城市轨道交通信号系统安全计算机平台主机软件校时方法

摘要

本发明实施例提供一种城市轨道交通信号系统安全计算机平台主机软件校时方法，所述方法包括：所述第一主机板A和所述第二主机板B各自对应的两个微控制器A1与A2之间、以及B1与B2之间分别采用硬件中断的方式进行二取二校时；所述第一主机板A和所述第二主机板B之间对应的两对微控制器A1与B1、以及A2与B2之间分别采用具有固定网络延时的网络总线进行二乘二校时。本发明实施例提供的校时方法，通过二取二硬件中断的方式进行校时，提高校时精度，并减轻软件消耗；通过固定网络延时的网络总线完成二乘二两系校时，即通过固定时间补偿的方式提高二乘二校时精度，基于二乘二取二安全计算机平台架构显著提高校时的精确度。

说明书

技术领域

本发明实施例涉及轨道交通技术领域，具体涉及一种城市轨道交通信号系统安全计算机平台主机软件校时方法。

背景技术

城市轨道交通信号系统广泛采用二乘二取二安全计算机平台架构。

图1为现有技术二乘二取二安全计算机平台架构图，如图1所示，以车载信号设备为例，头端(主机板A)、尾端(主机板B)各放一块二取二板卡，两端二取二主机板均挂在车载冗余总线上，两端二取二板卡构成二乘二取二安全计算机平台。现有技术二取二校时的两通道间是通过高速SPI串行通信方式进行通信，由于串行通信方式存在传输延迟，客观上限制了校时精度，再加上软件处理时间和校时时机导致的校时误差已经不能满足两机高精度同步的需求，影响系统可用性。现有二乘二校时通过以太网总线方式通信，由于以太网总线不是实时传输，且传输延迟不固定，无法进行时间补偿，导致二乘二校时精度波动。

因此，如何避免上述的技术缺陷，基于二乘二取二安全计算机平台架构提高校时的精确度，成为亟须解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供城市轨道交通信号系统安全计算机平台主机软件校时方法，所述安全计算机平台中的第一主机板A和第二主机板B各设有两个微控制器，所述方法包括：

所述第一主机板A和所述第二主机板B各自对应的两个微控制器A1与A2之间、以及B1与B2之间分别采用硬件中断的方式进行二取二校时；

所述第一主机板A和所述第二主机板B之间对应的两对微控制器A1与B1、以及A2与B2之间分别采用具有固定网络延时的网络总线进行二乘二校时。

本发明实施例提供的城市轨道交通信号系统安全计算机平台主机软件校时方法，通过二取二硬件中断的方式进行校时，提高校时精度，并减轻软件消耗；通过固定网络延时的网络总线完成二乘二两系校时，即通过固定时间补偿的方式提高二乘二校时精度，基于二乘二取二安全计算机平台架构显著提高校时的精确度。

附图说明

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。

图1为现有技术二乘二取二安全计算机平台架构图；

图2为本发明实施例城市轨道交通信号系统安全计算机平台主机软件校时方法的流程示意图。

具体实施方式

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、完整地描述，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作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。

图2为本发明实施例城市轨道交通信号系统安全计算机平台主机软件校时方法的流程示意图，如图2所示，本发明实施例提供了一种城市轨道交通信号系统安全计算机平台主机软件校时方法，所述安全计算机平台中的第一主机板A和第二主机板B各设有两个微控制器，所述方法包括以下步骤：

S201：所述第一主机板A和所述第二主机板B各自对应的两个微控制器A1与A2之间、以及B1与B2之间分别采用硬件中断的方式进行二取二校时。

具体的，安全计算机平台中的所述第一主机板A和所述第二主机板B各自对应的两个微控制器A1与A2之间、以及B1与B2之间分别采用硬件中断的方式进行二取二校时。所述第一主机板A和所述第二主机板B可以分别位于列车头端和尾端，不作具体限定。二取二校时具体方法如下：

若将A1作为校时基准，则当A1的计数值达到预设计数值时，通过硬件IO触发A2的中断；此时，将A2的计数值与预设计数值相比较，若比较结果小于等于预设阈值，则根据比较结果对A2进行校时；若将A2作为校时基准，则当A2的计数值达到预设计数值时，通过硬件IO触发A1的中断；此时，将A1的计数值与预设计数值相比较，若比较结果小于等于预设阈值，则根据比较结果对A1进行校时；若将B1作为校时基准，则当B1的计数值达到预设计数值时，通过硬件IO触发B2的中断；此时，将B2的计数值与预设计数值相比较，若比较结果小于等于预设阈值，则根据比较结果对B2进行校时；若将B2作为校时基准，则当B2的计数值达到预设计数值时，通过硬件IO触发B1的中断；此时，将B1的计数值与所述计数值相比较，若比较结果小于等于预设阈值，则根据比较结果对B1进行校时。预设计数值和预设阈值可以根据实际情况自主设置，以A1作为校时基准为例，具体说明如下：

A1可以每间隔100ms对A2进行一次校时。A2作为被校时的对象，A1每次校时时A2会判断两机时间间隔，在间隔允许范围内(对应预设阈值)A2同步成A1时间，否则，校时失败，向系统报故障(对应发出第一报警信息)。

二取二两机的时间是由一个100ms(TickNum)的计数器的计时个数和一个100us(CycleNum)的计数器的计时个数构成。TickNum是由100us的计数器从0开始进行累加的，当TickNum的值累加到1000时，TickNum清零，CycleNum加一。

每个微控制器的时间计算公式：

Time＝CycleNum*1000+TickNum。

二取二校时是由A1在TickNum累加到1000(对应预设计数值)时，通过硬件IO触发A2的中断，A2中断后校验A2的TickNum值与1000的差值，如果差值绝对值大于1(对应预设阈值)，则直接报故障，系统结束运行；否则，清空A2的TickNum值，CycleNum加一，完成一次时间校准，从而保证二取二校时精度在100um以内。

二取二平台校时过程：

二取二两机校时，当A1的100us定时器记数A1_TickNum大于等于1000时，即A1刚更新完100us的记数器和100ms计数器，向A2发送100ms计数器的个数A1_CycleNum，A2收到A1_CycleNum后，计算A1_CycleNum与A2_CycleNum的差值N。

A2判断自己的中断数A2_TickNum<＝500时，即保证在校时过程中A1_CycleNum和A2_CycleNum是没有变化的，A2的100ms的计时个数公式：

A2_CycleNum＝A1_CycleNum+N，(N可正可负，A1_CycleNum比A2_CycleNum小时，N是正数，反之，N是负数)。

A1和A2的时间计算公式：

A1时间:A1_Time＝A1_CycleNum*1000+A1_TickNum

A2时间:A2_Time＝A2_CycleNum*1000－N*1000+A2_TickNum

举例说明：

A1_CycleNum＝5，A1_TickNum＝100时，A1_Time＝5*1000+100＝5100，单位是100us，即510ms。

A2_CycleNum＝10，A2_TickNum＝100时，A2_Time＝10*1000+100＝10100，单位是100us，即1010ms。

N＝A2_CycleNum－A1_CycleNum，则N＝5。

A2在计算校正后的时间时，计算方法：

A2_Time＝A2_CycleNum*1000－N*1000+A2_TickNum

＝10*1000－5*1000+100＝5100

A2将A2_Time发送给A1，A1比较A1_CycleNum与A2的A2_CycleNum+N相等，则证明校时成功。

因为二取二校时策略的校时精度是由硬件中断的方式连续自动校时的，二取二软件只需在初始化完成一次成功校时，就可以保证二取二的校时精度一直保持在100us以内。

A2、B1和B2分别作为校时基准进行校时的方法，可以参照上述A1的说明，不再赘述。

S202：所述第一主机板A和所述第二主机板B之间对应的两对微控制器A1与B1、以及A2与B2之间分别采用具有固定网络延时的网络总线进行二乘二校时。

具体的，安全计算机平台中的所述第一主机板A和所述第二主机板B之间对应的两对微控制器A1与B1、以及A2与B2之间分别采用具有固定网络延时的网络总线进行二乘二校时。网络总线可以为PowerLink工业实时以太网总线，不作具体限定。二乘二校时具体方法如下：

对于A1与B1之间的校时：若将A1作为校时基准，计算A1与B1之间的时间差；若时间差小于等于预设时差，则根据时间差和所述网络总线的延时时长，对B1进行校时；若将B1作为校时基准，计算B1与A1之间的时间差；若时间差小于等于预设时差，则根据时间差和所述网络总线的延时时长，对A1进行校时；对于A2与B2之间的校时：若将A2作为校时基准，计算A2与B2之间的时间差；若时间差小于等于预设时差，则根据时间差和所述网络总线的延时时长，对B2进行校时；若将B2作为校时基准，计算B2与A2之间的时间差；若时间差小于等于预设时差，则根据时间差和所述网络总线的延时时长，对A2进行校时。预设时差可以根据实际情况自主设置。

二乘二两系记为A系和B系，二乘二两系校时策略选择主系的时间为基准时间(A系和B系均有可作为主系)，假设A系为主系，B系为备系，A系每间隔100ms对B系进行一次校时。B系作为被校时的对象，A系每次校时时B系会判断两机时间间隔(对应时间差)，在间隔允许范围内(对应预设时差)，B系同步成A系的时间，否则校时失败，向系统报故障(对应发出第二报警信息)。

假设A系为主系，B系为备系，以A1作为校时基准，二乘二两系校时分为A1校时B1，A1将A1_Time发送给B1，B1将A1_Time与自己的时间B1_Time相减得到时间单位为100us的时间差值M(对应时间差)，B1将B1_Time+M发送到A1,A1将B1_Time+M与A1_Time比较，在误差范围内即为校时成功。假设传输通道PowerLink的传输延迟(对应延时时长)T_Delay，单位为100us，则B1的时间公式：

B1时间:B1_Time＝B1_CycleNum*1000+B1_TickNum+M+T_Delay。

A2、B1和B2分别作为校时基准进行校时的方法，可以参照上述A1的说明，不再赘述。

进一步地，该方法还可以包括：对于将A1作为校时基准进行二取二校时，且将A1作为校时基准进行二乘二校时的情况：根据A2的计数值与预设计数值相比较的比较结果、A2与B2之间的时间差和所述网络总线的延时时长，对B2进行校时；对于将A2作为校时基准进行二取二校时，且将A2作为校时基准进行二乘二校时的情况：根据A1的计数值与预设计数值相比较的比较结果、A1与B1之间的时间差和所述网络总线的延时时长，对B1进行校时；对于将B1作为校时基准进行二取二校时，且将B1作为校时基准进行二乘二校时的情况：根据B2的计数值与预设计数值相比较的比较结果、B2与A2之间的时间差和所述网络总线的延时时长，对A2进行校时；对于将B2作为校时基准进行二取二校时，且将B2作为校时基准进行二乘二校时的情况：根据B1的计数值与预设计数值相比较的比较结果、B1与A1之间的时间差和所述网络总线的延时时长，对A1进行校时。

以A1作为校时基准进行二取二校时，且将A1作为校时基准进行二乘二校时的情况为例，说明如下：A2校时B2，

B2的时间公式：

B2时间:B2_Time＝B2_CycleNum*1000－N*1000+B2_TickNum+M+T_Delay。其中，N是A2的计数值与预设计数值相比较的比较结果。对于上述其他三种情况，不再赘述。

因为二乘二校时策略的校时精度是由软件触发，利用通信通道延迟固定进行软校时的，所以二乘二软件需要在初始化和周期反复成功校时，才能保证二乘二校时精度。

本发明实施例提供的城市轨道交通信号系统安全计算机平台主机软件校时方法，通过二取二硬件中断的方式进行校时，提高校时精度，并减轻软件消耗；通过固定网络延时的网络总线完成二乘二两系校时，即通过固定时间补偿的方式提高二乘二校时精度，基于二乘二取二安全计算机平台架构显著提高校时的精确度。

该方法具备如下特点：

(1)二取二校时使用硬件中断的方式，完成高精度校时。

(2)二取二校时只需要应用软件初始化校时一次，节省软件开销。

(3)二乘二两系校时利用传输通道延时固定，做时间补偿就可以得到两系高精度同步。

在上述实施例的基础上，所述第一主机板A和所述第二主机板B各自对应的两个微控制器A1与A2之间、以及B1与B2之间分别采用硬件中断的方式进行二取二校时，包括：

若将A1作为校时基准，则当A1的计数值达到预设计数值时，通过硬件IO触发A2的中断。

具体的，安全计算机平台若将A1作为校时基准，则当A1的计数值达到预设计数值时，通过硬件IO触发A2的中断。可参照上述实施例，不再赘述。

此时，将A2的计数值与预设计数值相比较，若比较结果小于等于预设阈值，则根据比较结果对A2进行校时。

具体的，安全计算机平台在此时，将A2的计数值与预设计数值相比较，若比较结果小于等于预设阈值，则根据比较结果对A2进行校时。可参照上述实施例，不再赘述。

若将A2作为校时基准，则当A2的计数值达到预设计数值时，通过硬件IO触发A1的中断。

具体的，安全计算机平台若将A2作为校时基准，则当A2的计数值达到预设计数值时，通过硬件IO触发A1的中断。可参照上述实施例，不再赘述。

此时，将A1的计数值与预设计数值相比较，若比较结果小于等于预设阈值，则根据比较结果对A1进行校时。

具体的，安全计算机平台在此时，将A1的计数值与预设计数值相比较，若比较结果小于等于预设阈值，则根据比较结果对A1进行校时。可参照上述实施例，不再赘述。

若将B1作为校时基准，则当B1的计数值达到预设计数值时，通过硬件IO触发B2的中断。

具体的，安全计算机平台若将B1作为校时基准，则当B1的计数值达到预设计数值时，通过硬件IO触发B2的中断。可参照上述实施例，不再赘述。

此时，将B2的计数值与预设计数值相比较，若比较结果小于等于预设阈值，则根据比较结果对B2进行校时。

具体的，安全计算机平台在此时，将B2的计数值与预设计数值相比较，若比较结果小于等于预设阈值，则根据比较结果对B2进行校时。可参照上述实施例，不再赘述。

若将B2作为校时基准，则当B2的计数值达到预设计数值时，通过硬件IO触发B1的中断。

具体的，安全计算机平台若将B2作为校时基准，则当B2的计数值达到预设计数值时，通过硬件IO触发B1的中断。可参照上述实施例，不再赘述。

此时，将B1的计数值与所述计数值相比较，若比较结果小于等于预设阈值，则根据比较结果对B1进行校时。

具体的，安全计算机平台在此时，将B1的计数值与所述计数值相比较，若比较结果小于等于预设阈值，则根据比较结果对B1进行校时。可参照上述实施例，不再赘述。

本发明实施例提供的城市轨道交通信号系统安全计算机平台主机软件校时方法，进一步通过二取二硬件中断的方式进行校时，提高校时精度，并减轻软件消耗。

在上述实施例的基础上，若A1、A2、B1和B2分别对应的比较结果分别大于预设阈值，则分别发出第一报警信息。

具体的，安全计算机平台若判断获知A1、A2、B1和B2分别对应的比较结果分别大于预设阈值，则分别发出第一报警信息。可参照上述实施例，不再赘述。

本发明实施例提供的城市轨道交通信号系统安全计算机平台主机软件校时方法，通过发出第一报警信息，有效提示校时故障。

在上述实施例的基础上，所述第一主机板A和所述第二主机板B之间对应的两对微控制器A1与B1、以及A2与B2之间分别采用具有固定网络延时的网络总线进行二乘二校时，包括：

对于A1与B1之间的校时：

若将A1作为校时基准，计算A1与B1之间的时间差；若时间差小于等于预设时差，则根据时间差和所述网络总线的延时时长，对B1进行校时。

具体的，安全计算机平台若将A1作为校时基准，计算A1与B1之间的时间差；若时间差小于等于预设时差，则根据时间差和所述网络总线的延时时长，对B1进行校时。可参照上述实施例，不再赘述。

若将B1作为校时基准，计算B1与A1之间的时间差；若时间差小于等于预设时差，则根据时间差和所述网络总线的延时时长，对A1进行校时。

具体的，安全计算机平台若将B1作为校时基准，计算B1与A1之间的时间差；若时间差小于等于预设时差，则根据时间差和所述网络总线的延时时长，对A1进行校时。可参照上述实施例，不再赘述。

对于A2与B2之间的校时：

若将A2作为校时基准，计算A2与B2之间的时间差；若时间差小于等于预设时差，则根据时间差和所述网络总线的延时时长，对B2进行校时。

具体的，安全计算机平台若将A2作为校时基准，计算A2与B2之间的时间差；若时间差小于等于预设时差，则根据时间差和所述网络总线的延时时长，对B2进行校时。可参照上述实施例，不再赘述。

若将B2作为校时基准，计算B2与A2之间的时间差；若时间差小于等于预设时差，则根据时间差和所述网络总线的延时时长，对A2进行校时。

具体的，安全计算机平台若将B2作为校时基准，计算B2与A2之间的时间差；若时间差小于等于预设时差，则根据时间差和所述网络总线的延时时长，对A2进行校时。可参照上述实施例，不再赘述。

本发明实施例提供的城市轨道交通信号系统安全计算机平台主机软件校时方法，进一步通过固定网络延时的网络总线完成二乘二两系校时，即通过固定时间补偿的方式提高二乘二校时精度，提高校时精度，并减轻软件消耗。

在上述实施例的基础上，若A1、A2、B1和B2分别作为校时基准对应的时间差大于预设时差，则发出第二报警信息。

具体的，安全计算机平台若判断获知A1、A2、B1和B2分别作为校时基准对应的时间差大于预设时差，则发出第二报警信息。可参照上述实施例，不再赘述。

本发明实施例提供的城市轨道交通信号系统安全计算机平台主机软件校时方法，通过发出第二报警信息，有效提示校时故障。

在上述实施例的基础上，所述方法还包括：

对于将A1作为校时基准进行二取二校时，且将A1作为校时基准进行二乘二校时的情况：

根据A2的计数值与预设计数值相比较的比较结果、A2与B2之间的时间差和所述网络总线的延时时长，对B2进行校时。

具体的，安全计算机平台根据A2的计数值与预设计数值相比较的比较结果、A2与B2之间的时间差和所述网络总线的延时时长，对B2进行校时。可参照上述实施例，不再赘述。

对于将A2作为校时基准进行二取二校时，且将A2作为校时基准进行二乘二校时的情况：

根据A1的计数值与预设计数值相比较的比较结果、A1与B1之间的时间差和所述网络总线的延时时长，对B1进行校时。

具体的，安全计算机平台根据A1的计数值与预设计数值相比较的比较结果、A1与B1之间的时间差和所述网络总线的延时时长，对B1进行校时。可参照上述实施例，不再赘述。

对于将B1作为校时基准进行二取二校时，且将B1作为校时基准进行二乘二校时的情况：

根据B2的计数值与预设计数值相比较的比较结果、B2与A2之间的时间差和所述网络总线的延时时长，对A2进行校时。

具体的，安全计算机平台根据B2的计数值与预设计数值相比较的比较结果、B2与A2之间的时间差和所述网络总线的延时时长，对A2进行校时。可参照上述实施例，不再赘述。

对于将B2作为校时基准进行二取二校时，且将B2作为校时基准进行二乘二校时的情况：

根据B1的计数值与预设计数值相比较的比较结果、B1与A1之间的时间差和所述网络总线的延时时长，对A1进行校时。

具体的，安全计算机平台根据B1的计数值与预设计数值相比较的比较结果、B1与A1之间的时间差和所述网络总线的延时时长，对A1进行校时。可参照上述实施例，不再赘述。

本发明实施例提供的城市轨道交通信号系统安全计算机平台主机软件校时方法，通过在二取二校时获得的B1的计数值与预设计数值相比较的比较结果，在二乘二校时对B2进行二乘二校时，进一步能够显著提高校时的精确度。

在上述实施例的基础上，所述网络总线为PowerLink工业实时以太网总线。

具体的，安全计算机平台中的所述网络总线为PowerLink工业实时以太网总线。可参照上述实施例，不再赘述。

本发明实施例提供的城市轨道交通信号系统安全计算机平台主机软件校时方法，通过将网络总线选为PowerLink工业实时以太网总线，能够通过固定网络延时准确进行二乘二校时。

在上述实施例的基础上，所述第一主机板A和所述第二主机板B分别位于列车头端和尾端。

具体的，安全计算机平台中的所述第一主机板A和所述第二主机板B分别位于列车头端和尾端。可参照上述实施例，不再赘述。

本发明实施例提供的城市轨道交通信号系统安全计算机平台主机软件校时方法，通过将第一主机板A和第二主机板B分别布置在列车头端和尾端，方便布置主机板。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所描述的实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明的实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的实施例各实施例技术方案的范围。