入信號，所述模擬量輸入信號通過所述模擬量輸入信號接收裝置進入所述安全模擬量輸入信號處理裝置，所述安全模擬量輸出裝置向外部輸出安全模擬量輸入信號；
[0007]所述安全模擬量輸入信號處理裝置包括至少一個第一CPU;
[0008]所述第一CPU的輸入端與所述模擬量輸入信號接收裝置信號連接；
[0009]所述第一CPU的輸出端與所述安全模擬量輸出裝置信號連接。
[0010]優(yōu)選的，所述CPU判斷所述模擬量輸入信號是否正常。
[0011]優(yōu)選的，所述安全模擬量輸入信號處理裝置包括至少一個第二CPU;
[0012]所述第二CPU的輸入端與所述模擬量輸入信號接收裝置信號連接；
[0013]所述第二CPU的輸出端與所述第一 CPU和/或所述安全模擬量輸出裝置信號連接。
[0014]優(yōu)選的，所述第一CPU與所述第二CPU雙向信號連接。
[0015]優(yōu)選的，所述系統(tǒng)為插件形式，所述插件的輸入端的接口為標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號接口，所述插件的輸出端的接口為通信接口。
[0016]本發(fā)明還提供一種安全模擬量輸入系統(tǒng)的信號處理方法，其特征在于，
[0017]所述系統(tǒng)包括模擬量輸入信號接收裝置、安全模擬量輸入信號處理裝置和安全模擬量輸出裝置；
[0018]所述模擬量輸入信號接收裝置從外部接收模擬量輸入信號，所述模擬量輸入信號通過所述模擬量輸入信號接收裝置進入所述安全模擬量輸入信號處理裝置，所述安全模擬量輸出裝置向外部輸出安全模擬量輸入信號；
[0019]所述安全模擬量輸入信號處理裝置包括至少一個第一 CPU;
[0020]所述第一CPU的輸入端與所述模擬量輸入信號接收裝置信號連接；
[0021]所述第一CPU的輸出端與所述安全模擬量輸出裝置信號連接；
[0022]所述信號處理方法包含以下步驟:
[0023]所述模擬量輸入信號接收裝置從外部接收模擬量輸入信號，并將所述模擬量輸入信號分為第一模擬量輸入信號和第二模擬量輸入信號分別向所述第一 (PU輸出；
[0024]所述第一CPU對所接收的所述第一模擬量輸入信號和所述第二模擬量輸入信號的狀態(tài)進行判斷，當(dāng)判斷所述第一模擬量輸入信號和所述第二模擬量輸入信號都正常時，將所述第一模擬量輸入信號與所述第二模擬量輸入信號進行表決:
[0025]當(dāng)所述第一模擬量輸入信號的第一信號值和所述第二模擬量輸入信號的第二信號值的絕對差值不大于允許表決誤差時，則判定表決成功，將所述第一信號值和所述第二信號值的算術(shù)平均值或幾何平均值作為安全模擬量輸入信號；
[0026]所述第一CPU計算所述安全模擬量輸入信號的校驗和，并將所述安全模擬量輸入信號及校驗和向所述安全模擬量輸出裝置輸出；
[0027]所述安全模擬量輸出裝置向外部輸出所述安全模擬量輸入信號及校驗和。
[0028]優(yōu)選的，當(dāng)所述第一信號值和所述第二信號值的絕對差值大于允許表決誤差，則所述第一 CHJ判定表決無效，所述第一 CPU不向所述安全模擬量輸出裝置輸出所述安全模擬量輸入信號及校驗和。
[0029]優(yōu)選的，當(dāng)所述第一CPU判定表決無效時，所述第一CPU啟動容錯機制，若連續(xù)表決無效的次數(shù)不大于3次，則允許進行下一次表決;若連續(xù)表決無效的次數(shù)大于3次，則判定表決故障。
[0030]優(yōu)選的，所述第一CPU對所接收的所述第一模擬量輸入信號或所述第二模擬量輸入信號的狀態(tài)進行判斷的方法為:
[0031]當(dāng)所述第一模擬量輸入信號或所述第二模擬量輸入信號的信號值在[測量范圍最小值一允許測量誤差，測量范圍最大值+允許測量誤差]的閉區(qū)間內(nèi)，則判斷信號正常；
[0032]當(dāng)所述第一模擬量輸入信號或所述第二模擬量輸入信號的信號值在[測量范圍最小值一允許測量誤差，測量范圍最大值+允許測量誤差]的閉區(qū)間之外，則判斷信號故障。
[0033]優(yōu)選的，所述允許表決誤差的取值為所述允許測量誤差的2倍。
[0034]本發(fā)明還提供了一種安全模擬量輸入系統(tǒng)的信號處理方法，其特征在于，
[0035]所述系統(tǒng)包括模擬量輸入信號接收裝置、安全模擬量輸入信號處理裝置和安全模擬量輸出裝置，所述安全模擬量輸入信號處理裝置包括至少一個第一 CPU和至少一個第二CPU，所述第一 CPU與所述第二 CPU的輸入端分別與所述模擬量輸入信號接收裝置信號連接，所述第一 CPU與所述第二 CPU之間雙向信號連接，所述第一 CPU的輸出端與所述安全模擬量輸出裝置信號連接；
[0036]所述信號處理方法包含以下步驟:
[0037]所述模擬量輸入信號接收裝置從外部接收模擬量輸入信號，并將所述模擬量輸入信號分為第一模擬量輸入信號和第二模擬量輸入信號分別向所述第一 CPU和所述第二 CPU輸出；
[0038]所述第二CPU對所接收的所述第二模擬量輸入信號的狀態(tài)進行判斷，當(dāng)判斷所述第二模擬量輸入信號正常時，將所述第二模擬量輸入信號向所述第一CPU輸出；當(dāng)判斷所述第二模擬量輸入信號故障時，所述第二CPU不向所述第一CPU輸出所述第二模擬量輸入信號；
[0039]所述第一CPU對所接收的所述第一模擬量輸入信號的狀態(tài)進行判斷，當(dāng)判斷所述第一模擬量輸入信號正常時，將會接收所述第二CHJ輸出的所述第二模擬量輸入信號；當(dāng)判斷所述第一模擬量輸入信號故障時，將不會接收所述第二CPU輸出的所述第二模擬量輸入信號；
[0040]當(dāng)所述第一CPU接收到所述第一模擬量輸入信號和所述第二模擬量輸入信號時，將所述第一模擬量輸入信號與所述第二模擬量輸入信號進行表決:
[0041]當(dāng)所述第一模擬量輸入信號的第一信號值和所述第二模擬量輸入信號的第二信號值的絕對差值不大于允許表決誤差時，則判定表決成功，將所述第一信號值和所述第二信號值的算術(shù)平均值或幾何平均值作為安全模擬量輸入信號；
[0042]所述第一CPU計算所述安全模擬量輸入信號的校驗和，并將所述安全模擬量輸入信號及校驗和向所述安全模擬量輸出裝置輸出；
[0043]所述安全模擬量輸出裝置向外部輸出所述安全模擬量輸入信號及校驗和。
[0044]優(yōu)選的，當(dāng)所述第一信號值和所述第二信號值的絕對差值大于允許表決誤差，則所述第一 CHJ判定表決無效，所述第一 CPU不向所述安全模擬量輸出裝置輸出所述安全模擬量輸入信號及校驗和。
[0045]優(yōu)選的，當(dāng)所述第一CPU判定表決無效時，所述第一CPU啟動容錯機制，若連續(xù)表決無效的次數(shù)不大于3次，則允許進行下一次表決;若連續(xù)表決無效的次數(shù)大于3次，則判定表決故障。
[0046]優(yōu)選的，所述第一CPU或所述第二CPU對所接收的所述第一模擬量輸入信號或所述第二模擬量輸入信號的狀態(tài)進行判斷的方法為:
[0047]當(dāng)所述第一模擬量輸入信號或所述第二模擬量輸入信號的信號值在[測量范圍最小值一允許測量誤差，測量范圍最大值+允許測量誤差]的閉區(qū)間內(nèi)，則判斷信號正常；
[0048]當(dāng)所述第一模擬量輸入信號或所述第二模擬量輸入信號的信號值在[測量范圍最小值一允許測量誤差，測量范圍最大值+允許測量誤差]的閉區(qū)間之外，則判斷信號故障。
[0049]優(yōu)選的，所述允許表決誤差的取值為所述允許測量誤差的2倍。
[0050]本發(fā)明還提供了一種安全模擬量輸入系統(tǒng)的信號處理方法，其特征在于，
[0051]所述系統(tǒng)包括模擬量輸入信號接收裝置、安全模擬量輸入信號處理裝置和安全模擬量輸出裝置，所述安全模擬量輸入信號處理裝置包括至少一個第一 CPU和至少一個第二CPU，所述第一 CPU與所述第二 CPU的輸入端分別與所述模擬量輸入信號接收裝置信號連接，所述第一 CPU與所述第二 CPU之間雙向信號連接，所述第一 CPU與所述第二 CP