[发明专利]一种计算机联锁系统及其冗余切换方法

说明书

本发明提供一种计算机联锁系统及其冗余切换方法，包括联锁子系统，联锁子系统包含相同并互联的联锁I系和联锁II系，其中：联锁I系和联锁II系均包括两个硬件相同且采用任务级同步的CPU，该两个CPU分别运行由不同的编译器来编译相同程序代码产生的可执行文件。本发明采用异构的软/硬件、固定差异的程序开始运行时间来减少共模故障发生的概率，在降低共模故障的同时，降低了开发难度，提高了生产效率，起到了降低调试和维护的要求。

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，尤其涉及一种应用于轨道交通车站的计算机联锁系统。

背景技术

现有的轨道交通联锁平台开发中，联锁体系结构一般采用2乘2取2平台。由A,B两系相同的2取2结构组成，每系母版设置两个硬件完全相同的CPU(中央处理器)，内部运行一套共同的软件。正常情况下一系为逻辑主用，另外一系为逻辑备用，每一系的两个CPU采用时钟级同步，当主系发生故障时自动切换到备系。但是，由于采用时钟级同步，直接受制于CPU的主处理频率，即CPU时钟频率不能太快，否则将由于无法在规定时间内完成运算而影响周期内的数据同步。

目前，随着计算机性能的不断提升，时钟级同步的计算机已大大落后于现有的通用计算机。再者，双CPU时钟同步方式存在无法在两个CPU中实现两套不同算法的缺点，无法消除软件的共模故障。

因此当前很多研究提出采用软件和硬件同时异构的热冗余2乘2取2热备切换机制，比如CN201410459448.X，将两台硬件异构且采用任务级同步的CPU分别运行两套不同的软件，以消除软件的共模故障。但这种冗余方式开发难度大，调试和维护的要求比较高，大大降低了生产效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种计算机联锁系统及其冗余切换方法，采用异构的软/硬件、固定差异的程序开始运行时间来减少共模故障发生的概率，在消除共模故障的同时，降低了开发难度，提高了生产效率，起到了降低调试和维护的要求。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种计算机联锁结构，包括联锁子系统，联锁子系统包含相同并互联的联锁I系和联锁II系，其中：

联锁I系和联锁II系均包括两个硬件相同且采用任务级同步的CPU，该两个CPU分别运行由不同的编译器编译相同程序代码产生的可执行文件。

进一步的，两个CPU分别运行由Visual C++和Watcom C编译器编译相同程序代码产生的可执行文件。

进一步的，还包括IO子系统、控显和维护子系统，联锁子系统接收来自控显子系统人机对话层操作信息和IO子系统采集的设备状态信息，进行安全逻辑运算，通过IO子系统对外部设备进行实际控制。

进一步的，作为本发明的一种实施方式，IO子系统包含相同的IO I系和IO II系，IO I系和IO II系分别与联锁I系和联锁II系连接；

IO I系和IO II系均包括两个硬件相同的CPU，该两个CPU分别运行两套不同的软件。

进一步的，作为本发明的另一种实施方式，IO子系统包含相同的IO I系和IO II系，IO I系和IO II系分别与联锁I系和联锁II系连接；

IO I系和IO II系均包括两个硬件异构的CPU，该两个CPU分别运行两套不同的软件。

进一步的，IO I系和IO II系均包括输入采集单元，输入采集单元通过动态发码方式采集静态直流电压，由输入采集机笼内的两个独立CPU单元分别进行采集，然后发送至联锁子系统并由其对采集结果进行比较，比较一致认为采集数据有效，否则采集数据无效，构成二取二故障-安全采集。