本發明涉及軌道交通信號系統，尤其是涉及一種冗余設備周期號同步方法、設備及介質。

背景技術：

1、在軌道交通領域，安全是設計架構的基石。面對多變的運行環境，車載設備必須持續保證功能的不間斷，這對系統設計的嚴謹性提出了更高的要求。為了增強系統的可靠性，一種策略是引入冗余系統機制，確保當主設備發生故障時，系統可以從雙機冗余模式平滑切換至單機運行模式，由原本處于備用狀態的計算機接管系統控制，繼續處理系統事務。

2、然而，在當前的軌道交通系統中，從設備的周期號同步普遍采用了一種較為被動的模式，即依賴于主設備發送的同步消息來調整自身的周期號，以確保與主設備的一致性。這種模式雖然在通信鏈路正常時能夠有效運行，但一旦主設備或通信鏈路出現故障，就會導致從設備無法及時獲得正確的周期號信息，進而影響與外部設備的正常通信，使系統無法平穩地完成模式切換。

3、經過檢索中國專利公開號cn105227289a公開了一種快速精確安全的時鐘同步方法及系統，具體公開了包括：待加入時鐘通道啟動加入過程中的時鐘同步；以及運行過程中主時鐘通道與各從時鐘通道之間的時鐘同步；待加入時鐘通道在啟動時，向主時鐘通道發送時鐘同步請求信息，所述主時鐘通道將自己時鐘運行信息回復給待加入時鐘通道；待加入時鐘通道通過運算得到當前時鐘信息以及需要等待的時間，在等待該時間后，待加入時鐘通道正式加入；在多個時鐘通道運行過程中，將其中一個通道作為主時鐘通道，其他通道作為從時鐘通道，并與主時鐘通道進行時鐘同步，每個任務周期同步一次。但是該現有專利在主設備或通信鏈路出現故障時還是會存在無法進行時鐘同步，因此在面對設備故障、通信中斷或其他潛在風險時，如何能夠迅速響應并作出調整成為需要解決的技術問題。

技術實現思路

1、本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種冗余設備周期號同步方法、設備及介質。

2、本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

3、根據本發明的第一方面，提供了一種冗余設備周期號同步方法，該方法包括以下步驟：

4、步驟s1，兩端設備互為冗余，從上電開始，根據本端的安全時鐘和所在的列車車頭位置，初始化并維護自身的周期號；

5、步驟s2，對兩端設備使用的周期號進行分配，其分配原則為兩者范圍不同且沒有交集，并根據消息中的周期號分辨出消息是否有效以及判斷消息來自或發往那一端的冗余設備；

6、步驟s3，兩端設備依據列車狀態信息來進行判斷主從關系，如果設備被確認為主設備，則執行步驟s4；反之，則執行步驟s5；

7、步驟s4，執行主設備端流程；

8、步驟s5，執行從設備端流程。

9、作為優選的技術方案，所述步驟s1中的周期號作為與外界通信的時間標簽，用于監控通信的時效性。

10、作為優選的技術方案，所述步驟s2中的周期號分配具體為：設備1的周期號范圍為0到229-1；設備2的周期號范圍為229到230-1。

11、作為優選的技術方案，所述步驟s2中根據消息中的周期號分辨出消息是否有效具體為：

12、步驟s21，根據新消息中的周期號判斷該消息是針對本端還是冗余端的回復，如果該消息是回復給本端，則執行步驟s22；反之，則執行步驟s23；

13、步驟s22，驗證回復本端的消息有效性；

14、步驟s23，驗證回復冗余端的消息有效性；

15、步驟s24，判斷消息是否最新。

16、作為優選的技術方案，所述步驟s22的驗證過程具體為：

17、對比本端周期號和新消息周期號，若新消息周期號在本端周期號有效期內則認為這一包消息有效，其中新消息周期號在本端周期號有效期內需要同時滿足以下條件：(1)本端周期號大于新消息周期號；(2)新消息周期號與網絡中的最大傳輸時延之和大于本端周期號。

18、作為優選的技術方案，所述本端周期號更新過程具體為：

19、s221)初始化，根據本端所在的列車車頭位置初始化本端周期號：若本端為設備1，則初始化本端周期號為0；若本端為設備2，則初始化本端周期號為229；

20、s222)周期號遞增與重置，每周期本端周期號加1：若本端為設備1，當本端周期號超過229-1時，本端周期號重置為初始化值0；若本端為設備2，當周期號超過230-1，本端周期號重置為初始化值229。

21、作為優選的技術方案，所述步驟s23的驗證過程具體為：

22、對比冗余端最小周期號和最大周期號與新消息周期號，新消息周期號在冗余端有效期內，認為新消息有效，所述新消息周期號在冗余端有效期內需要同時滿足以下條件：(1)新消息周期號大于冗余端最小周期號；(2)新消息周期號應小于冗余端最大周期號。

23、作為優選的技術方案，所述冗余端最小周期號更新過程具體為：

24、s231)根據本端所在的列車車頭位置，初始化冗余端最小周期號為默認無效值-1；

25、s232)如果本周期內收到了新的冗余端消息，并且該冗余端消息可用，則更新冗余端最小周期號為接收到的冗余端消息中的當前周期號；

26、s233)如果本周期內沒有收到新的冗余端消息，但之前的冗余端消息仍然在有效期內，則對冗余端最小周期號進行遞增操作，若本端為設備1，如果遞增后的冗余端最小周期號超過了230-1，則重置為初始化值229；若本端為設備2，如果遞增后的冗余端最小周期號超過了229-1，則重置為初始化值0；

27、s234)若長時間未接收到有效的冗余端消息，將冗余端最小周期號設置為默認無效-1。

28、作為優選的技術方案，所述冗余端最大周期號更新過程具體為：

29、當收到來自冗余端的新報文消息時，更新冗余端最大周期號，考慮到網絡中的傳輸時延，該最大周期號為在冗余端最小周期號的基礎上加上網絡中的最大傳輸時延。

30、作為優選的技術方案，所述步驟s3中，在設備1與設備2通信正常的情況下，兩端設備通過發送同步信息來確認主從關系的一致性；

31、(1)當設備間通信正常時，主設備會定期向從設備發送包含主從狀態的信息；

32、(2)如果任意一端設備在預設時間內未能接收到確認消息，則認為該消息已失效，表明與冗余端設備的連接中斷，在這種情況下，兩端設備將重新評估并決定新的主從關系。

33、作為優選的技術方案，所述步驟s4具體為：

34、步驟s41，每個周期開始時，主設備根據其內部的安全時鐘更新本端的周期號；

35、步驟s42，主設備通過通信協議接收外部設備的通信信息和從設備發送的主從同步信息；

36、步驟s43，主設備根據接收到的消息中的周期號更新冗余端的周期號，并驗證外部設備的通信信息的有效性；

37、步驟s44，若新消息被認定為有效，主設備根據新消息中的報文信息更新外部通信狀態及列車狀態信息，并通過網絡協議將主從同步信息和通信狀態數據發送給從設備。

38、作為優選的技術方案，所述步驟s5具體為：

39、步驟s51，每周期開始時，從設備根據其內部的安全時鐘更新本端的周期號；

40、步驟s52，從設備通過網絡協議接收外部設備的通信信息和主設備發送的主從同步信息；

41、步驟s53，從設備需要驗證主設備發來的主從同步信息的有效性，若報文有效，則根據報文中主設備的對外通信狀態，相應地更新本端的對外通信狀態，以保持對外通信狀態的一致性；

42、步驟s54，從設備根據接收到的消息中的周期號更新冗余端的周期號，并驗證外部設備的通信信息的有效性；

43、步驟s55，若新消息被認定為有效，從設備根據新消息中的報文信息更新外部通信狀態和列車狀態信息，并通過網絡協議將其主從同步信息發送給主設備。

44、根據本發明的第二方面，提供了一種電子設備，包括存儲器和處理器，所述存儲器上存儲有計算機程序，所述處理器執行所述程序時實現所述的方法。

45、根據本發明的第三方面，提供了一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述程序被處理器執行時實現所述的方法。

46、與現有技術相比，本發明具有以下優點：

47、1)本發明增強了系統的穩定性，兩端設備互為冗余，當主設備發生故障時，從設備能夠迅速無縫接管任務，保持系統不間斷運行；不同周期號的使用確保了接管過程中的無通信干擾，保障了系統平穩過渡；

48、2)本發明維持了系統的可靠性，由于從設備使用獨立的周期號，因此主設備的周期號同步問題不會擴散至整個系統，減少了故障對系統其他部分的影響；

49、3)本發明提升了系統的安全性，該冗余設備周期號同步方法有效解決了主從設備周期號同步滯后的問題，避免了外部通信中斷，確保至少有一臺冗余設備獨立運行，降低了單點故障對整個系統的影響；

50、4)本發明保障了列車運行的連續性，系統根據列車行駛狀況動態調整冗余設備的主從角色，確保在控制器出現故障的情況下列車仍能維持正常行駛狀態；

51、5)本發明通過實現獨立而又相互依存的周期號同步方法，提升了系統的整體可靠性、安全性以及可維護性，在面對設備故障、通信中斷或其他潛在風險時，系統能夠迅速響應并作出調整。