本發明涉及列車運行安全調度技術領域，特別涉及一種基于二乘二取二架構的列車監控服務器系統及控制方法。

背景技術：

我國地鐵線路中，一般使用基于通信的列車控制系統（Communication Based Train Control System，CBTC）來實現列車控制與運營調度。而自動列車監控系統（Automatic Train Supervision，ATS）作為CBTC子系統之一，負責監控和自動調整列車的運行，是地鐵運營的指揮核心，

現有的多數ATS系統采用的是C/S結構，其核心是運行于控制中心的ATS服務器，現有的多數ATS服務器已經實現了系統的冗余備份，但是卻無法防范數據運算故障條件下的錯誤輸出帶來的安全問題，ATS服務器系統的安全等級不夠。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種基于二乘二取二架構的列車監控服務器系統及控制方法，以提高ATS服務器系統的安全等級。

為實現以上目的，本發明采用的技術方案為：第一方面，提供一種基于二乘二取二架構的列車監控服務器系統，該系統包括：第一、第二ATS服務器和第一、第二交換機，第一、第二ATS服務器與第一、第二交換機交叉互聯組成互為熱備的兩套二乘系統，且第一、第二ATS服務器分別被具有相同功能的第一、第二ATS服務單元服務以對安全數據運算處理實現二取二表決。

第二方面，提供一種基于二乘二取二架構的自動列車監控服務器系統的控制方法，該方法包括：

啟動第一、第二ATS服務器，第一、第二ATS服務器通過第一、第二ATS服務單元互相監測對方工作狀態；

第一、第二ATS服務單元讀取CBTC外部系統以及ATS客戶端上傳的數據和命令后對安全數據運算處理實現二取二表決；

第一、第二ATS服務單元將安全數據運算處理的二取二表決發送至CBTC外部系統以及ATS客戶端。

與現有技術相比，本發明存在以下技術效果：本發明通過設置兩套配置相同的通用服務器、兩臺交換機、兩套ATS服務單元，每臺服務器配置雙CPU對ATS系統中安全相關命令實現二取二運算，兩臺服務器互為熱備，與現有的單套或者雙機熱備的ATS服務器系統相比，本發明基于硬件平臺實現二取二運算，提高了ATS服務系統的安全性，兩臺服務器間實現熱備，提高了ATS服務器系統的可用性。

附圖說明

圖1是本發明一實施例中的基于二乘二取二架構的列車監控服務器系統的結構示意圖；

圖2是本發明一實施例中的第一ATS服務單元或第二ATS服務單元結構示意圖；

圖3是本發明一實施例中的基于二乘二取二架構的列車監控服務器系統的控制方法的流程示意圖；

圖4是本發明一實施例中的步驟S2的細分步驟的流程示意圖。

具體實施方式

下面結合圖1所示4，對本發明做進一步詳細敘述。

如圖1所示，本實施例提供了一種基于二乘二取二架構的列車監控服務器系統，該系統包括第一、第二ATS服務器10、20和第一、第二交換機30、40，第一、第二ATS服務器10、20與第一、第二交換機30、40交叉互聯組成互為熱備的兩套二乘系統，且第一、第二ATS服務器10、20分別被具有相同功能的第一、第二ATS服務單元50、60服務以對安全數據運算處理實現二取二表決。

需要說明的是，本實施例中兩臺服務器通過兩臺交換機與CBTC外部系統以及ATS客戶端進行數據交換，其中，兩臺服務器的配置相同，兩臺服務器同時互為熱備，基于硬件平臺實現了對CBTC外部系統以及ATS客戶端上傳的命令和數據中安全相關的數據的表決輸出，提高了ATS系統的安全性。

具體地，第一ATS服務器10包括第一CPU11、第二CPU12和第一、第二網絡端口13、14，第二ATS服務器20包括第三CPU21、第四CPU22和第三、第四網絡端口23、24，第一CPU11、第二CPU12分別通過第一、第二網絡端口13、14與第一、第二交換機30、40連接，第三CPU21、第四CPU22分別通過第三、第四網絡端口23、24與第一、第二交換機30、40連接。

需要說明的是，本實施例中的ATS服務器包括至少兩個CPU、至少兩個網絡端口，該至少兩個網絡端口分別與兩臺交換機連接。兩套ATS服務單元分別運行于兩臺ATS服務器中，每套ATS服務單元基于ATS服務器中的雙CPU實現安全相關數據的二取二運算，實現表決輸出。

具體地，ATS服務器單元使用雙線程分別服務第一CPU11、第二CPU12，以及使用雙線程分別服務第三CPU21、第四CPU22。

具體地，如圖2所示，第一、第二ATS服務單元50、60均包括初始模塊51、通信模塊52、第一、第二安全相關運算模塊53、54以及任務同步比較模塊55；初始化模塊51的輸出端通過通信模塊52與第一、第二安全相關運算模塊53、54的輸入端連接以改變雙線程的親緣性；通信模塊52的輸入端通過第一、第二網絡端口13、14或第三、第四網絡端口23、24與CBTC外部系統及ATS客戶端連接，通信模塊52的輸出端與第一、第二安全相關運算模塊53、54的輸入端連接；第一、第二安全相關運算模塊53、54的輸出端與任務同步比較模塊55的輸入端連接；任務同步比較模塊55的輸出端與通信模塊52的輸入端連接，以通過通信模塊52與CBTC外部系統及ATS客戶端進行通信。

具體地，本實施例中的初始化模塊51的作用是實現ATS服務單元的初始運行配置，包括改變雙線程的親緣性，以為第一、第二安全相關運算模塊53、54指定CPU。通信模塊52的作用是通過網絡端口讀取CBTC外部系統以及ATS客戶端的數據，并判斷數據的類型，將安全相關的數據分別送給第一、第二安相關運算模塊53、54以進行數據運算。第一、第二安全相關運算模塊53、54分別使用獨立的線程運行在獨立的CPU上，實現對安全相關數據的處理。任務同步比較模塊55的作用是對第一、第二安全相關運算模塊53、54的處理結果進行數據比較，以實現兩CPU間任務校核同步。

具體地，所述的第一、第二ATS服務單元50、60還均包括與通信模塊52連接以進行雙向通信的非安全相關運算模塊56。

需要說明的是，通信模塊52對從網絡端口采集到的數據分類為安全相關數據和非安全相關數據，并將非安全相關數據送入非安全相關運算模塊56中以供非安全相關運算模塊56進行處理，這里的非安全相關運算模塊56不使用第一、第二安全相關運算模塊53、54的CPU資源。

具體地，第一、第二ATS服務單元50、60還均包括通過通信模塊52與初始模塊51、第一、第二安全相關運算模塊53、54、任務同步比較模塊55以及非安全相關運算模塊56連接以進行通信的主備系切換模塊57。

其中，主備系切換模塊57的作用是實時監測第一、第二ATS服務器10、20的軟硬件狀態，當軟硬件狀態滿足切換的條件時，啟動主備系統切換，即第一、第二ATS服務單元50、60切換輸出，比如，第一ATS服務單元50切斷輸出，第二ATS服務單元60啟動輸出。

如圖3所示，本實施例公開了一種基于二乘二取二架構的列車監控服務器系統的控制方法，該方法包括如下步驟S1至S3：

S1、啟動第一、第二ATS服務器10、20，第一、第二ATS服務器10、20通過第一、第二ATS服務單元50、60互相監測對方工作狀態；

第一、第二ATS服務器10、20啟動后，第一、第二ATS服務單元50、60互相監測對方工作狀態，在確定第一、第二ATS服務器10、20工作狀態無誤后，根據第一、第二ATS服務單元50、60運行時間的先后競爭主備系，比如，第一ATS服務單元50運行的時間先與第二ATS服務單元60，則確定第一ATS服務器10為主系、第二ATS服務器20為備系。

S2、第一、第二ATS服務單元50、60讀取CBTC外部系統以及ATS客戶端上傳的數據和命令后對安全數據運算處理實現二取二表決；

S3、第一、第二ATS服務單元50、60將安全數據運算處理的二取二表決發送至CBTC外部系統以及ATS客戶端。

具體地，如圖4所示，上述的步驟S2具體包括如下細分步驟S21至S24：

S21、初始化模塊51改變雙線程的親緣性以為第一、第二安全相關運算模塊53、54分別指定CPU1/CPU2，并對第一、第二網絡端口13、14或第三、第四網絡端口23、24進行初始化；

S22、通信模塊52通過第一、第二網絡端口13、14或第三、第四網絡端口23、24讀取CBTC外部系統以及ATS客戶端上傳的數據和命令，并將安全相關的數據和命令發送至第一、第二安全相關運算模塊53、54；

S23、第一、第二安全相關運算模塊53、54對安全相關的數據和命令進行處理，并將處理結果輸出至任務同步比較模塊55；

S24、任務同步比較模塊55對第一、第二安全相關運算模塊53、54輸出的處理結果進行比較，并在比較一致時將通信模塊52將第一、第二安全相關運算模塊53、54輸出的處理結果輸出至CBTC外部系統及ATS客戶端。

需要說明的是，在實際應用中，第一、第二安全相關運算模塊53、54對安全相關數據進行處理，將處理結果輸出至任務同步比較模塊55，任務同步比較模塊55對兩個模塊的處理結果進行比較，并同時監測第一、第二安全相關運算模塊53、54中運行的是同一任務，如果不是同一任務，則進行延時等待，延遲對第一、第二安全相關運算模塊53、54中的處理結果進行比較。

具體地，上述的步驟S2還包括圖中未示出的如下步驟：

通信模塊52將非安全相關的數據和命令輸出至非安全相關運算模塊56；

非安全相關運算模塊56對接收到的非安全相關的數據和命令進行處理，并將處理結果通過通信模塊52輸出至CBTC外部系統及ATS客戶端。

具體地，對通信模塊52的工作過程說明如下：通信模塊52通過網絡端口讀取CBTC外部系統以及ATS客戶端上傳的數據，并對讀取到的數據進行分類，將安全相關數據送給第一、第二安全相關運算模塊53、54，將非安全相關數據送給非安全相關運算模塊56。

具體地，上述的步驟S2還包括圖中未示出的如下步驟：

主備系切換模塊57通過通信模塊52對初始模塊51、第一、第二安全相關運算模塊53、54、任務同步比較模塊55以及非安全相關運算模塊56進行實時監測，并在發現其中任一模塊發生故障時，啟動倒機切換邏輯判斷；

在滿足預設的切系邏輯后，第一、第二ATS服務單元進行切換輸出。

本實施例中通過設置主備系切換模塊57對ATS服務單元中的各個模塊進行監測，以獲取各個模塊的工作狀態，并在其中一個模塊的工作狀態滿足預設的切系邏輯時，第一、第二ATS服務單元進行切換輸的輸出，極大的提高了ATS服務器系統的安全性和可用性。