一种自主切换的热备LEU系统的制作方法

一种自主切换的热备leu系统
技术领域
1.本发明涉及到一种应答器传输系统中的自主切换双机热备的地面电子单元(leu)。

背景技术：

2.leu是一种应答器传输系统中重要的地面信号设备，在国铁应用中，leu通过接收列控中心(tcc)或计算机联锁(ci)发送的信息，并将信息编码发送给有源应答器，从而对动车组进行调车作业防护；在地铁线路中，leu根据地面车站联锁进路条件，向有源应答器发送对应报文内容，从而对地铁进出站进行控制。
3.目前已知的双机热备leu系统，均为基于tcc或ci的冗余热备，由tcc或ci监控leu工作状态，当leu工作状态异常时，往往需要tcc或ci进行热备切换，响应时间长，从而影响列车进出站效率，进而导致一系列后续的紧急措施。并且tcc和ci监测leu工作状态时，不能全面的检测leu工作状态，后期故障定位困难，给用户造成大量的维护时间成本，造成人力物力的浪费。为了在leu故障时迅速响应，考虑对leu进行双机热备自主切换的设计，leu系统能够实时检测leu端口及工作状态，自主进行双机热备切换。

技术实现要素：

4.本发明为提高leu系统可用性及可维护性，设计了一种实时检测leu工作状态，自主切换leu的装置。
5.本发明提供一种自主切换的热备leu系统，所述热备leu系统包括leu设备、leu切换装置、leu集中监测系统；
6.所述leu设备包括两台热备的leu1和leu2；leu1和leu2与tcc或ci进行数据交互，同时通过can总线与leu集中监测系统和leu切换装置实现数据交互；
7.leu1和leu2分别输出4路c接口信息到所述leu切换装置中，所述leu切换装置自主切换输出leu1的4路c接口信息或leu2的4路c接口信息；
8.leu1和leu2采用报文透明传输或报文存储方式，完成相应报文编码后，通过c接口将报文信息传输到有源应答器中；
9.所述leu集中监测系统通过can总线通信的方式为tcc和ci提供远程监测接口，实时监测leu1和leu2各板卡及各端口的工作状态；
10.所述leu集中监测系统通过can总线实时监测并收集leu工作状态以及leu切换装置工作状态，便于后续设备维护及故障处理。
11.本发明具有如下技术优势：1)自主识别leu故障，通过独立的leu切换装置，通过对leu端口状态和工作状态进行监测采集，快速响应并控制继电器对两台leu进行主备系切换。
12.2)具备leu、切换装置自身工作状态监测和报警功能，并可监测多台leu设备，并提供远程监测接口，便于后续设备维护及故障处理。
13.3)对leu机柜进行整体化设计，将leu集中监测系统、leu切换装置和leu主机集成化设计在一个机柜中，提高了机柜空间利用率，便于各接口之间走线，提高设备的交付效率；leu整体化机柜通过1路24v电源供电，提高了电源供电效率。
附图说明
14.图1为自主切换的双机热备leu系统原理示意图。
15.图2为leu切换装置原理示意图。
16.图3为leu整体化机柜设计示意图。
具体实施方式
17.下面结合具体实施例对本发明进行详细的说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应该指出的是，对本领域的普通技术人员来讲，在不脱离发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
18.本发明为可集中监测的自主切换双机热备leu系统，可根据leu状态进行主备系快速切换，可独立进行leu状态监测，该系统包含以下几部分：leu设备、leu切换装置、leu集中监测系统、leu整体化机柜。
19.如图1所示，leu1和leu2主要通过全双工串口(s接口)与tcc或ci进行数据交互，同时通过can总线与leu集中监测系统和leu切换装置实现数据交互，实时监测leu1和leu2各板卡及各端口的工作状态；leu集中监测系统可通过can总线通信的方式为tcc和ci提供远程监测接口，实时监测leu1和leu2各板卡及各端口的工作状态。leu1和leu2采用报文透明传输或报文存储方式，完成相应报文编码后，通过c接口将报文信息传输到有源应答器中；leu1和leu2分别输出4路c接口信息到leu切换装置中，leu切换装置自主切换输出leu1的4路c接口信息或leu2的4路c接口信息，leu切换装置输出的4路c接口分别与有源应答器1、有源应答器2、有源应答器3、有源应答器4相连，将报文信息传输到有源应答器中。
20.本发明系统的核心部分为leu切换装置，leu切换装置通过can总线监测leu1和leu2各板卡及各端口的工作状态，自主进行leu主备系切换。当leu1和leu2上电均处于正常状态时，leu切换装置默认选择leu1为主，leu2为备。当leu1为主系并出现故障时，leu切换装置自主识别leu2工作状态，若leu2状态正常时将leu2切换为主系；若leu2状态异常时则不进行切换并进行故障报警。当leu2为主系，并且leu1维修正常后，若leu2出现故障，leu切换装置自主识别并切换到leu1上；若leu2工作状态正常则不进行切换。当leu1为主并处于正常工作状态时，leu2出现故障，leu切换装置会将故障信息信息发送到leu集中监测系统，此时leu切换装置不进行切换。
21.如图2所示，leu切换装置分为以下几个模块：电源模块、电源监测模块、can通信模块、核心处理模块、继电切换模块。leu切换装置设计原则为故障不影响安全，当发生器件随机失效，将导致切换功能丧失，leu切换装置不能进行leu主备系切换，影响系统可用性，未引入新的安全隐患，不影响安全性。当leu切换装置失效时，若此时主系的leu发生随机失效，将导致有源应答器输出默认报文，不影响整个系统的安全，为leu切换装置的设计亮点之一。
22.leu切换装置中的电源模块为其余模块提供高效率的供电网络，外部输入的dc24v经过24v滤波电路进行emc防护和滤波处理，24v滤波电路输出两路dc24v，其中一路dc24v输入到核心处理模块的24v驱动控制电路中，经过24v驱动控制电路为继电器切换模块供电；另一路dc24v输入到24v转5v电路中，经过电源转换后输出dc5v，dc5v输入到5v转3.3v电路、5v转1.8v电路和5v隔离电路中，分别输出dc3.3v、dc1.8v和隔离dc5v，dc3.3v和dc1.8v为核心处理模块中的dsp(tms320f2812pgfa)供电，隔离dc5v为can通信模块中的can隔离器供电。
23.leu切换装置中的电源监测模块用于实时检测dc5v/dc3.3v/dc1.8v电压值是否偏离正常值，当以上电压值异常下降时，将对核心处理模块中的dsp进行复位操作。
24.leu切换装置通过can通信模块与leu1、leu2及leu集中监测系统进行通信。can总线信号首先经过esd防护，进入到can收发器中，之后进入can隔离器进行信号隔离，经过隔离后的can信号与核心处理模块中dsp的can通信接口相连，dsp通过can总线实时监测leu1和leu2上报leu监测系统的工作状态信息，并将收集到的leu主备系状态以及切换装置工作状态通过can总线上报leu监测系统。
25.核心处理模块为leu切换装置的核心部分，核心处理模块依靠dsp实现其自主切换和实时监测功能。dsp通过can通信接口实时监测leu1和leu2中s接口、c接口状态以及各板卡自检结果，并根据leu1和leu2的工作状态自主判断并进行leu主备切换。dsp输出一路控制信号用于24v驱动控制电路，进而对继电切换模块中的继电器组进行切换控制。dsp向继电器组发送继电器动作监测信号，当继电器收到24v供电时，继电器组输出继电器动作回检信号，dsp采集继电器动作回检信号，实现整个切换功能的闭环回检功能。dsp还通过can通信接口上报自身工作状态到leu集中监测系统。
26.继电器切换模块中的继电器组与leu1和leu2的8路c接口相连，核心处理模块控制继电器组完成leu主备系切换，分别输出4路c接口信息至4路有源应答器。
27.leu切换装置具体工作流程如下：
28.(1)当leu1和leu2上电均处于正常状态时，dsp默认leu1为主，leu2为备；24v控制信号为高电平，24v驱动控制电路输出dc24v，继电器组上电动作，继电器组输出leu1的4路c接口信号，分别与有源应答器1～4相连；继电器组输出继电器动作回检信号到dsp中，通过can总线将继电器组工作状态上报到leu集中监测系统。
29.(2)当leu1出现故障时，24v控制信号由高电平变为低电平，24v驱动控制电路由dc24v输出变为无输出，继电器组掉电动作，继电器组输出leu2的4路c接口信号，分别与有源应答器1～4相连；继电器组无继电器动作回检信号输出，通过can总线将继电器组工作状态上报到leu集中监测系统。
30.(3)当leu1维修正常后，leu2出现故障，24v控制信号由低电平变为高电平，24v驱动控制电路由无输出变为输出dc24v，继电器组上电动作，继电器组输出leu1的4路c接口信号，分别与有源应答器1～4相连；继电器组输出继电器动作回检信号，通过can总线将继电器组工作状态上报到leu集中监测系统。。
31.(4)当leu1为主处于正常工作状态时，leu2出现故障，24v控制信号保持高电平状态，24v驱动控制电路保持dc24v输出，继电器组保持leu1的4路c接口信号输出，继电器组保持继电器动作回检信号输出，此时leu切换装置不进行切换，但会通过can总线将leu2故障
信息上传到leu集中监测系统。
32.leu集中监测系统可通过can总线实时监测并收集leu工作状态以及leu切换装置工作状态，便于后续设备维护及故障处理。当站内部署多台leu时，在进行leu数据配置时给leu配置不同的leu id，leu集中监测系统可通过配置相应的leu id同时监测全部leu的工作状态，并将原始数据保存以便进行故障维护；leu集中监测系统还可提供远程监测接口给tcc或ci的状态监测系统，使其掌握全部leu的工作状态。
33.如图3所示，leu整体化机柜中包括四台leu主机，两台leu切换装置，一台leu集中监测系统。leu整体化机柜从上到下依次为：leu1、leu2、leu切换装置1、leu集中监测系统、leu切换装置2、leu3、leu4。
34.leu集中监测系统通过can总线监测机柜中四台leu主机和两台leu切换装置的工作状态。leu切换装置1自主控制leu1和leu2主备切换，leu切换装置2自主控制leu3和leu4主备切换控制。
35.综述，本发明的优点如下：
36.(1)实时全面检测leu工作状态，可在数秒内自主完成leu的主备机切换
37.本发明设计了一种leu切换装置，leu切换装置通过can总线与两台热备leu进行通信，实时检测两台热备leu的工作状态，自主进行leu的主备机切换。
38.leu切换装置除了具有自主控制主备leu切换外，通过can总线的方式，将识别的主备状态周期性发送给两台leu，两台leu将自身状态发给cbi和leu集中监测系统。
39.当两台leu上电均处于正常状态时，leu切换装置默认选择leu1为主，leu2为备。当leu1出现故障时，leu切换装置自主识别并切换到leu2上；当leu1维修正常后，leu2出现故障，leu切换装置自主识别并切换到leu1上。当leu1为主处于正常工作状态时，leu2出现故障，leu切换装置会将故障信息信息发送到leu集中监测系统，此时leu切换装置不进行切换。
40.(2)集中监测多个leu，并可为地面列控系统提供远程监测接口
41.本发明设计了一种leu集中监测系统，通过can总线通信的方式，leu集中监测系统实时监测leu各板卡及各端口的工作状态，便于后续的故障定位，很大程度上节省了维护时间成本；leu集中监测系统可通过can总线通信的方式为地面列控系统提供远程监测接口，便于地面列控系统实时监测leu的工作状态。
42.(3)leu机柜整体化设计
43.本发明对leu机柜进行了整体化设计，整体化leu机柜中包括四台leu主机，两台leu切换装置，一台leu集中监测系统。
44.一台leu集中监测系统通过can总线监测机柜中四台leu主机和两个leu切换装置的工作状态。leu切换装置1自主控制leu1和leu2主备切换，leu切换装置2自主控制leu3和leu4主备切换控制。
45.将leu集中监测系统、leu切换装置和leu主机集成化设计在一个机柜中，提高了机柜空间利用率，便于各接口之间走线，提高设备的交付效率；leu整体化机柜通过1路24v电源供电，提高了电源供电效率。
46.以上所述仅为本发明方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保
护范围之内。

技术特征：

1.一种自主切换的热备leu系统，所述热备leu系统包括leu设备、leu切换装置、leu集中监测系统；所述leu设备包括两台热备的leu1和leu2；leu1和leu2与tcc或ci进行数据交互，同时通过can总线与leu集中监测系统和leu切换装置实现数据交互；leu1和leu2分别输出4路c接口信息到所述leu切换装置中，所述leu切换装置自主切换输出leu1的4路c接口信息或leu2的4路c接口信息；leu1和leu2采用报文透明传输或报文存储方式，完成相应报文编码后，通过c接口将报文信息传输到有源应答器中；所述leu集中监测系统通过can总线通信的方式为tcc和ci提供远程监测接口，实时监测leu1和leu2各板卡及各端口的工作状态；所述leu集中监测系统通过can总线实时监测并收集leu工作状态以及leu切换装置工作状态，便于后续设备维护及故障处理。2.根据权利要求1所述的热备leu系统，其特征在于，所述leu切换装置通过can总线监测leu1和leu2各板卡及各端口的工作状态，自主进行leu主备系切换；当leu1和leu2上电均处于正常状态时，所述leu切换装置默认选择leu1为主，leu2为备；当leu1为主系并出现故障时，leu切换装置自主识别leu2工作状态，若leu2状态正常时将leu2切换为主系；若leu2状态异常时则不进行切换并进行故障报警；当leu2为主系，并且leu1维修正常后，若leu2出现故障，leu切换装置自主识别并切换到leu1上；若leu2工作状态正常则不进行切换；当leu1为主并处于正常工作状态时，leu2出现故障，leu切换装置会将故障信息信息发送到leu集中监测系统，此时所述leu切换装置不进行切换。3.根据权利要求2所述的热备leu系统，其特征在于，所述leu切换装置除了自主控制主备leu切换外，通过can总线的方式，将识别的主备状态周期性发送给两台leu，两台leu将自身状态发给cbi和所述leu集中监测系统。4.根据权利要求3所述的热备leu系统，其特征在于，所述leu切换装置包括电源模块、电源监测模块、can通信模块、核心处理模块、继电切换模块；当所述leu切换装置失效时，若此时主系的leu发生随机失效，将导致有源应答器输出默认报文，不影响整个系统的安全。5.根据权利要求4所述的热备leu系统，其特征在于，所述核心处理模块依靠其dsp实现其自主切换和实时监测功能；该dsp通过can通信接口实时监测leu1和leu2中s接口、c接口状态以及各板卡自检结果，并根据leu1和leu2的工作状态自主判断并进行leu主备切换；所述继电器切换模块中的继电器组与leu1和leu2的8路c接口相连，所述核心处理模块控制该继电器组完成leu主备系切换，分别输出4路c接口信息至4路有源应答器。6.根据权利要求5所述的热备leu系统，其特征在于，该dsp输出一路控制信号用于24v驱动控制电路，进而对所述继电切换模块中的继电器组进行切换控制；dsp向继电器组发送继电器动作监测信号，当继电器收到24v供电时，继电器组输出继电器动作回检信号，dsp采集继电器动作回检信号，实现整个切换功能的闭环回检功能；
dsp还通过can通信接口上报自身工作状态到leu集中监测系统。7.根据权利要求1所述的热备leu系统，其特征在于，当站内部署多台leu时，在进行leu数据配置时给leu配置不同的leu id，所述leu集中监测系统可通过配置相应的leu id同时监测全部leu的工作状态，并将原始数据保存以便进行故障维护。8.根据权利要求7所述的热备leu系统，其特征在于，所述热备leu系统还包括leu整体化机柜，将leu集中监测系统、leu切换装置和leu集成化设计在一个机柜中，所述leu整体化机柜通过1路24v电源供电。9.根据权利要求8所述的热备leu系统，其特征在于，所述leu整体化机柜中包括四台leu主机，两台leu切换装置，一台leu集中监测系统；该一台leu集中监测系统通过can总线监测机柜中四台leu主机和两台leu切换装置的工作状态。

技术总结

本发明的自主切换的热备LEU系统，其中LEU设备包括两台热备的LEU1和LEU2与TCC或CI进行数据交互，同时通过CAN总线与LEU集中监测系统和LEU切换装置实现数据交互；LEU1和LEU2分别输出4路C接口信息到所述LEU切换装置中，LEU切换装置自主切换输出LEU1或LEU2的4路C接口信息；LEU集中监测系统通过CAN总线通信的方式为TCC和CI提供远程监测接口，实时监测LEU1和LEU2各板卡及各端口的工作状态。本发明具有如下技术优势：自主识别LEU故障，通过独立的LEU切换装置，对LEU端口状态和工作状态进行监测采集，快速响应并控制继电器对两台LEU进行主备系切换。备系切换。备系切换。

技术研发人员：

郭超 陈锋华 安东 刘天翼

受保护的技术使用者：

北京交大思诺科技股份有限公司

技术研发日：

2022.08.31

技术公布日：

2022/10/25