Модуль микропроцессорной системы безопасности управления подвижным составом для мажоритарного выбора достоверных данных
Полезная модель относится к железнодорожной автоматике и является интерфейсной частью систем измерения, предназначенной для работы в CAN сети Единой комплексной системы управления и обеспечения безопасности движения и может найти применение для построения отказоустойчивых микропроцессорных систем безопасности управления тяговым подвижным составом для выбора достоверных значений параметров из трех измеренных независимо от способа измерения. Задачей заявляемой полезной модели является повышение уровня надежности микропроцессорной системы безопасности управления подвижным составом за счет обеспечения высокой достоверности выходных данных модуля системы для мажоритарного выбора достоверных данных при упрощении конструкции устройства за счет сокращения объема аппаратных средств. Модуль содержит три равнофункциональных независимых блока измерения 1, 2 и 3. Блоки состоят из центральных микропроцессоров (ЦПУ) 5, 10 и 15, на которые поступают измеренные данные оперативного 6, 11 и 16 и постоянного 4, 9 и 14 запоминающих устройств, а также первого 8, 13, 18 и второго 7, 12 и 17 портов ввода-вывода. Второй порт ввода-вывода каждого блока измерения подключен ко вторым портам ввода - вывода двух других блоков измерения. Первый порт ввода-вывода каждого блока измерения связан с общей CAN сетью через нормально разомкнутое реле 19, 20 и 21 с двумя управляющими катушками 22 и 23, 24 и 25, 26 и 27. Одна из катушек каждого реле подключена к центральному микропроцессору одного из двух других блоков измерения. Вторая катушка подключена ко второму из этих двух блоков измерения.
1 илл.
Полезная модель относится к железнодорожной автоматике и является интерфейсной частью систем измерения, предназначенной для работы в CAN сети Единой комплексной системы управления и обеспечения безопасности движения (ЕКС), и может найти применение для построения отказоустойчивых микропроцессорных систем безопасности управления тяговым подвижным составом для выбора достоверных значений параметров из трех измеренных независимо от способа измерения.
Известны устройства безопасности, состоящие из двух сдвоенных независимых полукомплектов и устройства переключения между полукомплектами (RU 2262459 С2, МПК 7 B 61 L 25/04; RU 2015543 C1, МПК 5 G 06 F 11/18; RU 2110835 C1, МПК 6 G 06 F 11/18), в которых содержание большого числа логических элементов приводит к снижению уровня надежности устройства.
Наиболее близким техническим решением является комплексное локомотивное устройство безопасности унифицированное (КЛУБ-У) (RU 22448899, МПК 7 B 61 L 25/04), содержащее ответственные за безопасность движения модули, включающие блоки измерения, каждый из которых снабжен микропроцессором, соединенным с оперативным и постоянным запоминающими устройствами и портом ввода-вывода, связанным с общей CAN сетью. Для повышения надежности устройства и в соответствии с требованиями безопасности ряд наиболее ответственных модулей дублируется, приводя устройство к аппаратной избыточности. Так, модуль измерения параметров движения (ИПД) выполнен в двух экземплярах. Каждый из двухканальных
модулей обрабатывает данные независимо друг от друга и передает их в модули центральной обработки (МЦО). Каждый из каналов МЦО независимо от другого канала обрабатывает данные и принимает решение о скоростном режиме. Затем модули обмениваются полученными результатами между собой по межмодульному интерфейсу, и каждый модуль МЦО выдает результат на схему контроля безопасности. При рассогласовании данных от двух каналов схема контроля безопасности инициирует общий перезапуск устройства КЛУБ-У.
Недостатком данного устройства является аппаратная избыточность, в частности, избыточность схемы избирания 2×2 и пониженный уровень надежности в виду большой вероятности выхода из строя всей системы в случае неисправности устройства переключения.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение уровня надежности микропроцессорной системы безопасности управления подвижным составом за счет обеспечения высокой достоверности выходных данных модуля системы для мажоритарного выбора достоверных данных при упрощении конструкции устройства за счет сокращения объема аппаратных средств.
Указанная задача достигается тем, что модуль микропроцессорной системы безопасности управления подвижным составом для мажоритарного выбора достоверных данных, включающий блоки измерения, каждый из которых снабжен микропроцессором, соединенным с оперативным и постоянным запоминающими устройствами и портом ввода-вывода, связанным с общей CAN сетью, в отличие от прототипа содержит три равнофункциональных независимых блока измерения, в каждый из которых введен подключенный к микропроцессору дополнительный второй порт ввода-вывода, в свою очередь подключенный к дополнительному второму порту ввода-вывода двух других блоков измерения, а первый порт ввода-вывода связан с общей CAN сетью через нормально разомкнутое реле с двумя
управляющими катушками, одна из которых подключена к микропроцессору одного из двух других блоков измерения, а вторая - к другому.
При введении трех равнофункциональных независимых блоков измерения первоначальная отправка данных каждым блоком измерения осуществляется на остальные два блока измерения. Каждый блок измерения сравнивает свою информацию с информацией от двух других блоков измерения. В случае двойного несовпадения переходит в состояние «неисправность», посредством программной инициализации процедуры «неисправность». В этом случае информация в общую CAN сеть поступает от блока измерения с меньшим порядковым номером из двух других оставшихся блоков измерения. Таким образом, случайные сбои в работе каждого из блоков измерения фильтруются, а в случае постоянной неисправности блока измерения он подлежит замене.
Каждый из первых портов ввода-вывода связан с общей CAN сетью через нормально разомкнутое реле с двумя управляющими катушками, одна из которых подключена к микропроцессору одного из двух других блоков измерения, а вторая - к другому, что надежно исключает передачу недостоверных данных в CAN сеть.
На чертеже представлена функциональная схема устройства.
Модуль микропроцессорной системы безопасности управления подвижным составом для мажоритарного выбора достоверных данных содержит три равнофункциональных независимых блока измерения 1, 2 и 3. Блоки измерения состоят из центральных микропроцессоров (ЦПУ) 5, 10 и 15, на которые поступают измеренные данные, оперативного 6, 11 и 16 и постоянного 4, 9 и 14 запоминающих устройств (соответственно, ОЗУ и ПЗУ), а также первого 8, 13, 18 и второго 7, 12 и 17 портов ввода-вывода. Второй порт ввода-вывода каждого блока измерения подключен ко вторым портам ввода - вывода двух других блоков измерения. Первый порт ввода-вывода каждого блока измерения связан с общей CAN сетью через нормально разомкнутое реле 19, 20 и 21 с двумя управляющими катушками 22 и 23, 24 и 25, 26
и 27. Одна из катушек каждого реле подключена к центральному микропроцессору одного из двух других блоков измерения. Вторая катушка подключена ко второму из этих двух блоков измерения. Так, из двух управляющих катушек 22 и 23 реле 19, соединенного с первым блоком измерения 1, катушка 22 соединена с выходом ЦПУ 10 второго блока измерения 2, а катушка 23 - с выходом ЦПУ 15 третьего блока измерения 3. Из двух управляющих катушек 24 и 25 реле 20, соединенного со вторым блоком измерения 2, катушка 24 соединена с выходом ЦПУ 5 первого блока измерения, а катушка 25 - с выходом ЦПУ 15 третьего блока измерения. Из двух управляющих катушек 26 и 27 реле 21, соединенного с третьим блоком измерения 3, катушка 26 соединена с выходом ЦПУ 10 второго блока измерения 2, а катушка 27 - с выходом ЦПУ 5 первого блока измерения 1.
Устройство работает следующим образом.
Измеренные данные поступают в каждый ЦПУ 5, 10 и 15 трех блоков измерения, запоминаются в ОЗУ 6, 11 и 16, обрабатываются в соответствии с программой, записанной в ПЗУ 4, 9 и 14. Результаты обработки измеренных данных передаются на два других блока измерения через второй порт ввода-вывода 7, 12 и 17. Полученные от других блоков измерения данные и собственные измеренные данные сравниваются ЦПУ. В случае хотя бы одного совпадения, принимается гипотеза об исправности блока измерения.
Если прошитый в памяти порядковый номер блока измерения 1, то при совпадении собственных данных с данными ЦПУ блоков измерения 2 и 3, ЦПУ осуществляет выставление положительного напряжения на контакт управляющей катушки блоков измерения 2 или 3. Допустим, при совпадении собственных данных с данными блока измерения 2, ЦПУ выставляет положительное напряжение на контакт управляющей катушки 24 этого блока, замыкая нормально разомкнутый контакт реле 20 и осуществляя связь блока измерения 2 с CAN сетью. После чего через первый порт ввода-вывода 8 ЦПУ передает данные в CAN сеть.
В ином случае, при несовпадении собственных данных с данными блоков измерения 2 или 3, ЦПУ не осуществляет выставление на контакт управляющей катушки 24 или 27, соответственно не осуществляя связь соответствующего блока измерения с CAN сетью. После чего через первый порт ввода-вывода 8 ЦПУ передает данные в CAN сеть.
Если прошитый в памяти порядковый номер блока измерения 2, то он производит анализ полученных совпадений данных, если есть совпадение с блоком измерения 1, то он осуществляет выставление на контакт 22 положительного напряжения, служащего для замыкания контактов нормально разомкнутого реле, через которое производится связь с CAN сетью блока измерения 1. После этого он производит контроль данных в CAN сети. Если выдача данных в CAN сеть произведена блоком измерения 1 правильно, то он продолжает функционирование. Если выдача данных не была произведена, то он самостоятельно производит передачу данных через первый порт ввода-вывода 13.
Если прошитый в памяти порядковый номер блока измерения 3, то он производит анализ полученных совпадений данных. Если есть совпадение, то он осуществляет выставление на контакт 23 и/или 25, соответствующий блоку (блокам), с которыми у него совпали данные, положительного напряжения, служащего для замыкания контактов нормально разомкнутого реле 19 и 21, через которое производится связь блоков 1 и 2 с CAN сетью. После этого он производит контроль данных в CAN сети. Если выдача данных в CAN сеть произведена блоками измерения 1 или 2 правильно, то он продолжает функционирование. Если выдача данных не была произведена, то он самостоятельно производит передачу данных через первый порт ввода-вывода 18.
Если какой либо из блоков измерения получил в результате сравнения данных два несовпадения, то принимается гипотеза о неисправности блока измерения. Блок измерения программно переводится в режим «неисправность» и не участвует в окончании цикла.
Известные системы безопасности получают данные на четыре полукомплекта и выбирают из них один по схеме два из двух. В случае несовпадения результатов измерения одного полукомплекта, устройство переключения передает управление второму полукомплекту.
В отличие от известных систем, полезная модель не имеет избыточности, отдельного устройства переключения, и в случае выхода из строя любой из его частей продолжает оставаться работоспособной.
Таким образом, при реализации заявляемой совокупности существенных признаков обеспечивается достижение технического результата - получение выходных данных с высокой степенью достоверности для микропроцессорной системы безопасности управления подвижным составом, решающего задачу повышение уровня надежности системы в целом при упрощения конструкции устройства за счет сокращения объема аппаратных средств.
Модуль микропроцессорной системы безопасности управления подвижным составом для мажоритарного выбора достоверных данных, включающий блоки измерения, каждый из которых снабжен микропроцессором, соединенным с оперативным и постоянным запоминающими устройствами и портом ввода-вывода, связанным с общей CAN сетью, отличающийся тем, что модуль содержит три равнофункциональных независимых блока измерения, в каждый из которых введен подключенный к микропроцессору дополнительный второй порт ввода-вывода, в свою очередь подключенный к микропроцессору и дополнительному второму порту ввода-вывода двух других блоков измерения, а первый порт ввода-вывода связан с общей CAN сетью через нормально разомкнутое реле с двумя управляющими катушками, одна из которых подключена к микропроцессору одного из двух других блоков измерения, а вторая - к другому.
