[发明专利]基于三取二软硬件表决的列车LCU控制设备

说明书

本发明公开了基于三取二软硬件表决的列车LCU控制设备，所述设备包括：电源模块、通信模块、主控模块、IO模块，输入开关量信号经过IO模块中三路独立的输入通道处理，由IO模块中三路独立的执行CPU采集后，通过三取二表决得到输入表决值；输入表决值由主控模块中三路独立的控制CPU进行逻辑运算后，通过三取二表决得到控制表决值；控制表决值经IO模块中三路独立的执行CPU执行，通过三路输出驱动电路进行控制转换为输出。

技术领域

本发明涉及逻辑控制设备领域，具体地，涉及一种基于三取二软硬件表决的列车LCU控制设备。

背景技术

针对复杂环境作用下受老化、电磁、振动、温度变化及各类型负载变化影响导致列车继电器控制电路的故障频发、检测困难、维护保养困难等共性难题，研究可靠性高、服役时间长的控制设备替换列车继电器控制电路。

列车运行环境复杂，LCU易受老化、电磁、振动、温度变化及各类型负载变化影响，针对本发明单位已有的双冗余LCU产品，研发可靠性更高的LCU产品。目前应用于复杂环境下的LCU采用双冗余方法，该方法有以下不足：

1)双冗余LCU电路两个通道硬件一致，通常情况下，两通道同时进行逻辑控制工作，某一通道故障后另一通道仍进行工作，单通道工作使得系统的安全性降低；

2)两通道采集、处理、输出互不干扰，形成独立的通道，尤其是一通道采集(或者其他模块)部分故障，使得此通道所有模块均受到影响，对系统资源形成浪费。

为了解决双冗余LCU在复杂环境下的可靠性问题，增加一通道形成三通道硬件冗余，三通道同时采集、处理，并对输出进行硬件三取二表决，但是该方法存在以下不足：

1)单纯使用硬件三冗余、硬件三取二表决电路，不能控制输入和处理过程中的逻辑问题；

2)三个通道除输出电路之外，并未形成良好的互补关系，可靠性和硬件资源的投入比比较低，性价比不高。

发明内容

本发明提供了基于三取二软硬件表决的列车LCU控制设备，解决了现有的不足，实现了列车控制逻辑电路的可靠性提升。

为实现上述发明目的，本申请提供了一种基于三取二软硬件表决的列车LCU控制方法与设备，通过软件、硬件两个途径，对LCU的输入、控制、输出分别进行三取二表决；

本发明另外的目的是采用无触点的信号采集技术和驱动技术，以及各功能电路全方位的故障自诊断技术，实现对LCU设备内部、外部的信号、状态监测。

本发明的三取二逻辑控制设备采用分布式结构，每节车厢安装一台LCU，分别对本节车厢内的设备进行逻辑控制，通过双冗余CAN总线实现各节车厢LCU的级联。

位于列车两端的三取二LCU通过MVB总线与TCMS系统进行通讯；每台LCU设备通过以太网和车载信息服务网络云平台通讯；每台LCU设备具备存储功能，记录自身的运行、状态数据。

针对逻辑控制设备，本发明提出一种结合了三取二软件表决和三取二硬件表决的列车LCU控制设备：

模块化分明，本发明涉及的逻辑控制设备按功能分成电源板、通信板(MVB通信板、CAN通信板、以太网通信板)、主控板、IO板等，通信板、主控板和IO板分别由独立的CPU进行控制；

为了保证通信板的可靠性，本发明中的通信板由三路冗余电源板供电；

DC110V输入开关量信号经过三张IO板同一输入通道处理，由三路独立的执行CPU(IO板)采集后，通过软件三取二表决算法得到输入表决值；

输入表决值由三路独立的控制CPU(主控板)进行逻辑梯形图运算后，通过软件三取二表决算法得到控制表决值；