一种列控车载设备独立安全监控方法、系统、设备以及介质与流程

1.本发明属于列车安全控制技术领域，特别涉及一种列控车载设备独立安全监控方法、系统、设备以及介质。


背景技术：

2.ctcs-3级列控车载设备装配在我国现有的“复兴号”、“和谐号”等高铁列车上，控制列车安全高效运行。目前我国自主化ctcs-3级列控车载设备采用“二乘二取二”的安全冗余结构，“二乘二”保证单系独立设备故障后能在不停车情况下自动切换到另一系，“二取二”保证一系车载主控单元两颗cpu安全逻辑运算一致后才能向外部输出。由于采取了“二乘二取二”的安全计算机平台，车载主控单元两颗cpu中烧录的两份安全软件是一致的，即两份软件采用了相同的设计方法和软件代码，事实上这是无法规避研发设计中的共模错误的。
3.因此，需要设计一种列控车载设备独立安全监控方法、系统、设备以及介质，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题，本发明提供了一种列控车载设备独立安全监控方法，其中，所述列控车载设备的单个cpu中烧录有逻辑运算软件a和独立检查软件b，所述方法包括：
5.在逻辑运算软件a正常或异常控制列车运行的情况下，由独立检查软件b独立持续监控列车的紧急制动速度，以实现列车底线安全监控；
6.其中，在逻辑运算软件a异常控制列车运行的情况下，且独立检查软件b监控到列车的速度异常时，由独立检查软件b输出紧急制动，控制列车安全停车。
7.进一步地，所述方法还包括：
8.获取原始数据，并将原始数据分别存储至数据存储区a和数据存储区b，其中，
9.所述数据存储区a中存储的原始数据供逻辑运算软件a使用，以实现逻辑运算软件a正常控制列车安全运行；
10.所述数据存储区b中存储的原始数据供独立检查软件b使用，以实现独立检查软件b独立持续监控列车的紧急制动速度和输出紧急制动，控制列车安全停车。
11.进一步地，逻辑运算软件a正常控制列车运行，包括：
12.逻辑运算软件a根据存储至数据存储区a的数据，计算列车运行的动态监控曲线，其中，动态监控曲线包括紧急制动干预曲线eb i 1；
13.逻辑运算软件a根据紧急制动干预曲线eb i 1，控制列车运行。
14.进一步地，独立检查软件b独立持续监控列车的紧急制动速度，包括：
15.独立检查软件b根据存储至数据存储区b的数据，独立计算列车运行的动态监控曲线，其中，动态监控曲线仅包括紧急制动干预曲线eb i 2；
16.独立检查软件b根据紧急制动干预曲线eb i 2，独立持续监控列车的紧急制动速
度。
17.进一步地，由独立检查软件b输出紧急制动，控制列车安全停车，包括：
18.独立检查软件b通过输出报警提示、切除牵引以及输出紧急制动的方式控制列车紧急制动速度。
19.进一步地，独立计算列车运行的动态监控曲线，包括：
20.独立检查软件b根据获取的行车许可、最限制静态曲线mrsp及列车的制动性能参数独立计算列车运行的动态监控曲线。
21.进一步地，行车许可的获取方式包括：
22.独立检查软件b根据地面设备的数据独立计算第一行车许可，并结合rbc发来的第二行车许可，取第一行车许可和第二行车许可两者之间最小值作为所述的行车许可。
23.进一步地，独立检查软件b根据存储至数据存储区b的数据，独立计算列车运行的动态监控曲线，还包括：
24.独立检查软件b进行检查数据预处理，其中，检查数据预处理包括：对数据存储区a、b存储的原始数据之间的的一致性进行检查。
25.进一步地，原始数据包括通信数据和i o数据。
26.另一方面，本发明还提供一种列控车载设备独立安全监控系统，其中，所述系统包括：
27.处理模块，用于在逻辑运算软件a正常或异常控制列车运行的情况下，由独立检查软件b独立持续监控列车的紧急制动速度，以实现列车底线安全监控；
28.其中，处理模块包括控制模块，所述控制模块，用于在逻辑运算软件a异常控制列车运行的情况下，且独立检查软件b在监控到列车的速度异常时，由独立检查软件b输出紧急制动，控制列车安全停车。
29.进一步地，所述系统还包括：
30.获取模块，用于获取原始数据，并将原始数据分别存储至数据存储区a和数据存储区b，其中，
31.所述数据存储区a中存储的原始数据供逻辑运算软件a使用，以实现逻辑运算软件a正常控制列车安全运行；
32.所述数据存储区b中存储的原始数据供独立检查软件b使用，以实现独立检查软件b独立持续监控列车的紧急制动速度和输出紧急制动，控制列车安全停车。
33.进一步地，独立检查软件b独立持续监控列车的紧急制动速度，包括：
34.独立检查软件b根据存储至数据存储区b的数据，独立计算列车运行的动态监控曲线；
35.独立检查软件b根据动态监控曲线，计算列车的紧急制动干预曲线eb i 2；
36.独立检查软件b根据紧急制动干预曲线eb i 2，独立持续监控列车的紧急制动速度。
37.另一方面，本发明还提供一种电子设备，其中，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
38.存储器，用于存放计算机程序；
39.处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述方法的步骤。
40.另一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
41.本发明提供了一种列控车载设备独立安全监控方法、系统、设备以及介质，在车载主控单元安全软件(即逻辑运算软件a)增加独立检查功能(即独立检查软件b实现的功能)，独立检查功能不用实现完整的控制逻辑，仅实现保证底线安全的部分控制功能，正常运行时不影响既有软件控车，逻辑运算软件失效时独立检查模块(即独立检查软件b)启用控制列车安全运行，部署简单成本可控，有利于补强自主化列控车载设备的安全控制功能。
42.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1示出了根据本发明实施例的一种列控车载设备独立安全监控方法的流程示意图。
45.图2示出了根据本发明实施例的逻辑运算软件a和独立安全检查软件b实现原理示意图。
46.图3示出了根据本发明实施例的一种电子设备的结构示意图。
47.图4示出了根据本发明实施例的一种计算机可读存储介质的结构示意图。
具体实施方式
48.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
49.本发明设计一种ctcs-3级列控车载设备独立安全监控方法(即一种列控车载设备独立安全监控方法)，车载主控单元安全软件(即是逻辑运算软件a)中增加独立安全监控功能，使用本发明的独立安全监控方法对该功能进行独立设计与开发，与安全软件集成编译后烧录到一颗cpu中。逻辑运算软件模块(即逻辑运算软件a)和独立检查功能模块(即独立检查软件b)各自运行，独立向外部输出，由于采用了相异设计，独立安全检查模块具备安全底线保证功能，可有效降低安全软件设计错误导致的安全风险。下面进行详细的说明。
50.如图1所示的，本发明提供了一种列控车载设备独立安全监控方法，其中，所述列控车载设备的单个cpu中烧录有逻辑运算软件a和独立检查软件b，所述方法包括：
51.在逻辑运算软件a正常或异常控制列车运行的情况下，由独立检查软件b独立持续监控列车的紧急制动速度，以实现列车底线安全监控；
52.其中，在逻辑运算软件a异常控制列车的情况下(即逻辑运算软件速度监控功能异
常)，且独立检查软件b监控到列车速度异常(即列车实际速度超出独立检查软件b计算的紧急制动速度)时，由独立检查软件b输出紧急制动，控制列车安全停车。
53.下面对本发明的所述方法进行详细地描述。
54.在本发明的一个实施例中，逻辑运算软件a与独立检查软件b的开发部署机制为：列控车载设备的2个cpu(即图2的cpu1和cpu2)中均同时烧录有逻辑运算软件a和独立检查软件b。同样的车载设备b系2颗cpu也是如此部署。其中：
55.1、逻辑运算软件a与独立检查软件b由两组人员按照不同思路和方法独立编制。
56.2、逻辑运算软件a与独立检查软件b使用独立的数据存储区(即数据存储区a和数据存储区b)，对关键的原始数据(即原始输入数据)进行存储。
57.3、逻辑运算软件a与独立检查软件b使用独立的关键数据、独立的变量和函数(根据关键数据、独立的变量和函数，能用于曲线计算与速度监控，这种计算方式可采用常用的方式，在这里不做赘述)。
58.4、逻辑运算软件a(图2中的完整逻辑运算软件a)与独立检查软件b对安全输出都进行了独立的逻辑运算。
59.5、逻辑运算软件a与独立检查软件b能独立输出安全指令到列车，无论对方是否输出安全指令。逻辑运算软件a与独立检查软件b的安全输出为并列关系(即或的关系)，即任一软件检测到安全防护条件(列车速度超过计算的紧急制度速度)满足时，就能向列车输出防护指令(紧急制动输出)。
60.在本发明的一个实施例中，所述方法还包括：获取输入数据，并将原始数据输入(即分别存储)至数据存储区a和数据存储区b，其中，
61.所述数据存储区a中存储的原始数据供逻辑运算软件a使用，以实现逻辑运算软件a正常控制列车安全运行；
62.所述数据存储区b中存储的原始数据供独立检查软件b使用，以实现独立检查软件b独立持续监控列车的紧急制动速度和输出紧急制动，控制列车安全停车。
63.其中，在本实施例中，如图2所示的，是ctcs-3级列控车载设备逻辑运算软件a和独立安全检查软件b实现原理示意图，其中，其中软件逻辑运算a实现列控车载设备完整的核心控制逻辑，独立安全检查软件b实现异构的独立计算与检查功能。
64.原始数据包括通信数据和i o数据，其中，通信数据包括rbc无线消息、应答器数据以及轨道电路信息，i o数据包括速度传感器脉冲等数据，列控车载设备可对接收到的这些关键数据建立两个独立的数据存储区a和b。
65.在本发明的一个实施例中，逻辑运算软件a正常控制列车安全运行，包括：
66.逻辑运算软件a根据存储至数据存储区a的数据，进行逻辑运算，从而计算出逻辑运算结果，逻辑运算软件a根据存储至数据存储区a的数据，计算列车运行的动态监控曲线(含紧急制动干预曲线eb i 1和其他常用的制动干预曲线等)，监控列车安全运行。
67.在本发明的一个实施例中，独立检查软件b独立持续监控列车的安全运行，包括：
68.独立检查软件b根据存储至数据存储区b的数据，独立计算列车运行的动态监控曲线，其中，该动态监控曲线仅包括紧急制动干预曲线eb i 2；独立检查软件b根据紧急制动干预曲线eb i 2，独立持续监控列车安全运行。
69.在本发明的一个实施例中，列控车载设备正常运行(逻辑运算软件a检测到列车超
速也属于列控车载设备正常运行)时，由于独立检查软件b计算的紧急制动干预曲线eb i 2要比逻辑运算软件a计算的紧急制动干预曲线eb i 1要陡，故列车超速撞线时会先撞eb i 1线，即由逻辑运算软件a(通过eb i 1)控车保证系统安全，独立检查软件b在后台独立持续监控。
70.在本发明的一个实施例中，在逻辑运算软件a异常控制(例如在极端异常情况下，当逻辑运算软件a存在设计缺陷无法保证列车在行车许可终点前停车)列车运行的情况下，且检查软件b独立持续监控列车的紧急制动速度过程中，独立检查软件b在监控到列车的速度异常时，会由独立检查软件b输出紧急制动，控制列车安全停车，其中，独立检查软件b输出紧急制动，控制列车安全停车，包括：
71.独立检查软件b根据紧急制动干预曲线eb i 2监控列车的紧急制动速度，超速时，独立检查软件b通过输出报警提示，还输出切除牵引以及输出紧急制动的控车命令，控制列车紧急制动速度，从而最终控制列车在行车许可终点前停车，保证底线安全。
72.在本发明的一个实施例中，由独立检查软件b独立计算列车运行的动态监控曲线，包括：
73.独立检查软件b根据获取的最终的行车许可、mrsp(most restr i ct i ve speed prof i l e，最限制静态曲线)及列车的制动性能参数独立计算列车运行的动态监控曲线，这条动态监控曲线(eb i 2)作为最终的安全底线保证曲线。其中，制动性能参数，列车制动性能的参数使用车辆厂提供的原始参数(不打折使用)，且制动性能参数还包括含坡度因素的坡度数据。
74.在本发明的一个实施例中，行车许可的获取方式包括：
75.独立检查软件b根据地面设备的数据(应答器数据、轨道电路信息等数据)独立计算第一行车许可，并结合rbc发来的第二行车许可，取第一行车许可和第二行车许可两者之间最小值作为所述的行车许可。
76.在本发明的一个实施例中，独立检查软件b根据存储至数据存储区b的数据，独立计算列车运行的动态监控曲线，还包括：
77.独立检查软件b进行检查数据预处理，其中，检查数据预处理包括：对数据存储区a、b存储的原始数据之间的一致性进行检查。
78.在本发明的一个实施例中，逻辑运算软件a和独立检查软件b参与的上述一种列控车载设备独立安全监控方法，可编译为一个可执行程序，如图2示，以车载设备a系为例，列控车载设备安全计算机平台的2颗cpu(cpu1和cpu2)均应运行该可执行程序，其中，
79.在本实施例中，每一颗cpu中通过逻辑运算软件a逻辑运算的逻辑运算结果在安全输出后，需要与另一颗cpu中通过逻辑运算软件a逻辑运算的逻辑运算结果在安全输出后，进行比较一致输出，即“二取二”。同理，每一颗cpu中通过独立检查软件b的安全输出，需要与另一颗cpu中通过独立检查软件b的安全输出，进行比较一致输出；将两次的比较一致输出的结果进行“或”的运算，即两次的比较一致输出的结果有一个安全输出，即对外(列车)输出。
80.在本发明的一个实施例中，还提供一种列控车载设备独立安全监控系统，其中，所述系统包括：
81.处理模块，用于在逻辑运算软件a正常或异常控制列车的情况下，由独立检查软件
b独立持续监控列车安全运行；
82.其中，处理模块包括控制模块，所述控制模块，用于在逻辑运算软件a异常控制列车的情况下，且独立检查软件b在监控到列车速度异常时，由独立检查软件b输出紧急制动，控制列车安全停车。
83.在本实施例中，一种列控车载设备独立安全监控系统中各模块实现的功能以及方式与一种列控车载设备独立安全监控方法中各均一一对应，因此，在此不再赘述。
84.如图3所示，在本发明的一个实施例中，还提供了一种电子设备，包括处理器101、通信接口102、存储器103和通信总线104，其中，处理器101，通信接口102，存储器103通过通信总线104完成相互间的通信，存储器103，用于存放计算机程序；
85.在本实施例中，处理器101，用于执行存储器103上所存放的程序时，实现上述方法的步骤。
86.本发明实施例提供的电子设备，其实现原理和技术效果与上述实施例类似，此处不再赘述。
87.上述存储器103可以是诸如闪存、eeprom(电可擦除可编程只读存储器)、eprom、硬盘或者rom之类的电子存储器。存储器103具有用于执行上述方法中的任何方法步骤的程序代码的存储空间。例如，用于程序代码的存储空间可以包括分别用于实现上面的方法中的各个步骤的各个程序代码。这些程序代码可以从一个或者多个计算机程序产品中读出或者写入到这一个或者多个计算机程序产品中。这些计算机程序产品包括诸如硬盘，光盘(cd)、存储卡或者软盘之类的程序代码载体。这样的计算机程序产品通常为便携式或者固定存储单元。该存储单元可以具有与上述电子设备中的存储器103类似布置的存储段或者存储空间等。程序代码可以例如以适当形式进行压缩。通常，存储单元包括用于执行根据本发明的实施例的方法步骤的程序，即可以由例如诸如101之类的处理器读取的代码，这些代码当由电子设备运行时，导致该电子设备执行上面所描述的方法中的各个步骤。
88.如图4所示的，在本发明的一个实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质。上述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。
89.该计算机可读存储介质可以是上述实施例中描述的设备/装置中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置中。上述计算机可读存储介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现根据本发明实施例的方法。
90.根据本发明的实施例，计算机可读存储介质可以是非易失性的计算机可读存储介质，例如可以包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
91.综上，本发明不改变既有自主化ctcs-3级列控车载设备的硬件架构，与现有自主化ctcs-3级列控车载设备相比，在车载主控单元安全软件增加独立检查功能，独立检查功能不用实现完整的控制逻辑，仅实现保证底线安全的部分控制功能，正常运行时不影响既有软件控车，既有软件失效时独立检查模块启用控制列车安全运行，部署简单成本可控，有
利于补强自主化列控车载设备的安全控制功能。
92.以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种列控车载设备独立安全监控方法，其中，所述列控车载设备的单个cpu中烧录有逻辑运算软件a和独立检查软件b，所述方法包括：在逻辑运算软件a正常或异常控制列车运行的情况下，由独立检查软件b独立持续监控列车的紧急制动速度，以实现列车底线安全监控；其中，在逻辑运算软件a异常控制列车运行的情况下，且独立检查软件b监控到列车的速度异常时，由独立检查软件b输出紧急制动，控制列车安全停车。2.根据权利要求1所述的一种列控车载设备独立安全监控方法，其中，所述方法还包括：获取原始数据，并将原始数据分别存储至数据存储区a和数据存储区b，其中，所述数据存储区a中存储的原始数据供逻辑运算软件a使用，以实现逻辑运算软件a正常控制列车安全运行；所述数据存储区b中存储的原始数据供独立检查软件b使用，以实现独立检查软件b独立持续监控列车的紧急制动速度和输出紧急制动，控制列车安全停车。3.根据权利要求2所述的一种列控车载设备独立安全监控方法，其中，逻辑运算软件a正常控制列车运行，包括：逻辑运算软件a根据存储至数据存储区a的数据，计算列车运行的动态监控曲线，其中，动态监控曲线包括紧急制动干预曲线ebi 1；逻辑运算软件a根据紧急制动干预曲线ebi 1，控制列车运行。4.根据权利要求2所述的一种列控车载设备独立安全监控方法，其中，独立检查软件b独立持续监控列车的紧急制动速度，包括：独立检查软件b根据存储至数据存储区b的数据，独立计算列车运行的动态监控曲线，其中，动态监控曲线仅包括紧急制动干预曲线ebi 2；独立检查软件b根据紧急制动干预曲线ebi 2，独立持续监控列车的紧急制动速度。5.根据权利要求4所述的一种列控车载设备独立安全监控方法，其中，由独立检查软件b输出紧急制动，控制列车安全停车，包括：独立检查软件b通过输出报警提示、切除牵引以及输出紧急制动的方式控制列车紧急制动速度。6.根据权利要求4或5所述的一种列控车载设备独立安全监控方法，其中，独立计算列车运行的动态监控曲线，包括：独立检查软件b根据获取的行车许可、最限制静态曲线mrsp及列车的制动性能参数独立计算列车运行的动态监控曲线。7.根据权利要求6所述的一种列控车载设备独立安全监控方法，其中，行车许可的获取方式包括：独立检查软件b根据地面设备的数据独立计算第一行车许可，并结合rbc发来的第二行车许可，取第一行车许可和第二行车许可两者之间最小值作为所述的行车许可。8.根据权利要求4或5所述的一种列控车载设备独立安全监控方法，其中，独立检查软件b根据存储至数据存储区b的数据，独立计算列车运行的动态监控曲线，还包括：独立检查软件b进行检查数据预处理，其中，检查数据预处理包括：对数据存储区a、b存储的原始数据之间的的一致性进行检查。
9.根据权利要求2-5任一项所述的一种列控车载设备独立安全监控方法，其中，原始数据包括通信数据和io数据。10.一种列控车载设备独立安全监控系统，其中，所述系统包括：处理模块，用于在逻辑运算软件a正常或异常控制列车运行的情况下，由独立检查软件b独立持续监控列车的紧急制动速度，以实现列车底线安全监控；其中，处理模块包括控制模块，所述控制模块，用于在逻辑运算软件a异常控制列车运行的情况下，且独立检查软件b在监控到列车的速度异常时，由独立检查软件b输出紧急制动，控制列车安全停车。11.根据权利要求10所述的一种列控车载设备独立安全监控系统，其中，所述系统还包括：获取模块，用于获取原始数据，并将原始数据分别存储至数据存储区a和数据存储区b，其中，所述数据存储区a中存储的原始数据供逻辑运算软件a使用，以实现逻辑运算软件a正常控制列车安全运行；所述数据存储区b中存储的原始数据供独立检查软件b使用，以实现独立检查软件b独立持续监控列车的紧急制动速度和输出紧急制动，控制列车安全停车。12.根据权利要求10所述的一种列控车载设备独立安全监控系统，其中，独立检查软件b独立持续监控列车的紧急制动速度，包括：独立检查软件b根据存储至数据存储区b的数据，独立计算列车运行的动态监控曲线；独立检查软件b根据动态监控曲线，计算列车的紧急制动干预曲线ebi 2；独立检查软件b根据紧急制动干预曲线ebi 2，独立持续监控列车的紧急制动速度。13.一种电子设备，其中，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；存储器，用于存放计算机程序；处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-9任一项所述方法的步骤。14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-9任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明提供了一种列控车载设备独立安全监控方法、系统、设备以及介质，其中，所述列控车载设备的单个CPU中烧录有逻辑运算软件A和独立检查软件B，所述方法包括：在逻辑运算软件A正常或异常控制列车运行的情况下，由独立检查软件B独立持续监控列车的紧急制动速度，以实现列车底线安全监控；其中，在逻辑运算软件A异常控制列车运行的情况下，且独立检查软件B监控到列车的速度异常时，由独立检查软件B输出紧急制动，控制列车安全停车。本发明有利于补强自主化列控车载设备的安全控制功能。补强自主化列控车载设备的安全控制功能。补强自主化列控车载设备的安全控制功能。


技术研发人员：王建敏 冯凯 陈志强
受保护的技术使用者：中国铁路通信信号股份有限公司
技术研发日：2023.02.20
技术公布日：2023/5/24