CN111169510A

CN111169510A - 一种列车通信系统

Info

Publication number: CN111169510A
Application number: CN201811333743.5A
Authority: CN
Inventors: 朱波; 孙净亮; 魏国宁; 曾重阳; 刘鲁鹏; 田元
Original assignee: CRSC Urban Rail Transit Technology Co Ltd
Current assignee: CRSC Urban Rail Transit Technology Co Ltd
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2020-05-19

Abstract

本发明实施例提供一种列车通信系统，包括：车载ATP主机、车载ATP备机、主DMI和备DMI，其中车载ATP主机通过Flex Ray总线分别与主DMI和备DMI连接，车载ATP备机通过Flex Ray总线分别与主DMI和备DMI连接；其中，在车载ATP主机处于正常工作状态时，车载ATP主机通过Flex Ray总线，按照预设Flex Ray协议数据库，将列车运行数据传输至处于可用状态的主DMI，并在主DMI处于不可用状态时，通过Flex Ray总线，按照预设Flex Ray协议数据库，将列车运行数据传输至备DMI。本发明实施例保证了车载ATP设备与DMI之间通信的安全性、可靠性和实时性。

Description

一种列车通信系统

技术领域

本发明实施例涉及列车通信技术领域，尤其涉及一种列车通信系统。

背景技术

列车超速防护系统(Automatic Train Protection，ATP)作为列车运行控制系统的核心，能够确保列车运行速度不超过目标速度，具有保证列车安全运行的重要功能。其中车载ATP设备作为ATP系统的重要组成部分，主要功能是生成速度监控曲线，以防列车超速行驶，因此车载ATP设备与人机界面(Direct Media Interface，DMI)之间的通信交互显得尤为重要。

目前车载ATP设备与DMI之间的通信总线使用控制器局域网总线(ControllerArea Network，CAN)总线，采用CAN2.0B协议，通信波特率为500Kbps，数据负载段长度为8字节。其中，CAN总线是时变系统，数据通信基于事件触发机制，当多个节点发送数据的时候，通过仲裁机制来竞争总线，即优先级高的数据优先发送，优先级低的数据需要一直等待，当总线空闲时才能发送数据，这造成了低优先级消息的传输延时；此外，CAN总线的波特率低、有效负载数据长度短且为单通道传输。但是车载ATP设备与DMI的通信数据量大，对安全性、可靠性和实时性都有极高的要求，而目前使用的CAN总线存在数据发送时间不确定、低优先级数据响应时间长和总线负载率高等缺点，这导致目前使用的CAN总线已经无法满足车载ATP设备与DMI的通信需求。

发明内容

本发明实施例提供一种列车通信系统，以解决现有技术中车载ATP设备与DMI通信时安全性、可靠性和实时性不高的问题。

为了解决上述问题，本发明实施例提供一种列车通信系统，所述列车通信系统包括：

车载列车超速防护系统ATP主机、车载ATP备机、主人机界面DMI和备DMI，其中车载ATP主机通过Flex Ray总线分别与主DMI和备DMI连接，车载ATP备机通过Flex Ray总线分别与主DMI和备DMI连接；其中，

在所述车载ATP主机处于正常工作状态时，所述车载ATP主机通过Flex Ray总线，按照预设Flex Ray协议数据库，将列车运行数据传输至处于可用状态的主DMI，并在所述主DMI处于不可用状态时，通过Flex Ray总线，按照预设Flex Ray协议数据库，将列车运行数据传输至备DMI。

本发明实施例提供的列车通信系统，车载ATP主机通过Flex Ray总线分别与主DMI和备DMI连接，车载ATP备机通过Flex Ray总线分别与主DMI和备DMI连接，实现了车载ATP设备与DMI之间采用热备工作方式，以及通信总线使用Flex Ray总线，基于Flex Ray总线具有通信速率高、传输时间确定、数据传输可靠以及灵活性强的特点，以及热备工作方式的可靠性和安全性，保证了车载ATP设备与DMI之间的通信安全性、可靠性和实时性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示本发明实施例中列车通信系统的模块示意图之一；

图2表示本发明实施例中列车通信系统的模块示意图之二。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为本发明实施例中列车通信系统的模块示意图之一，该列车通信系统包括：

车载列车超速防护系统ATP主机1、车载ATP备机2、主人机界面DMI3和备DMI4，其中车载ATP主机1通过Flex Ray总线分别与主DMI3和备DMI4连接，车载ATP备机2通过Flex Ray总线分别与主DMI3和备DMI4连接；其中，

在所述车载ATP主机1处于正常工作状态时，所述车载ATP主机1通过Flex Ray总线，按照预设Flex Ray协议数据库，将列车运行数据传输至处于可用状态的主DMI3，并在所述主DMI3处于不可用状态时，通过Flex Ray总线，按照预设Flex Ray协议数据库，将列车运行数据传输至备DMI4。

当然，具体的，在所述车载ATP主机1处于故障状态时，所述车载ATP备机2通过FlexRay总线，按照预设Flex Ray协议数据库，将列车运行数据传输至处于可用状态的主DMI3，并在所述主DMI3处于不可用状态时，通过Flex Ray总线，按照预设Flex Ray协议数据库，将列车运行数据传输至备DMI4。

具体的，列车运行数据可以包括车载ATP主机生成的速度监控曲线，或者包括车载ATP备机生成的速度监控曲线。

此外，具体的，列车通信系统为Flex Ray通信网络系统，按照预设Flex Ray协议数据库进行数据的传输。当然，预设Flex Ray协议数据库为根据Flex Ray通信协议进行设置。此外，Flex Ray通信网络系统的物理层和应用层可以采用预设安全防护协议，以提高信息传输的安全性。

这样，本实施例中的列车通信系统中，车载ATP包括车载ATP主机1和车载ATP备机2，采用双机热备的工作方式，使得在当车载ATP主机1出现故障时能够自动切换到车载ATP备机2；此外，DMI包括主DMI和备DMI，同样采用热备的工作方式，使得在当主DMI出现故障时，能够自动切换到备DMI，这样基于车载ATP的热备工作方式和DMI的热备工作方式，协同保障了列车通信系统的通信可靠性。另外，在车载ATP主机1处于正常工作状态时，车载ATP主机1通过Flex Ray总线，按照预设Flex Ray协议数据库，将列车运行数据传输至处于可用状态的主DMI3，并在主DMI3处于不可用状态时，通过Flex Ray总线，按照预设Flex Ray协议数据库，将列车运行数据传输至备DMI4，基于Flex Ray总线具有通信速率高、传输时间确定、数据传输可靠和灵活性强的特点，保证了列车通信系统中车载ATP主机1与主DMI3、车载ATP主机1与备DMI4、车载ATP备机2与主DMI3以及车载ATP备机2与备DMI4之间通信的安全性、可靠性、有效性和实时性。

此外，进一步地，所述预设Flex Ray协议数据库中包括有列车通信系统中节点的通信参数、冷启动节点信息、节点间所传输信号的信号信息、数据帧信息和通信调度信息；其中，所述节点包括车载ATP主机、车载ATP备机、主DMI和备DMI。

具体的，节点的通信参数可以包括通信波特率、通道模式、通信周期、静态时隙长度、有效数据负载段长度和唤醒通道等协议参数。

此外，具体的，冷启动节点用于发送同步帧和启动帧，实现列车通信系统中节点簇的唤醒和启动，当然该列车通信系统中至少包括两个冷启动节点。

另外，具体的，根据该列车通信系统中车载ATP与DMI之间信息交互的要求，需要定义各信号的相关细节，因此节点间所传输信号的信号信息可以包括信号的长度、偏移量、取值范围和传输精度等。

另外，具体的，根据该列车通信系统中车载ATP与DMI接口协议和已定义的信号内容，可以按照Flex Ray通信协议，定义数据帧信息，该数据帧信息可以包括数据帧集合、每个数据帧的发送节点和接收节点、以及信号的收发节点。

另外，具体的，Flex Ray总线基于循环通信周期，按照传输要求，此时通信调度信息可以包括数据帧的发送节点、接收节点、发送周期和发送时隙，以使数据帧能够在固定的时间点发送。

另外，进一步地，如图2所示，通过Flex Ray总线相连接的两个节点之间串联有数据记录器5，以记录两个节点之间的通信数据；其中，所述两个节点为车载ATP主机1和主DMI3、车载ATP主机1和备DMI4、车载ATP备机2和主DMI3以及车载ATP备机2和备DMI4。即通过Flex Ray总线相连接的车载ATP主机1和主DMI3之间、车载ATP主机1和备DMI4之间、车载ATP备机2和主DMI3之间以及车载ATP备机2和备DMI4之间均串联有数据记录器5。

这样，通过将数据记录器5连接在通过Flex Ray总线相连接的两个节点之间，使得数据记录器5能够记录两个节点之间的通信数据，实现了两个节点之间的通信数据的备份，保证了通信数据的安全性。

另外，进一步地，当通过Flex Ray总线相连接的两个节点之间发生通信故障时，两个节点之间的Flex Ray总线传输用于指示通信故障的故障信息；其中，所述两个节点为车载ATP主机和主DMI、车载ATP主机和备DMI、车载ATP备机和主DMI以及车载ATP备机和备DMI。即当通过Flex Ray总线相连接的车载ATP主机和主DMI之间、车载ATP主机和备DMI之间、车载ATP备机和主DMI之间或者车载ATP备机和备DMI之间发生通信故障时，发生通信故障的两个节点之间的Flex Ray总线能够传输用于指示通信故障的故障信息。

这样，两个节点之间的Flex Ray总线传输用于指示通信故障的故障信息，从而使得能够在主DMI或备DMI上显示故障信息，实现了列车通信系统中通信错误的显示功能，为故障提示和故障定位提供了便利。

另外，进一步地，连接两个节点的Flex Ray总线的长度小于50m；其中，所述两个节点为车载ATP主机和主DMI、车载ATP主机和备DMI、车载ATP备机和主DMI以及车载ATP备机和备DMI。此外，所述Flex Ray总线的材质为双绞屏蔽电缆。即车载ATP主机和主DMI之间、车载ATP主机和备DMI之间、车载ATP备机和主DMI之间以及车载ATP备机和备DMI之间的Flex Ray总线的长度均小于50m。

这样，将连接两个节点的Flex Ray总线的长度设置为小于50m，并且Flex Ray总线的材质选用双绞屏蔽电缆，减少了信号干扰和电磁干扰。

另外，进一步地，Flex Ray总线的单通道波特率为10Mbps。

这样，Flex Ray总线单通道波特率最高为10Mbps，带宽最高为10M，当采用双通道冗余传输时，带宽可达2410M，实现了高速率和高带宽。

此外，具体的，Flex Ray总线通信基于时间触发和事件触发机制，消息到达时间和传输延迟是确定的，从而保证了基于Flex Ray总线连接的列车通信系统的传输时间确定性；另外，Flex Ray总线提供了专用的容错机制和冗余传输，例如循环通信周期机制、双通道冗余传输模式以及可选的总线监控器等，保证了基于Flex Ray总线连接的列车通信系统的可靠性；另外，Flex Ray总线支持总线型、星型及混合型等多种拓扑结构，支持非冗余和冗余两种通道模式，支持时间触发和事件触发两种通信万式，支持消息有效负载段长度可配置，保证了基于Flex Ray总线连接的列车通信系统的灵活性。

这样，本实施例通过Flex Ray总线连接车载ATP主机和主DMI，车载ATP主机和备DMI，车载ATP备机和主DMI以及车载ATP备机和备DMI，并按照预设Flex Ray协议数据库进行传输，基于Flex Ray总线具有通信速率高、传输时间确定、数据传输可靠以及灵活性强的特点，保证了车载ATP设备与DMI之间通信的安全性、可靠性和实时性。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种列车通信系统，其特征在于，所述列车通信系统包括：

2.根据权利要求1所述的列车通信系统，其特征在于，在所述车载ATP主机处于故障状态时，所述车载ATP备机通过Flex Ray总线，按照预设Flex Ray协议数据库，将列车运行数据传输至处于可用状态的主DMI，并在所述主DMI处于不可用状态时，通过Flex Ray总线，按照预设Flex Ray协议数据库，将列车运行数据传输至备DMI。

3.根据权利要求1所述的列车通信系统，其特征在于，所述预设Flex Ray协议数据库中包括有列车通信系统中节点的通信参数、冷启动节点信息、节点间所传输信号的信号信息、数据帧信息和通信调度信息；其中，所述节点包括车载ATP主机、车载ATP备机、主DMI和备DMI。

4.根据权利要求1所述的列车通信系统，其特征在于，通过Flex Ray总线相连接的两个节点之间串联有数据记录器，以记录两个节点之间的通信数据；其中，所述两个节点为车载ATP主机和主DMI、车载ATP主机和备DMI、车载ATP备机和主DMI以及车载ATP备机和备DMI。

5.根据权利要求1所述的列车通信系统，其特征在于，当通过Flex Ray总线相连接的两个节点之间发生通信故障时，两个节点之间的Flex Ray总线传输用于指示通信故障的故障信息；其中，所述两个节点为车载ATP主机和主DMI、车载ATP主机和备DMI、车载ATP备机和主DMI以及车载ATP备机和备DMI。

6.根据权利要求1所述的列车通信系统，其特征在于，连接两个节点的Flex Ray总线的长度小于50m；其中，所述两个节点为车载ATP主机和主DMI、车载ATP主机和备DMI、车载ATP备机和主DMI以及车载ATP备机和备DMI。

7.根据权利要求1所述的列车通信系统，其特征在于，所述Flex Ray总线的单通道波特率为10Mbps。

8.根据权利要求1所述的列车通信系统，其特征在于，所述Flex Ray总线的材质为双绞屏蔽电缆。