一種組合列車的層次化異構(gòu)列車通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種組合列車的層次化異構(gòu)列車通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括列車級(jí)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和每個(gè)機(jī)車內(nèi)部的編組網(wǎng)，每個(gè)所述編組網(wǎng)連接有路由設(shè)備，所述路由設(shè)備用于連接本機(jī)車的編組網(wǎng)和機(jī)車之間的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)控制數(shù)據(jù)從一個(gè)機(jī)車的編組網(wǎng)傳輸?shù)搅硗庖粋€(gè)機(jī)車的編組網(wǎng)時(shí)，通過路由設(shè)備將直接從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至編組網(wǎng)。本發(fā)明具有原理簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)、組合列車控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性好、控制數(shù)據(jù)傳輸過程中時(shí)間開銷少、可靠好等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種組合列車的層次化異構(gòu)列車通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到組合列車領(lǐng)域，特指一種適用于組合列車的層次化異構(gòu)列車通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鐵路貨運(yùn)量的增加，單臺(tái)牽引機(jī)車的列車所能提供的運(yùn)力已經(jīng)不能滿足市場(chǎng)的需要。為了在現(xiàn)有鐵路線上提升鐵路貨運(yùn)能力，有從業(yè)者將多臺(tái)機(jī)車重聯(lián)，形成“組合列車”，從而提高了貨物的運(yùn)輸能力。在組合列車的多臺(tái)牽引機(jī)車中，有司機(jī)操作整個(gè)列車的牽引機(jī)車稱為“主控機(jī)車”，其他的機(jī)車稱為“從控機(jī)車”。主控機(jī)車的司機(jī)操作指令，需要通過車輛內(nèi)的列車通信網(wǎng)絡(luò)(Train Communication Networks, TCN)傳輸?shù)街骺貑卧?再傳輸?shù)綗o(wú)線數(shù)據(jù)傳輸單元，無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸單元將數(shù)據(jù)接收到應(yīng)用層之后，轉(zhuǎn)發(fā)到從控機(jī)車的無(wú)線數(shù)據(jù)接收單元，無(wú)線數(shù)據(jù)接收單元再將數(shù)據(jù)通過TCN網(wǎng)絡(luò)傳輸給從控機(jī)車的主控單元，才能轉(zhuǎn)至對(duì)應(yīng)的電氣裝置，包括牽引控制單元(Traction Control Unit, TCU)以及制動(dòng)控制單兀(Brake Control Unit, BCU)等。
[0003]目前，組合列車的通信網(wǎng)絡(luò)一般采用層次化異構(gòu)的列車通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。即:列車級(jí)通信采用無(wú)線通信，車輛內(nèi)采用TCN網(wǎng)絡(luò)。由于列車無(wú)線重聯(lián)過程的動(dòng)態(tài)特性，組合列車之間的數(shù)據(jù)無(wú)法直接發(fā)送到各個(gè)機(jī)車的電氣裝置上，而是需要通過多次中轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性不高。在上述的組合列車中，不同機(jī)車車載電氣設(shè)備需要通信時(shí)，需要將數(shù)據(jù)通過MVB總線發(fā)送給車輛控制模塊(Vehicle Control Module, VCM)，車輛控制模塊再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到無(wú)線通信設(shè)備上，無(wú)線通信設(shè)備經(jīng)過中繼的數(shù)據(jù)傳輸方式，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥繕?biāo)機(jī)車的無(wú)線接收設(shè)備，無(wú)線接收設(shè)備再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到機(jī)車的VCM設(shè)備上，最后VCM再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給對(duì)應(yīng)的車載電氣設(shè)備。由上可知，現(xiàn)有的組合列車數(shù)據(jù)傳輸過程中，無(wú)線數(shù)據(jù)到總線數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，都需要通過物理層接收到應(yīng)用層，而應(yīng)用層多數(shù)是圖形開發(fā)環(huán)境下的應(yīng)用軟件，執(zhí)行周期很長(zhǎng)，實(shí)時(shí)性很低，導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸過程的延時(shí)很長(zhǎng)。隨著列車運(yùn)行速度的增加，這種低實(shí)時(shí)性顯然已經(jīng)不能滿足控制系統(tǒng)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種原理簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)、組合列車控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性好、控制數(shù)據(jù)傳輸過程中時(shí)間開銷少、可靠好的組合列車層次化異構(gòu)列車通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0006]一種組合列車的層次化異構(gòu)列車通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括列車級(jí)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和每個(gè)機(jī)車內(nèi)部的編組網(wǎng)，每個(gè)所述編組網(wǎng)連接有路由設(shè)備，所述路由設(shè)備用于連接本機(jī)車的編組網(wǎng)和機(jī)車之間的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)控制數(shù)據(jù)從一個(gè)機(jī)車的編組網(wǎng)傳輸?shù)搅硗庖粋€(gè)機(jī)車的編組網(wǎng)時(shí)，通過路由設(shè)備將直接從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至編組網(wǎng)。
[0007]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):在控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)報(bào)文中為供路由設(shè)備增加路由控制字段，路由控制字段中的路由控制字用于控制數(shù)據(jù)從編組網(wǎng)向無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的路由以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之間的無(wú)線多跳路由控制。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述路由控制字包括:
[0009]O?2位為源編組網(wǎng)號(hào)，用于標(biāo)識(shí)通信源設(shè)備所在的編組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)；
[0010]3?6位為目標(biāo)編組號(hào)，用于標(biāo)識(shí)目標(biāo)設(shè)備所在的編組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)，網(wǎng)絡(luò)號(hào)是路由器在初運(yùn)行過程中獲取的節(jié)點(diǎn)編號(hào)號(hào)碼；
[0011]7?12位為路由器中繼標(biāo)志，用于表示該數(shù)據(jù)報(bào)文是否已經(jīng)被對(duì)應(yīng)的路由器中繼轉(zhuǎn)發(fā)；如果沒有轉(zhuǎn)發(fā)，路由器需要判斷目標(biāo)編組網(wǎng)方向的其他路由器是否已經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)，如果已經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)則放棄轉(zhuǎn)發(fā)，否則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)報(bào)文，并將對(duì)應(yīng)的路由器中繼標(biāo)志置位；如果發(fā)現(xiàn)中繼標(biāo)志已經(jīng)置位，則不轉(zhuǎn)發(fā)。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):當(dāng)源設(shè)備在發(fā)送數(shù)據(jù)到組合列車另一個(gè)編組網(wǎng)的設(shè)備時(shí)，將源設(shè)備所在編組號(hào)填入到源編組網(wǎng)號(hào)，將目標(biāo)設(shè)備所在的編組組號(hào)填入目標(biāo)編組組號(hào)；源設(shè)備所在路由器在MVB總線上收到數(shù)據(jù)時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)層上判斷目標(biāo)編組網(wǎng)號(hào)，當(dāng)目標(biāo)編組網(wǎng)號(hào)為自身所在的編組網(wǎng)時(shí)，說(shuō)明數(shù)據(jù)是不需要跨編組進(jìn)行傳輸?shù)?，路由器將?shù)據(jù)收到應(yīng)用層進(jìn)行處理。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):當(dāng)目標(biāo)編組組號(hào)為I?8時(shí)，表示通信為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，目標(biāo)編組網(wǎng)號(hào)為16時(shí)，表示通信為多播通信，即將數(shù)據(jù)發(fā)送到所有編組的目標(biāo)端口上；當(dāng)目標(biāo)編組網(wǎng)號(hào)為其他數(shù)字時(shí)，無(wú)效；源設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，將清空所有的路由器中繼標(biāo)志為O0
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0015]1、本發(fā)明的一種組合列車的層次化異構(gòu)列車通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，能夠在主控機(jī)車、從控機(jī)車的電氣裝置上直接實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)從控機(jī)車的電氣裝置尋址，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的路由轉(zhuǎn)發(fā)，大大提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。
[0016]2、本發(fā)明的一種組合列車的層次化異構(gòu)列車通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，減少了數(shù)據(jù)傳輸過程的延時(shí)，提高了組合列車控制數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，減少了組合列車控制數(shù)據(jù)傳輸過程中的處理和時(shí)間開銷，特別是要減少處理周期較長(zhǎng)的應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)。
[0017]3、本發(fā)明的一種組合列車的層次化異構(gòu)列車通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，在TCN網(wǎng)絡(luò)通信和無(wú)線通信的網(wǎng)絡(luò)層之間增加路由機(jī)制，將應(yīng)用層非實(shí)時(shí)處理的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)到網(wǎng)絡(luò)層來(lái)實(shí)時(shí)處理，從而提聞了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖
[0019]圖2是本發(fā)明在TCN網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)置路由設(shè)備的原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下將結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0021]如圖1所示，為本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖。組合列車采用分層的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即:
[0022]列車級(jí)采用的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(即無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò))，以滿足列車之間無(wú)法布置通信線纜的通信需求；
[0023]車輛內(nèi)部米用編組網(wǎng)(即TCN網(wǎng)絡(luò)，Train Communication Network,列車通信網(wǎng)絡(luò))，車輛控制模塊、傳動(dòng)控制單元、制動(dòng)控制單元等電氣設(shè)備通過TCN網(wǎng)絡(luò)通信。
[0024]本發(fā)明進(jìn)一步將在應(yīng)用層進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)層來(lái)進(jìn)行路由，從而提升數(shù)據(jù)在組合列車的不同機(jī)車之間傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。即:本發(fā)明在TCN網(wǎng)絡(luò)之間連接路由設(shè)備，如圖2所示，也就是為每一個(gè)編組網(wǎng)(即組合列車的各個(gè)機(jī)車的TCN網(wǎng)絡(luò))設(shè)置一個(gè)路由設(shè)備(路由器)，路由設(shè)備用于連接編組網(wǎng)和機(jī)車之間的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)控制數(shù)據(jù)從一個(gè)機(jī)車的TCN網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)搅硗庖粋€(gè)機(jī)車的TCN網(wǎng)絡(luò)時(shí)，將直接從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至TCN網(wǎng)絡(luò)。
[0025]由上可知，本發(fā)明在TCN網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)間通過路由的方法來(lái)保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。路由的一個(gè)重要的作用就是連通不同的網(wǎng)絡(luò)，為了將控制數(shù)據(jù)從組合列車的一個(gè)牽引機(jī)車TCN網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到另外一個(gè)牽引機(jī)車的TCN網(wǎng)絡(luò)，路由功能位于TCN網(wǎng)絡(luò)與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)之上，掌握著控制數(shù)據(jù)如何傳送的基本信息。
[0026]為了將編組網(wǎng)內(nèi)的MVB過程數(shù)據(jù)與組合列車的無(wú)線數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)路由，本發(fā)明在MVB的數(shù)據(jù)報(bào)文中增加路由控制字段。
[0027]帶有路由控制字段的數(shù)據(jù)報(bào)文格式如下:
[0028]
【權(quán)利要求】
1.一種組合列車的層次化異構(gòu)列車通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括列車級(jí)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和每個(gè)機(jī)車內(nèi)部的編組網(wǎng)，其特征在于，每個(gè)所述編組網(wǎng)連接有路由設(shè)備，所述路由設(shè)備用于連接本機(jī)車的編組網(wǎng)和機(jī)車之間的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)控制數(shù)據(jù)從一個(gè)機(jī)車的編組網(wǎng)傳輸?shù)搅硗庖粋€(gè)機(jī)車的編組網(wǎng)時(shí)，通過路由設(shè)備將直接從無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至編組網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合列車的層次化異構(gòu)列車通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其特征在于，在控制數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)報(bào)文中為供路由設(shè)備增加路由控制字段，路由控制字段中的路由控制字用于控制數(shù)據(jù)從編組網(wǎng)向無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的路由以及無(wú)線網(wǎng)絡(luò)之間的無(wú)線多跳路由控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的組合列車的層次化異構(gòu)列車通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其特征在于，所述路由控制字包括: O?2位為源編組網(wǎng)號(hào)，用于標(biāo)識(shí)通信源設(shè)備所在的編組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)； 3?6位為目標(biāo)編組號(hào)，用于標(biāo)識(shí)目標(biāo)設(shè)備所在的編組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)號(hào)，網(wǎng)絡(luò)號(hào)是路由器在初運(yùn)行過程中獲取的節(jié)點(diǎn)編號(hào)號(hào)碼； 7?12位為路由器中繼標(biāo)志，用于表示該數(shù)據(jù)報(bào)文是否已經(jīng)被對(duì)應(yīng)的路由器中繼轉(zhuǎn)發(fā)；如果沒有轉(zhuǎn)發(fā)，路由器需要判斷目標(biāo)編組網(wǎng)方向的其他路由器是否已經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)，如果已經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)則放棄轉(zhuǎn)發(fā)，否則轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)報(bào)文，并將對(duì)應(yīng)的路由器中繼標(biāo)志置位；如果發(fā)現(xiàn)中繼標(biāo)志已經(jīng)置位，則不轉(zhuǎn)發(fā)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合列車的層次化異構(gòu)列車通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其特征在于，當(dāng)源設(shè)備在發(fā)送數(shù)據(jù)到組合列車另一個(gè)編組網(wǎng)的設(shè)備時(shí)，將源設(shè)備所在編組號(hào)填入到源編組網(wǎng)號(hào)，將目標(biāo)設(shè)備所在的編組組號(hào)填入目標(biāo)編組組號(hào)；源設(shè)備所在路由器在MVB總線上收到數(shù)據(jù)時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)層上判斷目標(biāo)編組網(wǎng)號(hào)，當(dāng)目標(biāo)編組網(wǎng)號(hào)為自身所在的編組網(wǎng)時(shí)，說(shuō)明數(shù)據(jù)是不需要跨編組進(jìn)行傳輸?shù)?，路由器將?shù)據(jù)收到應(yīng)用層進(jìn)行處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的組合列車的層次化異構(gòu)列車通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其特征在于，當(dāng)目標(biāo)編組組號(hào)為I?8時(shí)，表示通信為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，目標(biāo)編組網(wǎng)號(hào)為16時(shí)，表示通信為多播通信，即將數(shù)據(jù)發(fā)送到所有編組的目標(biāo)端口上；當(dāng)目標(biāo)編組網(wǎng)號(hào)為其他數(shù)字時(shí)，無(wú)效；源設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，將清空所有的路由器中繼標(biāo)志為O。
【文檔編號(hào)】H04L29/12GK103825814SQ201410068659
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月27日
【發(fā)明者】馮江華, 周桂法, 李小平, 楊衛(wèi)峰, 唐軍 申請(qǐng)人:株洲南車時(shí)代電氣股份有限公司