(57)【要約】【課題】簡易な構成で２重系の処理装置の出力結果の不一致を確実に検出する。【解決手段】同期して動作する２つの処理装置からなる２重系処理装置と、前記２重系処理装置に電源を供給する電源装置と、前記電源装置と、前記２重系処理装置のいずれか一方の処理装置とに接続され、該処理装置に電源を供給する電源バックアップ回路と、前記２重系処理装置から出力された制御信号を比較照合する比較器と、を備え、前記電源装置の電圧が変化した場合に、前記一方の処理装置は、前記電源バックアップ回路から電源が供給されて、所定時間電圧が維持される、２重系制御処理装置。【選択図】図１
2015230664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同期して動作する２つの処理装置からなる２重系処理装置と、
前記２重系処理装置に電源を供給する電源装置と、
前記電源装置と、前記２重系処理装置のいずれか一方の処理装置とに接続され、該処理装置に電源を供給する電源バックアップ回路と、
前記２重系処理装置の各々から出力された制御信号を比較照合する比較器と、
を備え、
前記電源装置の電圧が変化した場合に、前記一方の処理装置は、前記電源バックアップ回路から電源が供給されて、所定時間電圧が維持される、
ことを特徴とする、２重系制御処理装置。
【請求項２】
前記電源装置の電圧が変化した場合に、
前記２重系処理装置のうち、直接前記電源装置に接続された第１の処理装置の電圧は、前記電源装置の電圧の変化に応じて変化し、
前記２重系処理装置のうち、前記電源バックアップ回路に接続された前記第２の処理装置の電圧は、前記電源バックアップ回路から電源が供給されて所定時間電圧が維持される
ことを特徴とする、請求項１に記載の２重系制御処理装置。
【請求項３】
前記電源装置の電圧が変化した場合に、前記第２の処理装置は、前記電源バックアップ回路から電源が供給される所定時間の間、前記第１の処理装置から出力される制御信号とは異なる制御信号を出力する
ことを特徴とする、請求項２に記載の２重系制御処理装置。
【請求項４】
前記比較器は、前記２重系処理装置から出力された制御信号が一致している場合に該制御信号を制御対象に出力し、前記２重系処理装置から出力された制御信号が一致していない場合に該制御信号を前記制御対象に出力しない
ことを特徴とする、請求項３に記載の２重系制御処理装置。
【請求項５】
前記電源バックアップ回路は、
ダイオード及びコンデンサを含み、
前記コンデンサの容量は、前記比較器の比較照合間隔に応じて設定され、
前記電源装置の電圧が下降した場合に、前記コンデンサに蓄積された電源電流が前記第２の処理装置に供給される、
ことを特徴とする、請求項４に記載の２重系制御処理装置。
【請求項６】
同期して動作する第１の処理装置及び第２の処理装置からなる２重系処理装置と、
前記第２の処理装置に接続される電源バックアップ回路と、
前記第１の処理装置及び前記電源バックアップ回路と接続される電源装置と、
前記２重系処理装置の各々から出力される制御信号を比較照合する比較器と、を有し、
前記電源バックアップ回路は、
前記電源装置から前記第２の処理装置へと電流が流れる向きに直列に接続されるダイオードと、
前記ダイオードのカソード側に前記第２の処理装置と並列に接続されるコンデンサと、
を備えることを特徴とする、２重系制御処理装置。
【請求項７】
前記第１の処理装置は前記電源装置から電力を供給され、
前記第２の処理装置は前記電源バックアップ回路を介して前記電源装置から電力を供給され、
前記電源装置からの出力電力の電圧が所定の範囲を超える場合、
前記電源バックアップ回路の備える前記コンデンサが充放電することにより、前記第２の処理装置への供給電力の電圧を所定時間、前記所定の範囲内を維持する
ことを特徴とする、請求項６に記載の２重系制御処理装置。
【請求項８】
前記コンデンサは、
前記電源装置からの出力電力の電圧が前記所定の範囲よりも下降する場合に前記第２の処理装置への供給電力を維持する時間に基づいた電荷を予め蓄電させておくこと、
または、
前記電源装置からの出力電力の電圧が前記所定の範囲よりも上昇する場合に前記第２の処理装置への供給電力を維持する時間に基づいた容量を予め確保しておくこと、
のいずれかを行っておく
ことを特徴とする、請求項７に記載の２重系制御処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２重系制御処理装置に関し、鉄道信号分野における２重系制御処理装置に適用して好適なるものである。
【背景技術】
【０００２】
列車の運行管理や鉄道信号制御において、万一誤った制御が行われた場合には、重大事故につながる可能性がある。このため、鉄道信号分野における制御処理装置には高い安全性が要求される。そこで、従来から、高度な安全性を実現するための手段として、制御処理装置を構成するＣＰＵを多重化し、各ＣＰＵのバスを比較し、バスが一致しなかった場合にすみやかに制御対象を安全な方向で停止させる技術が利用されている。特許文献１では、この技術を利用して、２重系バスを比較照合することにより、制御対象の安全性を確保することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３０２２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記した特許文献１のように、２重系処理装置のバスを比較照合する場合には、各々の処理装置が同時に同一の間違った処理行うことが考えられる。この場合、比較結果が一致して正常な処理であると判断してしまうため、間違った処理であることを検出することができない。例えば、特許文献１において、処理装置全体の電源電圧に変動があった場合には、２重系の処理装置が同時に同一の間違った処理を行ってしまうという問題がある。この問題を解決するために、２重系の処理装置の電源を分けて、それぞれの処理装置に接続する構成とすることが一般的に行われている。しかし、この場合、電源構成が複雑となり、制御処理装置の小型化が困難となるという問題があった。
【０００５】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構成で２重系の処理装置の出力結果の不一致を確実に検出することが可能な２重系制御処理装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するために本発明においては、同期して動作する２つの処理装置からなる２重系処理装置と、前記２重系処理装置に電源を供給する電源装置と、前記電源装置と、前記２重系処理装置のいずれか一方の処理装置とに接続され、該処理装置に電源を供給する電源バックアップ回路と、前記２重系処理装置から出力された制御信号を比較照合する比較器と、を備え、前記電源装置の電圧が変化した場合に、前記一方の処理装置は、前記電源バックアップ回路から電源が供給されて、所定時間電圧が維持される、ことを特徴とする、２重系制御処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、簡易な構成で２重系の処理装置の出力結果の不一致を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る制御処理システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態にかかる２重系制御処理装置の回路構成を示すブロック図である。
【図３】同実施形態にかかる回路図の動作タイミングを説明する概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１０】
図１を参照して、本実施の形態にかかる制御処理システムの全体構成について説明する。図１に示すように、本実施の形態にかかる制御処理システムは、電源装置１、電源バックアップ回路２、処理装置（Ａ系）３、処理装置（Ｂ系）４、比較器５及び制御対象６などから構成される。
【００１１】
処理装置（Ａ系）３及び処理装置（Ｂ系）４は同一の制御プログラムによって同期して動作し、比較器５に対しそれぞれ制御信号（Ａ系）９と制御信号（Ｂ系）１０を出力する。
【００１２】
比較器５では、処理装置（Ａ系）３から出力された制御信号（Ａ系）９と、処理装置（Ｂ系）４から出力された制御信号（Ｂ系）１０とを比較照合する。そして、比較照合した結果、一致した場合のみ制御対象６に対し制御信号１１を出力する。また、制御信号（Ａ系）９と制御信号（Ｂ系）１０とが一致しなかった場合には、制御信号１１は出力せずに、制御対象６を停止させる。
【００１３】
また、処理装置（Ａ系）３は、電源装置１から出力される共通電源７によって動作する。また、処理装置（Ｂ系）４は共通電源７から電源バックアップ回路２を介したバックアップ電源８によって動作する。
【００１４】
電源バックアップ回路２は、一定量の電荷を蓄積し、一定時間、処理装置（Ｂ系）４の電源電流を供給する機能を有する。例えば、電源装置１の故障や何らかの外乱によって共通電源７の電圧が変化した場合でも、電源バックアップ回路２の働きにより、バックアップ電源８の電圧の変化が一定時間遅れる。
【００１５】
この結果、処理装置（Ａ系）３と処理装置（Ｂ系）４の電源電圧の変化は同じタイミングでは起きないこととなる。電源電圧の変化によって、処理装置（Ａ系）３が誤って制御信号（Ａ系）９を出力しても、処理装置（Ｂ系）４は同じタイミングでは誤動作しない。
【００１６】
そして、比較器５では制御信号（Ａ系）９と制御信号（Ｂ系）１０との不一致が検出されて、比較器５から制御信号１１が出力されない。このため、誤った制御信号１１が比較器５から出力されずに、制御対象６を安全に停止させることが可能となる。
【００１７】
次に、図２を参照して、２重系制御処理装置１５の回路構成について説明する。なお、図２では、２重系制御処理装置１５は、電源バックアップ回路２、処理装置（Ａ系）３、処理装置（Ｂ系）４及び比較器５から構成することとしているが、かかる例に限定されず、２重系制御処理装置１５に電源装置１及び制御対象６が含まれていてもよい。
【００１８】
図２に示す２重系制御処理装置１５は、同一の制御プログラムを実行する処理装置（Ａ系）３及び処理装置（Ｂ系）４、処理装置（Ａ系）３に接続されたＡ系バス１３と、処理装置（Ｂ系）４に接続されたＢ系バス１４とを比較照合する比較器５とから構成される。
【００１９】
比較器５からは、比較照合の結果が正常であった場合には制御信号１１が出力され、比較器５に接続された制御対象６を動作させる。２重系制御処理装置１５に対しては、外部から電源装置１によって電源が供給される。
【００２０】
処理装置（Ａ系）３には、電源装置１から出力される共通電源７と共通グランド１２が直接接続される。処理装置（Ｂ系）４には、電源バックアップ回路２を介して共通電源７と共通グランド１２が接続される。
【００２１】
電源バックアップ回路２は、ダイオード１６とコンデンサ１７から構成される。ダイオード１６は、処理装置（Ｂ系）４と電源装置１との間に直列に接続される。また、コンデンサ１７は、ダイオード１６のカソード側に並列に接続される。
【００２２】
次に、図３を参照して、共通電源７の電圧が変動した時の２重系制御処理装置１５の動作について説明する。図３のグラフは、縦軸が電圧、横軸が時間経過を示し、共通電源７及びバックアップ電源８の電圧の変化を示す。
【００２３】
図３に示すように、区間Ａは、共通電源７の電圧が変化しないか、変化しても正常動作電圧の範囲にとどまっている状態を示す。区間Ａでは、処理装置（Ａ系）３、処理装置（Ｂ系）４が共に正常に動作し、比較器５によるＡ系バス１３とＢ系バス１４との比較照合の結果も正常となる。このため、制御対象６に対し制御信号１１を出力し、制御対象６を動作させる。
【００２４】
また、区間Ｂは、共通電源７の電圧がさらに変化し正常動作範囲を外れるが、バックアップ電源８からの出力電圧は正常動作電圧の範囲に収まっている状態を示す。区間Ｂでは、共通電源７からの出力電圧が正常動作範囲を外れるため、処理装置（Ａ系）３は正常に動作しない。これに対し、バックアップ電源８からの出力電圧は正常動作電圧の範囲内にあり、処理装置（Ｂ系）４は正常に動作する。これは、上記したように、共通電源７の電圧が正常動作範囲を外れても、電源バックアップ回路２の働きにより、バックアップ電源８からの出力電圧の変化が一定時間遅れるからである。図３に示すように、バックアップ電源８の電圧は、区間Ｂでは変化はなく、区間Ｂを経過した後に下降する。
【００２５】
例えば、電源バックアップ回路２を構成するコンデンサ１７の容量は、２重系制御処理装置１５の消費電流に応じた容量としてもよい。また、コンデンサ１７の容量を、比較器５の比較照合の間隔に応じて設定してもよい。例えば、比較器５が、数１０μ秒毎にＡ系バス１３とＢ系バス１４との比較照合を行っている場合には、共通電源７の電圧が変化しても、１０μ秒の間は電圧が変化しない程度の電荷をコンデンサ１７に蓄積して、共通電源７の電圧が降下した後に処理装置（Ｂ系）４に電源電流を供給するようにする。
【００２６】
図３では、共通電源７の電圧が降下した場合でも、バックアップ電源８の電圧は一定時間降下しないため、比較器５の照合比較結果が異なり、誤った制御信号１１が比較器５から出力されることを防いでいる。かかる例に限定されず、本実施の形態では、共通電源７が上昇した場合でも、同様に、誤った制御信号１１が比較器５から出力されることを防ぐことができる。すなわち、共通電源７が上昇した場合でも、コンデンサ１７の効果により、電圧の上昇分を吸収し、バックアップ電源８の電圧は一定の値以上にならない。このため、共通電源７の電圧とバックアップ電源８の電圧とが異なるため、比較器５の照合比較結果が異なり、誤った制御信号１１が比較器５から出力されることを防ぐ。このように共通電源７の出力電圧の下降分だけでなく上昇分についても考慮する場合は、コンデンサ１７で吸収・充電する電荷も考慮して容量を設計すればよい。その場合、予めコンデンサ１７は、予め蓄電しておくだけでなく、予め蓄電可能な容量を確保しておけばよい。
【００２７】
この結果、比較器５で行うＡ系バス１３とＢ系バス１４との比較照合の結果は必ず不一致となり、制御信号１１は出力されずに、安全に制御対象６を停止させることができる。
【００２８】
上記したように、本実施の形態にかかる２重系制御処理装置１５では、２重系の処理装置Ａ系及びＢ系で共通に使用している電源の電圧が変化した場合においても、各系の出力結果の不一致を確実に検出することができる。
【００２９】
また本実施の形態によれば、上記したように、比較照合に必要な最小限の時間を区間Ｂとして確保するために電源バックアップ回路２を設ければよいため、簡易な構成とすることができ、装置全体を小型化したり、コストを低減させたりすることが可能となる。
【符号の説明】
【００３０】
１    電源装置
２    電源バックアップ回路
３    処理装置（Ａ系）
４    処理装置（Ｂ系）
５    比較器
６    制御対象
７    共通電源
８    バックアップ電源
９    制御信号（Ａ系）
１０  制御信号（Ｂ系）
１１  制御信号
１２  共通グランド
１３  Ａ系バス
１４  Ｂ系バス
１５  ２重系制御処理装置
１６  ダイオード
１７  コンデンサ
【図１】
2015230664.tif 000003
【図２】
2015230664.tif 000004
【図３】
2015230664.tif 000005