[发明专利]一种输入采样装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通领域的安全监控装置及其方法，尤其涉及一种应用于铁路安全监控系统的开关量信号输入采样装置及其方法，广泛应用于铁路机车、城市轨道交通、地铁等车辆列控车载设备的列车接口单元以及其他需要高安全高可靠的数字量输入系统。

背景技术

随着轨道交通的大力发展，运输的安全性日益重要，相应的就要求轨道交通控制和防护系统产品具有高安全性和高可靠性，因此在设计时就需要根据需求采取必要的安全策略，使得产品符合安全性要求，包括安全性功能要求和安全完整性等级要求。应用于铁路的实际的安全完整性等级和定量的安全性指标可分无安全性要求（包括操作功能要求）和安全性需求两部分加以考虑，如图1所示。

安全性需求分为安全性功能要求和安全完整性等级要求两个部分。安全性功能要求必须具备的与安全性相关的功能，而安全完整性要求定义了安全性相关功能所需的安全性等级。安全完整性等级要求如下表1所示：

当一个系统所需的安全性程度由子系统的组合共同完成时，系统的安全性完整性等级取决于每个子系统的安全性完整性等级。在一般情况下，它适用于所需的功能安全性程度由较低安全性程度的功能组合来完成时的情形。因此在这种情况下，系统/子系统/设备在发生任何可能的单个随机硬件故障时能够保证安全是非常必要的，即所谓的故障-安全。

现有技术方案一般是基于光耦和继电器搭建，而且未采取故障导向安全理念，也就很难做到故障快速识别和对危险失效进行避错，即系统失效识别率较低，安全完整性等级较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种输入采样装置及其方法，该装置及其方法采取了故障导向安全策略，提高了数字量输入采集过程的安全性和可靠性，同时可以进行快速故障识别和对危险失效进行避错，提高了系统失效识别率和安全完整性等级。

本发明具体提供了一种输入采样装置的具体实施方式，包括：系统一，系统二，一路及以上的安全输入电路，模块一，模块二，时钟电路，安全输入电路包括编码电路，时钟电路分别与系统一、系统二相连，在时钟电路输出的同步信号控制下，系统二出码序和基准时钟信号至模块一、模块二和编码电路，编码电路输入为外部电平输入信号和系统二输出的编码信号或前一级编码电路的输出信号，编码电路与模块一相连，系统二与模块二相连，模块一将编码电路输出的信号进行串行转并行后输出至系统一。

作为本发明一种输入采样装置进一步的实施方式，若安全输入电路处理的是第一路安全输入电路的安全输入信号，则编码电路的输入信号1为来自系统二的CODEAM信号；否则为前一级编码电路输出的SIGNA信号；SIGNA信号包含系统二的编码信息和前一级安全输入电路输出的DCODE编码信息；安全输入电路输出的编码信号CODE包括本级SIGNA信号和外部输入电平状态信息。

作为本发明一种输入采样装置进一步的实施方式，每路的编码信号CODE和SIGNA信号在模块一中被插入数字签字信号后再转换为8位并行数据传送至系统一，系统一通过判断编码信息的时效性对故障进行识别。

作为本发明一种输入采样装置进一步的实施方式，输入采样装置的系统一采用基于Freescale的MCF5235处理器，系统二采用单片机，模块一和模块二为串行转并行模块，时钟电路、模块一和模块二均在FPGA芯片中实现。

作为本发明一种输入采样装置进一步的实施方式，系统二在时钟电路输出的同步信号Time_nt和模块二输出的N位数字签字信号Date共同作用下，输出6类不同的信号，其中信号CODECLR为 T_code时间内的一个脉冲,为系统一、模块一和编码电路提供外部基准信号；CODECLK为T_BIT时间长度的时钟信号；信号CODEAM、CODEB、CODEC均为T_code一个周期的N位编码序列；CODEDATE为N位编码后的数字签字信号。

作为本发明一种输入采样装置进一步的实施方式，本级安全输入电路的编码电路中的ACODE模块接收本级SIGNA_x信号，同时接收来自外部电平输入信号经过滤波电路，DC/AC电路和变压器后变成的正弦信号，经混合编码后输出CODE_x信号至模块一进行处理；同时DCODE模块输出SIGNA_x信号至模块一处理；信号CODE_x和信号SIGNA_x经过模块一加上数字签字信号CODEDATE后进行串行转并行转换，最后送往系统一。