专利名称：用于轨道交通联锁系统的软件架构的实现方法
技术领域：
本发明涉及一种轨道交通联锁控制方法，尤其是一种轨道交通中使用的针对联 锁系统自身功能和自动列车控制系统相关特点的软件架构，具体地说是一种用于轨道交 通联锁系统的软件架构的实现方法。
背景技术：
目前，随着计算机技术、微电子技术和数传技术的发展，尤其经过了对可靠性 技术和容错技术的深入研究，计算机比继电器矩阵在逻辑功能和信息处理方面具有更强的 能力，计算机联锁在轨道交通领域正逐步取代传统的电气集中联锁。传统的电气集中联锁设备本身有一些传统问题1、联锁设备需要与其它信号设 备的互通；2、不同厂家联锁设备有互通的需求；3、联锁设备需要适应不同的站场分布 和环境。计算机联锁设备也同样面临着这些问题，并且计算机软件的灵活性导致了接口 具有更大的差异性，互通比电气集中联锁更加困难。同时联锁使用计算机技术也产生了 一些新问题1、为达到高可靠性要求需要使用冗余结构(3取2冗余或2乘2取2冗余) 的计算机(故障_安全计算机)；2、联锁软件如何兼容多种的故障-安全计算机也是需 要考虑的问题。因此，计算机联锁系统的软件除了要满足联锁系统自身功能和特点，还要合理 的解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于轨道交通联锁系统的软件架构，能够满足联锁功 能对架构的需要，并可以为联锁系统更方便地互通和适配提供一个软件架构基础。本发明的技术方案是
一种用于轨道交通联锁系统的软件架构的实现方法，其特征是它包括软件架构的生 成和运行；所述的软件架构的生成步骤为
联锁逻辑生成工具首先从站场原始表文件中获取站场分布和站场环境情况；然后对 站场情况进行分析；最后依据分析结果，自动从联锁逻辑基础库中选取合适的组件模型 生成联锁逻辑软件和站场配置文件； 所述的软件架构的运行步骤为
(1)冗余管理软件从底层获取本周期外部数据；
(2)冗余管理软件调用应用框架软件的程序入口；
(3)应用框架软件将本周期外部数据结构化后分别放入外部输入报文缓冲和开关量 输入缓冲；
(4)应用框架软件分别调用操作和显示软件及控制和监督软件对本周期外部输入报 文缓冲和开关量输入缓冲中的数据进行处理，处理成联锁逻辑软件可以理解的内部信息格 式；(5)应用框架软件调用联锁逻辑软件分析输入的内部信息，结合前周期状态，产生 本周期的输出，并记录本周期状态；
(6)应用框架软件分别调用操作和显示软件及控制和监督软件将本周期的输出数据 处理成其它信号设备和现场元件能够理解的格式；
(7)应用框架软件将格式化后的外部输出报文缓冲和开关量输出缓冲中的内容放入 冗余管理软件的输出缓冲中；
(8)冗余管理软件对要输出的内容进行冗余比较和仲裁(3取2模式或2乘2取2 模式)；
(9)冗余管理软件调用底层软件接口将比较仲裁后的正确数据输出到其它信号设备 和现场元件。如果联锁设备需要与其它信号设备进行互通时，软件上只需要替换或修改操作 与显示软件模块的信令相关部分，使其能够适配需要互通的其它信号设备的业务协议即可。如果联锁设备需要与其它厂家的联锁设备互通时，软件上只需要替换或修改操 作与显示软件模块的信令相关部分，使其能够适配需要互通的其它厂家设备的业务协议 即可。针对不同的站场分布可以通过修改站场原始表文件使生成的联锁逻辑软件适应 站场分布情况。本发明的有益效果
1.为联锁设备与其它信号设备进行互通适配提供了软件架构级的支持。2.为联锁设备与其它厂家联锁设备进行互通适配提供了软件架构级的支持。3.为联锁设备可应用在不同的站场分布和不同的站场环境提供了软件架构级的 支持和工具支持。4.为联锁设备可使用多种计算机冗余方式提供了软件架构级的支持。5.为联锁设备可使用不同的故障_安全计算机提供了软件架构级的支持。
图1是本发明的联锁系统软件生成环境的软件结构图，图中实线连接的模块间 存在软件接口。图2是本发明的联锁系统软件运行环境的软件结构图，图中实线连接的模块间 存在软件接口，虚线连接的模块间存在软件协议接口。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。如图1、2所示。一种用于轨道交通联锁系统的软件架构的实现方法，它包括二个阶段；一个是 软件生成阶段，用于生成适应站场环境的联锁逻辑软件和站场配置文件，另一个是最终 的软件运行阶段。软件生成阶段中要使用的模块包括联锁逻辑基础库、联锁逻辑生成工 具(参见图1)。在软件运行阶段中的软件模块分为三个层次，分别是平台层、框架层和
4业务层(参见图2)。平台层包括操作系统和驱动程序、及冗余管理软件；框架层包括 应用框架软件；业务层包括联锁逻辑软件、操作与显示软件和控制与监督软件。联锁逻辑基础库是生成联锁逻辑软件用到的基本组件集，其中包括各种不同情 况的联锁逻辑模型，比如各种轨道逻辑模型、各种道岔逻辑模型、各种信号机逻辑模 型、各种进路逻辑模型等。联锁逻辑生成工具从站场原始表文件中获取站场分布和站场环境情况，并调用 联锁逻辑基础库中的组件模型生成联锁逻辑软件和站场配置文件。操作系统和驱动程序用的是商用的工控专用操作系统或是为故障_安全计算机 定制的操作系统，在计算机联锁设备中通常由计算机硬件供应商配套提供，从安全性、 可靠性角度考虑不建议自行更换和修改。冗余管理软件提供故障-安全计算机的冗余管理功能(3取2冗余或2乘2取2 冗余等)，可以由故障-安全计算机供应商配套提供，或者由将高可靠性计算机集成为冗 余的故障_安全计算机的公司设计编写。应用框架软件的主要作用是适配联锁软件与底层的故障_安全计算机的软件， 同时也是3个联锁业务软件模块之间的通信通道，它保证了联锁软件与平台软件、以及 联锁各业务软件间的松耦合性。联锁逻辑软件是联锁软件的核心和主要功能模块，它承载了联锁的主要逻辑分 析功能。操作与显示软件的作用是适配本联锁系统与其他信号子系统、控制显示系统、 服务维护系统等的信令协议，它将从其它信号设备收到的命令整理后下发联锁逻辑软 件，并上传联锁逻辑软件处理后的现场元件状态和逻辑，并提供权限管理功能。控制与监督软件按照联锁逻辑软件的控制要求，以开关量形式控制转辙机、信 号机、屏蔽门、防淹门等现场单元，监视转辙机、信号机和轨道空闲等现场单元的状 态，并提供给联锁逻辑软件。详述如下
在软件生成阶段，联锁逻辑生成工具首先从站场原始表文件中获取站场分布和站场 环境情况；然后对站场情况进行分析；最后依据分析结果，自动从联锁逻辑基础库中选 取合适的组件模型生成联锁逻辑软件和站场配置文件。在软件运行阶段，联锁业务软件每周期按以下步骤循环运行
1.冗余管理软件从底层获取本周期外部数据；
2.冗余管理软件调用应用框架软件的程序入口；
3.应用框架软件将本周期外部数据结构化后分别放入外部输入报文缓冲和开关量输 入缓冲；
4.应用框架软件分别调用操作和显示软件及控制和监督软件对本周期外部输入报 文缓冲和开关量输入缓冲中的数据进行处理，处理成联锁逻辑软件可以理解的内部信息格 式；
5.应用框架软件调用联锁逻辑软件分析输入的内部信息，结合前周期状态，产生本 周期的输出，并记录本周期状态；
6.应用框架软件分别调用操作和显示软件及控制和监督软件将本周期的输出数据处
5理成其它信号设备和现场元件能够理解的格式；
7.应用框架软件将格式化后的外部输出报文缓冲和开关量输出缓冲中的内容放入冗 余管理软件的输出缓冲中；
8.冗余管理软件对要输出的内容进行冗余比较和仲裁(3取2模式或2乘2取2模 式)；
9.冗余管理软件调用底层软件接口将比较仲裁后的正确数据输出到其它信号设备和 现场元件。在具体运行过程中还可以依据实际情况调整实施方式
1.在该联锁设备需要与其它信号设备进行互通时，软件上只需要替换或修改操作 与显示软件模块的信令相关部分，使其能够适配需要互通的其它信号设备的业务协议即 可，其它软件模块保持了最大可重用性；
2.在该联锁设备需要与其它厂家的联锁设备互通时，软件上只需要替换或修改操作 与显示软件模块的信令相关部分，使其能够适配需要互通的其它厂家设备的业务协议即 可，其它软件模块保持了最大可重用性；
3.针对不同的站场分布可以通过修改站场原始表文件使生成的联锁逻辑软件适应站 场分布情况。还可以在集成时合理分配每台计算机上运行的联锁业务软件，比如可以在 一台故障_安全计算机上集成所有三种联锁业务软件，也可以按站场分布情况将三种业 务软件分配到多台故障-安全计算机上，如联锁逻辑软件只装载在设备集中站处理联锁 区域内所有站控制和监督软件送来的现场元件的内部信息；
4.针对不同的站场环境可以通过修改站场原始表文件使生成的联锁逻辑软件适应站 场环境，通过替换或修改控制和监督软件模块可以适配不同的现场元件；
5.在需要使用不同的冗余方式(3取2冗余或2乘2取2冗余)时，软件上只需要 替换或修改冗余管理软件模块的冗余管理部分即可；
6.在需要使用不同的故障-安全计算机时，软件上只需要替换或修改冗余管理软件 模块的底层适配部分即可。本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求
1.一种用于轨道交通联锁系统的软件架构的实现方法，其特征是它包括软件架构的 生成和运行；所述的软件架构的生成步骤为联锁逻辑生成工具首先从站场原始表文件中获取站场分布和站场环境情况；然后对 站场情况进行分析；最后依据分析结果，自动从联锁逻辑基础库中选取合适的组件模型 生成联锁逻辑软件和站场配置文件；所述的软件架构的运行步骤为(1)冗余管理软件从底层获取本周期外部数据；(2)冗余管理软件调用应用框架软件的程序入口；(3)应用框架软件将本周期外部数据结构化后分别放入外部输入报文缓冲和开关量 输入缓冲；(4)应用框架软件分别调用操作和显示软件及控制和监督软件对本周期外部输入报 文缓冲和开关量输入缓冲中的数据进行处理，处理成联锁逻辑软件可以理解的内部信息格 式；(5)应用框架软件调用联锁逻辑软件分析输入的内部信息，结合前周期状态，产生 本周期的输出，并记录本周期状态；(6)应用框架软件分别调用操作和显示软件及控制和监督软件将本周期的输出数据 处理成其它信号设备和现场元件能够理解的格式；(7)应用框架软件将格式化后的外部输出报文缓冲和开关量输出缓冲中的内容放入 冗余管理软件的输出缓冲中；(8)冗余管理软件对要输出的内容进行冗余比较和仲裁；(9)冗余管理软件调用底层软件接口将比较仲裁后的正确数据输出到其它信号设备 和现场元件。
2.根据权利要求1所述的用于轨道交通联锁系统的软件架构的实现方法，其特征是联 锁设备需要与其它信号设备进行互通时，软件上只需要替换或修改操作与显示软件模块 的信令相关部分，使其能够适配需要互通的其它信号设备的业务协议即可。
3.根据权利要求1所述的用于轨道交通联锁系统的软件架构的实现方法，其特征是联 锁设备需要与其它厂家的联锁设备互通时，软件上只需要替换或修改操作与显示软件模 块的信令相关部分，使其能够适配需要互通的其它厂家设备的业务协议即可。
4.根据权利要求1所述的用于轨道交通联锁系统的软件架构的实现方法，其特征是针 对不同的站场分布可以通过修改站场原始表文件使生成的联锁逻辑软件适应站场分布情 况。
全文摘要
一种用于轨道交通联锁系统的软件架构的实现方法，其特征是它包括软件架构的生成和运行；所述的软件架构的生成步骤为联锁逻辑生成工具首先从站场原始表文件中获取站场分布和站场环境情况；然后对站场情况进行分析；最后依据分析结果，自动从联锁逻辑基础库中选取合适的组件模型生成联锁逻辑软件和站场配置文件，软件架构的运行过程中联锁业务软件每周期按设计的步骤循环进行。本发明为各设备联锁运行提供了方便快速的接口，故障兼容性得到了提高。
文档编号G06F9/44GK102012819SQ201010573858
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者束元 申请人:南京恩瑞特实业有限公司