基于安全冗余结构及光纤通信的解锁盘装置的制作方法

1.本实用新型涉及解锁盘技术领域，具体涉及一种基于安全冗余结构及光纤通信的解锁盘装置。


背景技术：

[0002]“区间综合监控系统”用来解决轨道电路由于钢轨生锈、轮轨关系的变化等造成的列车占用丢失，解锁盘作为区间综合监控系统的配套设备，为车站值班人员提供轨道电路工作状态表示信息，实现区间占用逻辑检查功能的操作、表示功能。
[0003]
当前铁路应用设备中区间综合监控系统主体功能普遍要求有sil4级安全认证，多采用二乘二取二安全结构，二乘结构作为两系独立运行保证系统的可靠性。但如何进一步提升系统可用性能，仍是现阶段本技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种基于安全冗余结构及光纤通信的解锁盘装置，可很大的提升中区间综合监控系统可用性能。
[0005]
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。
[0006]
基于安全冗余结构及光纤通信的解锁盘装置，包括处理单元以及与处理单元连接、作为操作表示功能的盘面和通信接口；所述盘面上设置有若干个按钮和若干个状态灯，其特征在于：所述处理单元采用二取二安全结构，包含二取二a通道和二取二b通道，二取二a通道和二取二b通道独立并对称设计，且均采用dsp与fpga协同操作的结构；所述通信接口包括实现处理单元与盘面连接来使处理单元获取各按钮状态信息和使处理单元输出驱动信息控制状态灯状态显示的开关量接口以及采用双通道交叉冗余通信方式来实现处理单元与区间综合监控系统通信的数据接口；所述数据接口包括隔离的can通信电口和光纤通信接口。
[0007]
优选的，所述开关量接口上设置有采用动态采样设计并以fpga作为采样处理器的开关量输入采集电路，开关量输入采集电路包括若干个光耦合器。
[0008]
优选的，所述can通信电口和光纤通信接口的对外通信电路供电采用独立的安全驱动电路，安全驱动电路采用固有式安全与门结构，由二取二两通道fpga驱动输入。
[0009]
优选的，所述处理单元连接有can_1总线和can_2总线；所述can通信电口包括直接与can_1总线连接的can_a1电接口和can_a2电接口以及直接与can_2总线连接的can_b1电接口和can_b2电接口；所述can_a1电接口与区间综合监控系统通过主通道电缆连接，can_b1电接口与区间综合监控系统通过备用通道电缆连接。
[0010]
优选的，所述can_1总线设置有can光端机一，can_2总线设置有can光端机二；所述光纤通信接口包括与can光端机一连接的can_1光接口和与can光端机二连接的can_2光接口，所述can_1光接口与区间综合监控系统通过主通道光纤连接，can_2光接口与区间综合监控系统通过备用通信光纤连接。
[0011]
由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。
[0012]
本实用新型通过设置的采用二取二安全结构的处理单元，可保证系统的安全性；通过将开关量接口的开关量输入采集采用每通道独立编码序列的动态采样设计，满足“故障-安全”特性，可识别邻通道干扰特性；通过将数据接口增加安全驱动电路，实现二取二结构的处理单元直接控制固有式安全与门供电输出，安全通信协议和安全供电电路共同保证通信安全；通过解锁盘与区间综合监控主体均增加光电转换设计，采用光纤方式进行数据通信，避免采用电口受电磁干扰的可能；通过与区间综合监控系统通信设计采用双通道交叉冗余通信方式，一个通信接口故障情况下设备可正常工作，增强了解锁盘与区间综合监控系统通信的可靠性，提高中区间综合监控系统可用性能。
附图说明
[0013]
图1为本实用新型的结构框图；
[0014]
图2为本实用新型的处理单元安全结构框图；
[0015]
图3为本实用新型的双通道冗余通信结构框图。
具体实施方式
[0016]
下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步详细说明。
[0017]
一种基于安全冗余结构及光纤通信的解锁盘装置，结合图1所示，包括处理单元和作为操作表示功能的盘面、通信接口三部分，其中，盘面上设置有若干个按钮和若干个状态灯，状态灯用于提供当前解锁盘所辖轨道电路闭塞分区状态表示、报警状态表示等；按钮包括解锁控制按钮、逻辑检查功能关闭按钮、取消报警按钮等；通信接口包括开关量接口和数据接口，开关量接口实现处理单元与盘面连接来使处理单元获取各按钮状态信息和使处理单元输出驱动信息控制状态灯状态显示，数据接口实现处理单元与区间综合监控系统通信。
[0018]
如图2所示，处理单元采用二取二安全结构设计，包含二取二a通道和二取二b通道两个部分，二取二a通道和二取二b通道独立并对称设计，且均采用dsp与fpga协同操作的结构实现。在该结构设计中，dsp主要实现通道业务层，实现独立通道的通信协议和对应软件功能处理；fpga作为dsp协处理器，一方面扩展对外功能接口，实现通信数据收发，另一方面实现二取二a通道和二取二b通道二取二功能，包括两通道同步操作、数据互传和数据表决，完成独立二取二功能的数据调度，保证数据的安全、实时和有效。
[0019]
开关量接口上设置有开关量输入采集电路，开关量输入采集电路包括若干个光耦合器。开关量输入采集电路采用动态采样设计，fpga作为采样处理器预制采集固定码流，每一采集通道输出独立采集编码序列，通过光耦隔离将输入高电平调理成动态信号，避免高低电平采集造成的危险侧输入，同时每通道独立编码序列实现通道间串扰和粘连等故障情况的识别。
[0020]
处理单元连接有can_1总线和can_2总线，为提高解锁盘与区间综合监控系统通信的可用性，解锁盘与区间综合监控系统通信设计采用光纤通信和通道冗余通信方式。数据接口可选配为隔离的can通信电口或光纤通信接口方式，can通信电口和光纤通信接口的对外通信电路供电采用独立的安全驱动电路实现，安全驱动电路采用固有式安全与门结构，
由二取二两通道fpga驱动输入，当解锁盘二取二两通道运行一致，fpga输出固定方波信号驱动安全驱动电路实现输出接口供电，否则不输出方波信号关断通信接口电源，设备不通信导向安全侧。
[0021]
如图3所示，can通信电口包括can_a1电接口、can_a2电接口、can_b1电接口和can_b2电接口，其中，can_a1电接口和can_a2电接口直接与can_1总线连接；can_b1电接口和can_b2电接口直接与can_2总线连接。当采用can电口通信时，解锁盘的can_a1电接口与区间综合监控系统的can_a1电接口通过主通道电缆连接，形成主通信通道；解锁盘的can_b1电接口与区间综合监控系统的can_b1电接口通过备用通道电缆连接，形成备用通信通道。
[0022]
光纤通信接口包括can_1光接口和can_2光接口。解锁盘和区间综合监控系统中分别针对can_1总线设置有can光端机一，分别针对can_2总线设置有can光端机二，can_1光接口与can光端机一连接，can_2光接口与can光端机二连接，从而可通过can光端机实现解锁盘can网络与区间综合监控系统can网络的桥接。当采用光纤接口通信时，解锁盘的can_1光接口与区间综合监控系统的can_1光接口通过主通道光纤连接，形成主通信通道；解锁盘的can_2光接口与区间综合监控系统的can_2光接口通过备用通道光纤连接，形成备用通信通道。
[0023]
本实用新型在使用时，通过设置的采用二取二安全结构的处理单元，可保证系统的安全性；通过将开关量接口的开关量输入采集采用每通道独立编码序列的动态采样设计，满足“故障-安全”特性，可识别邻通道干扰特性；通过将数据接口增加安全驱动电路，实现二取二结构的处理单元直接控制固有式安全与门供电输出，安全通信协议和安全供电电路共同保证通信安全；通过解锁盘与区间综合监控主体均增加光电转换设计，采用光纤方式进行数据通信，避免采用电口受电磁干扰的可能；通过与区间综合监控系统通信设计采用双通道交叉冗余通信方式，一个通信接口故障情况下设备可正常工作，增强了解锁盘与区间综合监控系统通信的可靠性，提高中区间综合监控系统可用性。

技术特征：
1.基于安全冗余结构及光纤通信的解锁盘装置，包括处理单元以及与处理单元连接、作为操作表示功能的盘面和通信接口；所述盘面上设置有若干个按钮和若干个状态灯，其特征在于：所述处理单元采用二取二安全结构，包含二取二a通道和二取二b通道，二取二a通道和二取二b通道独立并对称设计，且均采用dsp与fpga协同操作的结构；所述通信接口包括实现处理单元与盘面连接来使处理单元获取各按钮状态信息和使处理单元输出驱动信息控制状态灯状态显示的开关量接口以及采用双通道交叉冗余通信方式来实现处理单元与区间综合监控系统通信的数据接口；所述数据接口包括隔离的can通信电口和光纤通信接口。2.根据权利要求1所述的基于安全冗余结构及光纤通信的解锁盘装置，其特征在于：所述开关量接口上设置有采用动态采样设计并以fpga作为采样处理器的开关量输入采集电路，开关量输入采集电路包括若干个光耦合器。3.根据权利要求1所述的基于安全冗余结构及光纤通信的解锁盘装置，其特征在于：所述can通信电口和光纤通信接口的对外通信电路供电采用独立的安全驱动电路，安全驱动电路采用固有式安全与门结构，由二取二两通道fpga驱动输入。4.根据权利要求1所述的基于安全冗余结构及光纤通信的解锁盘装置，其特征在于：所述处理单元连接有can_1总线和can_2总线；所述can通信电口包括直接与can_1总线连接的can_a1电接口和can_a2电接口以及直接与can_2总线连接的can_b1电接口和can_b2电接口；所述can_a1电接口与区间综合监控系统通过主通道电缆连接，can_b1电接口与区间综合监控系统通过备用通道电缆连接。5.根据权利要求4所述的基于安全冗余结构及光纤通信的解锁盘装置，其特征在于：所述can_1总线设置有can光端机一，can_2总线设置有can光端机二；所述光纤通信接口包括与can光端机一连接的can_1光接口和与can光端机二连接的can_2光接口，所述can_1光接口与区间综合监控系统通过主通道光纤连接，can_2光接口与区间综合监控系统通过备用通信光纤连接。

技术总结
本实用新型公开了一种基于安全冗余结构及光纤通信的解锁盘装置，包括处理单元以及与处理单元连接、作为操作表示功能的盘面和通信接口；盘面上设置有若干个按钮和若干个状态灯，其特征在于：处理单元采用二取二安全结构，包含二取二A通道和二取二B通道，二取二A通道和二取二B通道独立并对称设计，且均采用DSP与FPGA协同操作的结构；通信接口包括实现处理单元与盘面连接来使处理单元获取各按钮状态信息和使处理单元输出驱动信息控制状态灯状态显示的开关量接口以及采用双通道交叉冗余通信方式来实现处理单元与区间综合监控系统通信的数据接口；数据接口包括隔离的CAN通信电口和光纤通信接口。本实用新型可很大的提升中区间综合监控系统可用性能。区间综合监控系统可用性能。区间综合监控系统可用性能。


技术研发人员：国勇 周飞 吴国生
受保护的技术使用者：固安信通信号技术股份有限公司
技术研发日：2023.02.15
技术公布日：2023/6/28