DS6-K5B同步改善机制探讨

2010-05-09崔新民

铁路通信信号工程技术 2010年4期

崔新民

（北京全路通信信号研究设计院，北京 100073）

DS6-K 5B（以下简称K 5B）系统是北京全路通信信号研究设计院与日本京三公司合作开发的成熟的计算机联锁系统。

该系统具有二乘二取二冗余结构, 联锁机由并列两重系组成，以主从方式并行运行。每一系采用故障-安全的双CPU处理器，称逻辑控制单元，用于完成联锁逻辑运算和联锁系统软硬件管理，以二取二表决保证该层的故障-安全特性。

该系统单系采用双CPU总线同步比较方式保障故障-安全。两系之间采取处理周期同步的并行运行方式。正常时，两系同时具有向外进行控制输出的能力。当一系发生故障时，另外一系转入单系工作，而故障系停止对外输出。系统单系保证“故障-安全”，两重系保证高可用性。

K 5B系统中，逻辑部的软件由应用软件和系统软件两部分组成。应用软件负责逻辑运算；系统软件负责硬件管理、输入输出管理以及通信和周期管理。

1 问题由来

多年来，K 5B系统在现场运行状况良好，逻辑部的双系几乎未发生不同步的现象，一系故障时，自动切换到另一系运行，对现场使用没有任何影响。

但K 5B系统增加以太网接口后，现场发生双系不同步的情况明显增多。当双系不同步时，如果发生系切换，会影响设备运行的连续性，严重时可能使系统停机，甚至产生危险性错误。

虽然问题发生的概率比较小，但在二乘二取二系统冗余结构中，双系的同步运行是至关重要的。在CTCS-3级列控系统中，作为联锁或列控中心控制的K 5B系统一旦故障，可能会影响相关RBC控制范围内的所有列车运行，影响面巨大。为了提高设备可用性，我们组织人员，对问题发生的原因进行了分析。

2 问题分析

K 5B系统逻辑部的两系间采用“或”的思想来保证输入数据一致性，从而获得一致的输出，保证双系的同步，如图1所示。

图1中，逻辑部每一系的输入数据，包括电子终端（ET）输入数据，人机界面（MM I）输入数据、125 M高速LAN输入数据，在进入逻辑部前，都由系统软件经过“或”处理。这样处理的目的是使外部不同通道收到的数据，在送达双系之前经过一致性处理，使逻辑部双系在每周期运算的开始得到相同的输入数据，由于它们运行相同的逻辑，自然产生相同的输出数据，从而保证双系运行的同步。

逻辑部在增加以太网接口后，与外部的接口发生了变化，如图2所示。

图2中，以太网的数据与其他来源的数据有所区别。由于以太网数据对系统软件不透明，系统软件无法对以太网数据进行“或”操作。通常K 5B通过以太网连接的设备对象较多，双系分别使用自己的以太网接口与通信对象建立通信任务，冗余连接的通信任务存在一些微小的通信时差，这些时差可使每个周期K 5B两系所获得的外部数据产生不同。当两系以太网的数据不一致时，双系就不能同时得到相同的运算输入，容易产生不同步的对外输出，如图3所示。

3 解决方案

综上所述，由于以太网的接入，导致双系输入数据的不一致，从而造成系统不同步。由于以太网数据对系统软件不透明，使系统软件无法对以太网输入数据进行同步处理，但通过应用软件对以太网数据进行解析后，进行“或”处理，可以有效解决该问题。

如图4所示，大多数情况下，系统都是双系同时运行，在每个运行周期内，I系可以接收到一份以太网数据，同时又通过双系间的通信通道，取得II系的以太网数据，然后进行适当的合并处理，得到的新数据作为运算输入。同样，对于II系来说，将自己接收到的以太网数据与通过双系间的通信通道得到的I系以太网数据进行合并处理，作为运算输入。